土壤温湿度远程无线监测系统的设计与实现

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农业生产从古至今都是国之根本,也是我国国民经济的重要基础。我国耕地面积虽然排世界第三,但仅占全球总耕地面积的7%。由于我国人口基数较大,所以人均耕地面积则是相对很小。我国农业生产面临着要养活占世界20%的人口的难题,所以只能千方百计的增加粮食产量。在近几年,自动化技术与信息技术进入农业生产以前,为了提高农业生产的产量,往往是通过投入大量的农药化肥,然而很大一部分的化肥和水资源没有被高效利用和及时处理,导致了很大一部分的养分流失和土壤环境污染。依靠人力、畜力为主的传统农业依然在我国的农业生产上占据主要地位。靠世代积累传统经验的灌溉,一边占用着较多的劳动力、水资源,一边对环境保护造成威胁,对克服水旱等自然灾害没有强有力的抵御能力,也对农业的可持续性发展构成了十分严峻的挑战。大多数的传统农业都是依靠劳动力利用简单的农作工具进行劳动,生产水平低,积累比较慢且抵御自然灾害的能力很弱,劳动强度大却生产效率比较低。随着物联网时代的到来,各种智能化的设备也开始进入农业生产领域,从而提高产量、减少气候对农业生产的不良影响。针对上述传统农业生产中的一系列问题,利用实时、动态的农业物联网信息采集监测系统,能够对农业生产环境信息实现快速的、准确的、多维度的、全方位的远程实时监测,以突破农业生产环境信息获取困难等技术发展的瓶颈问题。土壤温湿度作为农业生产上的一项重要参考指标,并且比较难建立精确的数学模型。针对信息化智能农业生产的实际需要,本文提出设计一套利用STM32单片机处理器作为主要的数据采集主控制器,选用HSTL-102STR土壤温湿度传感器,来实现对土壤温湿度值实时的采集。并选用Zigbee无线通信技术,来实现低功率快速安全的数据传输,将传感器采集到的土壤温湿度值,通过Zigbee无线网络模块传送到协调器。协调器则通过以太网或者RS232把采集数据发送到上位机显示,上位机软件是实现数据分析记录为一体的数据终端,可以达到快速进行土壤温湿度数据的动态监测、分析与处理的目的。在嵌入式软件和上位机软件程序中加入Boot Loader固件升级功能,可以实现对硬件设备的远程无线固件升级。这样的土壤温湿度无线远程监测方法,可以科学有效的对土壤温度与湿度的数据变化进行记录与分析,提高了系统的可维护性和扩展性,为适应环境中的多种传感器提供可能性。
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