[发明专利]一种基于ZigBee的小型区域灌溉系统

说明书

一、技术领域

本发明是基于ZigBee技术的智能灌溉系统，属于智能控制领域。

二、背景技术

我国是一个农业大国，同时是一个水资源严重贫乏的国家，其中农业用水量约占总用水量的75％，但目前我国农业灌溉用水的利用率仅为45％，而水资源利用率高的国家已达到80％左右，水资源的严重不足制约着我国农业的发展。

干旱缺水已成为我国农业稳定发展和粮食安全供给的主要制约因索，其次是城市缺水。全国670个城市中，有400多个城市不同程度缺水，缺水量约60亿立方米，因缺水影响工业产值2000多亿元.到本世纪中叶，我国人口将增加到13亿，灌溉面积发展到6333万平方米，人口城市化率将从目前的28.7％增至56％左右，经济将达到世界中等发达国家水平，水的供给将成为整个经济社会发展的重要制约因素。我国城市生活用水一方面紧缺，另一方面浪费也十分严重。

在灌溉系统中合理地推广自动化控制，不仅可以提高水资源利用率，缓解水资源日趋紧张的矛盾，还可以增加农作物的产量，降低农产品的成本。灌溉系统自动化的水平较低也是制约我国高效农业发展的主要原因。以色列、日本、美国等一些国家已采用先进的节水灌溉制度。由传统的充分灌溉向非充分灌溉发展，对灌区用水进行监测预报，实际动态管理.采用传感器来监测土壤的墒情和农作物能生长，实现水管理的自动化。高效农业和精细农业要求我们必须提高水资源的利用率。

另外最近几年正在日益兴起的ZigBee无线网络技术逐步走向成熟，它由大量的ZigBee无线普通节点与一个或几个汇聚节点组成，普通节点之间通过ZigBee无线传输方式进行数据交互。其中普通无线节点负责采集数据，通过路由节点单跳或多跳得方式传到汇聚节点进行数据融合、处理。

三、发明内容

本发明的目的在于提供一个基于ZigBee的智能灌溉系统。具体实现包括以下步骤：

(1)土壤的温湿度采集：通过SHT11传感器采集；

(2)信息的传输：通过ZigBee将采集到的温湿度从终端节点经由路由节点传至Sink节点，最后通过串口将数据传输到PC机。在各个无线节点之间的通信是通过ID(自身编号)来识别的；

(3)数据的融合处理：利用D-S数据融合将多传感器的值进行融合，最后进行决策；

(4)数据的显示、查询与删除：利用VB编写界面，ACCESS数据库对采集的数据进行保存以便今后的查询与操作。

本发明的优点在于识别精确，并且能够及时处理干旱情况。

附图说明

图1为本发明中使用的硬件结构框图；

图2系统网络拓扑结构示意图。

图3监控系统界面。

具体实施方式：

下面结合附图和具体实例对本发明做进一步说明：

a)土壤温湿度的采集：

结合附图1，利用瑞士Sensirion公司生产的具有I²C总线接口的单片全校准数字式相对湿度和温度传感器.该传感器采用独特的CMOSens TM技术，具有数字式输出、免调试、免标定、免外围电路及全互换的特点。

传感器安装的注意事项：

1)传感器需放置在水平位置，以免水分在两端聚集；

2)传感器不应直接置于暴露于阳光下的地方；

3)不要把传输线靠近电源线；

4)当有不止一个传感器时，它们之间安装的最小距离为1米，以免出现可能的读数问题.

另外，土壤温湿度传感器的安放位置需要考虑.在沟渠灌溉中，传感器放在沟渠的2/3长度处，也就是说尾部的1/3处，因为这个区域是水分充溢，也是可能灌溉最差的地方.当有树时，传感器应放置在树干的的东南边，因为这个区域阳光照得多.在喷灌中，喷水比较均匀，但也受到土质的不同、可渗透层的多少和地形而使水分不均匀.传感器安装时就注意下列情况：如果是树，传感器须置于树木的队列上.确保传感器不能放置在障碍物的后面，比如灌木丛等，因为这些东西可能会影响传感器工作区域的水分分布.

b)多传感器的D-S数据融合：

本发明运用的是一种基于加权相似度的D-S数据融合算法，该算法是依据证据体之间相似度的大小，来调整每个证据体的权值.算法的步骤如下：