設計一種基于無線傳感器網絡的節水灌溉控制系統，該系統首要由低功耗無線傳感網絡節點議決ZigBee自組網方式構成，從而防止了布線的不便、靈敏性較差的缺陷，完成土壤墑情的延續在線監測，農田節水灌溉的自動化控制，既提高灌溉用水使用率，緩解我國水資源日趨緊張的矛盾，也為作物生長提供良好的生長環境。
    1 系統構架

    1．1 無線傳感器網絡

         無線傳感器網絡技術使用在該節水灌溉控制系統中，其中心技術是ZigBee自組網技術。 ZigBee是一種低龐雜度、低功耗、低數據率、低本錢、高牢靠信度、大網絡容量的雙向無線通訊技術。由使用層、網絡層、介質接人控制層和物理層組成。 ZigBee網絡中的配備分為全功用配備(Full Function Device，FFD)和簡化功用配備(RedUCe Function Device，RFD)兩種。 ZigBee網絡支持星型網、樹狀網和網狀網三種拓撲構造。本系統采用混合網，底層為多個ZigBee監測網絡，擔任監測數據的采集。每個ZigBee監測網絡有一個網關節點和若干的土壤溫濕度數據采集節點。監測網絡采用星型構造，網關節點作為每個監測網絡的基站。網關節點具有雙重功用，一是充任網絡協調器的角色，擔任網絡的自動樹立和維護、數據聚集；二是作為監測網絡與監控中心的接口，與監控中心傳遞信息。此系統具有自動組網功用，無線網關不斷處于監聽形態，新添加的無線傳感器節點會被網絡自動發覺，這時無線路由會把節點的信息送給無線網關，有無線網關舉行編址并計算其路由信息，更新數據轉宣布和配備關聯表等。

    1．2 系統體系構造

    該系統以單片機為控制中心，由無線傳感節點(RFD)、無線路由節點(FFD)、無線網關(FFD)、監控中心四大局部組成，議決ZigBee自組網，監控中心、無線網關之間議決GPRS舉行墑情及控制信息的傳遞。每個傳感節點議決溫濕度傳感器，自動采集墑情信息，并結合預設的濕度上下限舉行剖析，判別能不能須要灌溉及什么時辰中止。每個節點議決太陽能電池供電，電池電壓被隨時監控，一旦電壓過低，節點會發出電壓過低的報警信號，發送成功后，節點進入睡眠形態直到電量充足。其中無線網關銜接ZigBee無線網絡與GPRS網絡，是基于無線傳感器網絡的節水灌溉控制系統的中心局部，擔任無線傳感器節點的維護。傳感器節點與路由節點自主構成一個多跳的網絡。溫濕度傳感器[FS:PAGE]散布于監測區域內，將采集到的數據發送給就近的無線路由節點，路由節點依據路由算法挑選最好路由，樹立相應的路由列表，其中列表中包含本身的信息和鄰居網關的信息。議決網關把數據傳給遠程監控中心，便于用戶遠程監控維護。

2 硬件設計

    2．1 傳感器節點模塊

    土壤水分是作物生長的首要性限定要素，土壤墑情信息的精確采集是舉行農田的節水灌溉、最優調控的根本和保證，關于節水技術有效的施行具相首要性的作用。

系統采用TDR-3A型土壤溫濕度傳感器，該傳感器集溫度和濕度測量于一體，具有密封、防水、精度高的特征，是測量土壤溫濕度的理想儀器。溫度的量程是 -40～+80℃，精度為±0．2℃；濕度的量程是0～100％，在O～50％范圍內精度為±2％。溫濕度傳感器輸出信號是4～20 mA的規范電流環，在主控制器電路上先舉行I／U轉換，然后舉行A／D轉換為數字信號后議決射頻天線發射出去。電流變換器采用RCV420JP芯片，該芯片集成電阻網絡、運算擴大器和規范的10 V基準電壓源，能夠將4～20 mA的電流環轉換成0～5 V的電壓輸出。

3 軟件設計

        本節水灌溉控制系統中，監測數據與控制命令在無線傳感節點、無線路由節點、無線網關和監控中心之間傳送。傳感節點翻開電源，原始化、樹立鏈接后進入休眠形態。當無線網關接到中綴央求時觸發中綴，經歷路由節點激活傳感節點，發送或接納信息包，處置終了后繼續進入休眠形態，等候有央求時再次激活。在同一個信道中只需兩個節點能夠通訊，議決競爭機制來獲取信道。每個節點周期性睡眠和監聽信道，假設信道空閑則自動搶占信道，假設信道忙碌則依據退避算法退避一段時間后重新監聽信道形態。在順序設計中首要采集中綴的辦法完成信息的接納和發送。

    4  總結

    本文設計的基于無線傳感器網絡的節水灌溉控制系統，使用低本錢、低功耗的ZigBee無線通訊技術，防止了布線的不便，提高了節水灌溉控制系統的靈敏性。系統采用高精度土壤溫濕度傳感器，依據土壤墑情和作物用水次第施行精準灌溉，不但能有效處置農業灌溉用水使用率低的疑問，緩解水資源日趨緊張的矛盾，并且還為作物提供了更好的生長環境，充沛發揚現有節水配備的作用，優化調度，提高效益，使灌溉愈加迷信、簡約，提高維護水平。