基于Zigbee无线控制雨水收集的大棚自动灌溉技术研究

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　　摘 要：随着城市建设速度的加快，农业生产发展和水资源短缺之间的矛盾日益加剧，ZigBee系统可以通过无线控制的方式收集雨水，并自动灌溉农业大棚。论述了ZigBee系统在农业中的应用，以供参考。
　　关键词：ZigBee系统;雨水收集;自动灌溉
　　文章编号：1004-7026（2019）09-0117-01         中国图书分类号：S731.2         文献标志码：A
　　 我国农业生产大部分为小农经营，农业生产灌溉主要依赖于人工，缺乏数据采集和技术分析方法，不仅灌溉效率低下，同时还有可能造成水资源浪费。ZigBee系统可以最大限度地高效利用资源，但是该项技术的普及程度较低，如何在农业生产领域中提高人们对ZigBee系统的认知，成为了一个重要的问题。
　　1  ZigBee系统概述
　　 与传统的有线监测模式相比，ZigBee系统作为一种无线检测系统，消除了传统有线模式复杂的布线和线路维护管理等方面的困扰，并且提高了该系统在实际运行中的安装效率。在实际的应用中，ZigBee系统集中体现出了短距离、低复杂程度、低能耗与自动组网等方面的优势。对于生产建设领域的现场监测和通信协调具有积极影响。ZigBee系统可以搭建网络中任意节点的通信，如果其中一个节点出现故障，可以通过其他节点重建通信[1]。
　　2  ZigBee无线控制雨水收集自动灌溉技术
　　2.1  程序设计
　　2.1.1  上位机程序设计
　　 上位机程序设计主要采用LabVIEW模型进行图像的编辑和程序编写。在此环节中，采用程序框图形式，在系统中设计框图程序和前面板两种模式。在程序框图的设计中，如果系统处于运行期间，首先需要完成串口的初始化设计，然后通过串口发送指令，使协调器实时上传传感器测量节点的数据。该部分的设计集中体现出了设计软件的层叠式顺序结构、循环结构和条件结构函数，并且对于收集传感器测量节点的数据和循环读取以及实时显示具有积极的作用[2]。前面板采用Lab软件波形图，图表控件会显示出空气中雨水含量随时间的变化，布尔显示控件会显示出测量端点水泵的开关情况。
　　2.1.2  下位机程序设计
　　 在下位机系统程序的设计工作中，要了解系统公司开发的Z-Stack协议，并以此为基础完成设计。该项技术在实际的应用中主要采用了消息轮询机制。在设计环节，首先系统可以对硬件进行初始化设置，随后对协议栈的各个层进行初始化处理，最后设置为低功耗模式。在协議栈中，使用AF--DataReq函数可以通过无线方式发送数据指令。比如协调器通过向传感器端点发送雨水收集命令，以及传感器端点将雨水收集的数据返回到协调器中。此时，系统的协调器就可以获取来自传感器端点的数据或者命令。系统收集到对应的信息之后，ZigBee系统能够根据收集到的不同信息处理对应的程序和指令。
　　2.2  试验验证
　　 自动灌溉系统在实际的运行阶段，相关数据都可以通过上位机程序界面直接下试出来，并且还可以根据灌溉时间的变化，测算土壤的湿度。显示界面为指针式仪表，数值显示的是当前环境的湿度，界面中的指示灯显示的是雨水收集系统和灌溉水泵开关的状态。从当前我国农业发展和农业水资源利用的状况来看，基于ZigBee系统设计出的雨水收集大棚自动灌溉系统具有十分广阔的应用前景。由于我国传统农业技术相对落后，主要依靠人力进行自动化控制，而传统的管理方法不仅耗时费力，而且投入和产出不成正比。目前，我国的农业正逐渐朝精准农业的方向发展，特别是将ZigBee系统和传感器相互融合之后，农业灌溉的情况发生了重大改变，我国农业逐渐朝向精准、自动化和信息化的方向发展。
　　3  结束语
　　 ZigBee雨水收集自动灌溉系统可以提高水资源的利用率，从而满足农业生产的灌溉需求，解决水资源短缺的问题。
　　参考文献：
　　[1]韩新风.基于zigbee无线传感网络的自动灌溉控制系统设计[J].绵阳师范学院学报，2019，38（2）：23-29.
　　[2]章军富.基于ZigBee无线传感器网络的精准灌溉控制系统[D].北京：北京林业大学，2010.
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