山地果园中低功耗无线滴灌控制装置设计与试验

• 作者: 全东平 刘永鑫 岳学军 徐兴 洪添胜 燕英伟 王叶夫
• 来源期刊: 农业工程学报
• 学科: 农学
• 关键词: 单片机 无线传感器网络 控制系统 滴灌 低功耗 果园
• 年，卷（期）: 2014,（9）
• 所属期刊栏目: 农业水土工程
• 页码范围: 102-109
• 页数: 8页
• 分类号: S275.6
• 字数: 4537字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1002-6819.2014.09.013

摘要

针对山地果园布线困难，而大面积滴灌需要分区控制并集中管理的需求，构建了低成本、低功耗、能满足定时分区灌溉与集中管理需求的小型无线滴灌控制装置。装置采用无线通信方式，硬件选用低功耗微控制器与双稳态电磁阀，系统软件采用基于 CC1100无线唤醒机制的低功耗间同步通信算法，具有避免信道拥塞的特点。试验表明，输入电压9 V时，控制系统静态电流为400 mA、无线唤醒工作电流为19 mA、工作周期内平均电流为439 mA；1节鹏辉450 mAh的AA电池可供系统至少可工作38 d；果园内RSSI信号衰减测试表明通信距离超过60 m，最高平均丢包率为23%；有遮挡的环境中数据丢包率将大于无遮挡环境，但接收信号强度相差不大；在果园环境中尝试使用电力线载波适配器、大功率WiFi无线网桥、GPRS DTU 3种远距离通信模块建立总控制器与远程监控端的数据链路，链路试验表明，GPRS DTU与大功率WiFi网桥均能成功建立通信链路。相比之下，GPRS有强的适应性；采用无线控制系统，系统准时开启电磁阀，开启时间误差小于5 min，土壤含水率变化呈现快速上升后缓慢下降的变化，灌溉区域的土壤含水率保持13%以上，可应用于岭南绝大部分山地果园。解决了控制装置的布线工程困难，实现可远程传输滴灌信息和监测滴灌状态，并可进一步实现分区控制与轮灌控制。