农田土壤含水率监测的无线传感器网络系统设计.pdfVIP

第26 卷 第2 期 农 业 工 程 学 报 Vol.26 No.2 212 2010 年 2 月 Transactions of the CSAE Feb. 2010 农田土壤含水率监测的无线传感器网络系统设计 1,2 2 1※ 1 1 李 震 ，Wang Ning ，洪添胜 ，文 韬 ，刘志壮 （1．华南农业大学南方农业机械与装备关键技术省部共建教育部重点实验室，广州 510642； 2 ．Department of Biosystems and Agricultural Engineering, Oklahoma State University, 111 Ag Hall, Stillwater, 74078, USA） 摘 要：为解决传统土壤含水率监测中所存在的监测区域面积小、采样率低等问题，设计和开发了基于无线传感器网络 技术的土壤含水率监测系统，包括10 个传感器节点，1 个簇首和1 个基站节点，可按任意时间间隔全自动地采集、处理、 传输和存储地表以下4 个不同土层土壤含水率变化状况；各类节点采用TinyOS 操作系统，节点间通信遵循ZigBee 协议； 含水率测量采用 EC-5 传感器；太阳能供电模块的供电能力满足传感器节点及簇首的能耗需求；进行了数据包传输率试 验，10 个传感器节点中有7 个的数据包正确传输率高于90%，1 个节点的数据包正确传输率为89.2%，2 个节点的传输 率低于70% 。造成2 个节点数据包传输率较低的主要原因是太阳能供电电路制作，通过更换电路板解决了该问题。试验 结果表明，系统能够实现稳定的数据传输，适合农田土壤含水率的实时监测。 关键词：精细农业，无线传感器网络，土壤含水率，TinyOS doi ：10.3969/j.issn.1002-6819.2010.02.037 中图分类号：S126 文献标识码：A 文章编号：1002-6819(2010)-02-0212-06 李 震，Wang Ning ，洪添胜，等. 农田土壤含水率监测的无线传感器网络系统设计[J]. 农业工程学报，2010，26(2)： 212－217. Li Zhen, Ning Wang, Hong Tiansheng, et al. Design of wireless sensor network system based on in-field soil water content monitoring[J]. Transactions of the CSAE, 20 10, 26(2): 212 －217. (in Chinese with English abstract) 以上方法虽然均能够比较准确地测量土壤含水率， 0 引 言 但在实际应用中需要工作人员携带仪器设备进行人工测 精细灌溉是解决由水资源日益紧缺而导致的各类供 量或者将设备安装在农业机械上，伴随农机作业进行测 求矛盾的有效方案之一，它可以在不影响作物产量的前 量，且测量范围限于地表及地表以下有限的深度，无法 提下根据作物需水信息适时、适量地进行灌溉，从而达 对植物根部的土壤含水率进行立体检测。依赖于人力或 [1] 到大幅度减少农业用水的目的 。在精细灌溉作业中，土 机械的方法受到使用强度的限制，无法对土壤含水率进 壤含水率 （soil water content ，SWC