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基于土壤水分传感器的不同作物农田灌溉嵌入式系统设计

SathiyaBama P1,拉克什米·普丽娅2拉梅什·SM3., Preethi B4,莫哈纳·阿拉西M5
  1. 印度泰米尔纳德邦萨蒂亚曼加拉姆邦班纳里安曼理工学院欧洲经委会系嵌入式系统PG学者
  2. 印度泰米尔纳德邦萨蒂亚曼加拉姆班纳里安曼理工学院欧洲经委会系助理教授
  3. 印度泰米尔纳德邦萨蒂亚曼加拉姆班纳里安曼理工学院欧洲经委会系副教授
  4. 印度泰米尔纳德邦萨蒂亚曼加拉姆邦班纳里安曼理工学院欧洲经委会系嵌入式系统PG学者
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摘要

灌溉是当今农民面临的主要问题。因此,必须采用自动化灌溉系统来解决这一问题。自动化灌溉系统虽然有很多,但无法对不同作物的农田进行自动化灌溉,本文提出的系统通过结合土壤湿度传感器和嵌入式控制器来实现农民的需求。该系统可用于在同一地区种植不同作物的田地。农民可以使用GSM技术远程监控和控制农田。

关键字

土壤湿度传感器;PIC单片机;GSM;无线个域网

介绍

农业是我国经济增长的支柱。现在,农民面临着许多潜在的危险,缺水就是其中之一,有许多改革来克服同样的问题。实施智能灌溉方案为农民远程监控农田状况提供了一种有效的方法。该系统为基于作物的智能灌溉系统提供了一种有效的植入方法。一个农民可以在不同的季节在田里种植任何作物,并不是所有的作物都在同一水位下灌溉。某些作物保持高水平的含水量,某些保持中等水平的含水量。因此,农民不能使用单一的系统来监控所有的作物。该系统通过在微控制器中提供一个数据库来一次选择特定的模块,从而解决了这一问题。这使得灌溉更加容易和可控。

相关工作

GSM

GSM(全球移动通信系统)是一种广泛应用于欧洲和世界其他地区的数字移动电话系统。GSM[3]采用TDMA (time division multiple access)的变体,是三种数字无线电话技术(TDMA、GSM、CDMA)中应用最广泛的一种。GSM[4]对数据进行数字化和压缩,然后将其与其他两个用户数据流一起发送到一个信道中,每个用户数据流都有自己的时隙。它工作在900兆赫或1800兆赫频带。GSM仅用于在重量发生变化时将卡车内货物的状态发送给用户。GSM通过rs232与USART终端连接到单片机。

土壤湿度传感器

土壤湿度传感器测量土壤中水分的体积含量。通过传感器的电容来测量周围介质的介电常数。在土壤中,介电常数是含水量的函数。传感器产生的电压与介电常数成正比,介电常数又与土壤含水量成正比。传感器平均整个传感器长度的含水量。相对于传感器的平面,有一个2厘米的影响区域,但它在极端边缘的灵敏度很小或没有灵敏度。

图片MICROCOTROLLER

PIC是一个高性能的RISC CPU,只有35个单字指令。所有指令都在单周期内执行,除了程序分支,它是两个周期。操作速度DC为20 MHz时钟输入pic具有100,000擦除/写入周期增强Flash程序内存典型和1,000,000擦除/写入周期数据EEPROM内存典型。它是在软件控制下自可编程,并通过两个引脚支持电路内串行编程(ICSP)和电路内调试(ICD), Watchdog Timer (WDT)与自己的片上RC振荡器可靠运行。它支持可选择的振荡器选项,具有省电睡眠模式和可编程代码保护。

无线个域网

ZigBee是一种无线个人区域网络(WPAN)通信规范。ZigBee基于IEEE 802.15标准。耗电低,传输距离10 ~ 100米的视线。它可以通过形成网状网络等中间设备进行远距离数据传输。ZigBee的定义速率为250kbit /s,最适合从传感器或输入设备间歇传输数据。它很简单,而且比蓝牙和Wi-Fi等其他wpan便宜得多。

提出了系统

该系统采用单片机对整个模块的功能进行控制和协调。放置在田间不同位置的土壤水分传感器利用zigbee传输与水分含量成正比的电压。该微控制器可由农民根据田间种植的作物选择到特定的模块。微控制器根据所选模块设置一个门限值。如果水分含量降低到阈值水平以下,则电磁阀和电机通过继电器激活。土壤湿度传感器连续监测现场,因此水分含量以电压的形式连续传输到控制器。控制器依次连续检查该值,如果接收到的值超过阈值,则电机关闭,电磁阀关闭。当现场发生长时间蓄水等异常情况时,可通过GSM向用户发送信息。

仿真结果

在proteus软件中使用MPlab IDE生成的。hex文件进行仿真,其中使用LCD模块显示字段状态。该系统实现了甘蔗、水稻和香蕉三个模块。仿真结果显示了选择甘蔗模块时的状态。

结论

因此,该系统可用于不同作物类型的农田实施有效的灌溉方案。采用模糊控制器可以进一步增强系统的性能。采用模糊逻辑方案提高测量值的精度,辅助决策。

数字一览

图1 图2 图3 图4 图5
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参考文献









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