彭煒?lè)?，李光?/p>

0 引言

伴隨著我國(guó)“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”概念的深入，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的實(shí)現(xiàn)取決于農(nóng)業(yè)精準(zhǔn)灌溉技術(shù)[1-3]。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)灌溉過(guò)程中灌溉控制系統(tǒng)依賴于人為勞動(dòng)操作，系統(tǒng)能源消耗高，且管理困難[4-8]。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)對(duì)土壤含水率監(jiān)控的研究有所突破，多數(shù)停留在對(duì)土地大面積土壤含水率的監(jiān)測(cè)，對(duì)影響種植物生長(zhǎng)發(fā)育的實(shí)時(shí)土壤含水率的監(jiān)控和西南地區(qū)山地土壤含水率監(jiān)測(cè)研究很少[9-11]。若對(duì)大面積復(fù)雜山地實(shí)施有線實(shí)時(shí)監(jiān)控，存在布線成本急劇增加的問(wèn)題，也不利于山地作業(yè)[12-13]。

重慶幾乎每年夏季都要遭受1個(gè)月左右的伏旱天氣，對(duì)山地種植物進(jìn)行有效灌溉，是保證種植物產(chǎn)量和品質(zhì)的前提。目前，山地灌溉方式介于補(bǔ)充灌溉和統(tǒng)一灌溉范疇，存在著人力資源浪費(fèi)、灌溉控制系統(tǒng)能源消耗高及水資源無(wú)法實(shí)現(xiàn)高效率灌溉等不足，導(dǎo)致山地農(nóng)作物種植減產(chǎn)[14-15]。

本系統(tǒng)研究設(shè)計(jì)了一套具有復(fù)雜山地分區(qū)實(shí)時(shí)精準(zhǔn)灌溉及數(shù)據(jù)信息處理功能的灌溉控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)分區(qū)精準(zhǔn)滴灌的自動(dòng)化和智能化，對(duì)復(fù)雜山地土壤含水率實(shí)施實(shí)時(shí)監(jiān)控，提高水資源灌溉效率，降低人力資源需求，對(duì)西南地區(qū)進(jìn)一步走向精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)及智能節(jié)水灌溉有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)的山地分區(qū)精準(zhǔn)滴灌及數(shù)據(jù)信息處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路：在農(nóng)業(yè)灌溉控制系統(tǒng)中引入分區(qū)灌溉概念，針對(duì)高差、坡度不同的復(fù)雜山地，進(jìn)行區(qū)域的劃分；四面形山地可分為東南西北4個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域設(shè)置不同的灌溉壓力和流量，可根據(jù)各個(gè)區(qū)域?qū)崟r(shí)土壤含水率進(jìn)行分別滴灌。區(qū)別傳統(tǒng)統(tǒng)一灌溉，自動(dòng)滴灌系統(tǒng)將土壤水分傳感器、水源工程、電磁閥、控制器及滴灌管網(wǎng)等部分集成一起，提高水資源灌溉效率。系統(tǒng)采用太陽(yáng)能電池及蓄電池作為主要電能供給平臺(tái)，引入ZigBee無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和GSM無(wú)線傳輸技術(shù)，通過(guò)ZigBee無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)各個(gè)區(qū)域的土壤水分實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)收集；利用GSM無(wú)線傳輸技術(shù)將土壤實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸至終端，終端對(duì)數(shù)據(jù)分析處理，決策土壤當(dāng)前實(shí)時(shí)區(qū)域操作，達(dá)到在節(jié)省人力資源的同時(shí)實(shí)現(xiàn)滴灌控制系統(tǒng)的自動(dòng)化和智能化的目的。

該系統(tǒng)主要由太陽(yáng)能電源子系統(tǒng)、自動(dòng)滴灌子系統(tǒng)及數(shù)據(jù)信息傳輸子系統(tǒng)3部分組成。太陽(yáng)能電源子系統(tǒng)作為系統(tǒng)主要電能供給平臺(tái)，在控制器的作用下將太陽(yáng)能電源輸出電壓轉(zhuǎn)換為其他子系統(tǒng)所需求的電壓，實(shí)現(xiàn)按需供壓。自動(dòng)滴灌子系統(tǒng)以自來(lái)水作為水源，首部樞紐主要包括施肥裝置、過(guò)濾器、控制閥、截止閥、止回閥及壓力表等部分；輸配水管網(wǎng)主要包括主干管、干管、滴灌管、支管及毛管等3級(jí)管道部分，還包括相應(yīng)的三通、直通及彎頭等部件，以實(shí)現(xiàn)對(duì)土壤含水率的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并管理電磁閥進(jìn)行自動(dòng)按需滴灌。數(shù)據(jù)信息傳輸子系統(tǒng)對(duì)山地土壤含水率進(jìn)行檢測(cè)及自動(dòng)無(wú)線傳輸，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)模塊與終端之間的數(shù)據(jù)傳輸。

1.1 太陽(yáng)能電源子系統(tǒng)

太陽(yáng)能電源子系統(tǒng)作為整個(gè)系統(tǒng)的電能供應(yīng)平臺(tái)，主要由太陽(yáng)能電池板、蓄電池、太陽(yáng)能控制器、逆變器及變換器等組成。其充分發(fā)揮太陽(yáng)能逆控一體機(jī)的市電互補(bǔ)功能(太陽(yáng)能充足時(shí)，通過(guò)逆控一體機(jī)對(duì)蓄電池進(jìn)行電能的存儲(chǔ)；反之，太陽(yáng)能不足時(shí)，則由市電對(duì)蓄電池進(jìn)行電能的存儲(chǔ))，為蓄電池提供穩(wěn)定平滑的充電電壓。經(jīng)蓄電池的輸出電壓一部分輸出到變換器，為系統(tǒng)其他直流模塊進(jìn)行供電，另一部分逆變?yōu)榻涣麟姡瑸樨?fù)載水泵(如電磁閥供需電壓為12V)供電。本系統(tǒng)采用雙蓄電池構(gòu)造，通過(guò)減少對(duì)蓄電池充放電次數(shù)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能與蓄電池之間的電能高效傳輸及延長(zhǎng)電源的使用壽命的目的。即將蓄電池的充電過(guò)程和放電過(guò)程分開(kāi)進(jìn)行，一塊蓄電池處于充電過(guò)程時(shí)，另一塊蓄電池處于放電過(guò)程，當(dāng)放電的蓄電池電壓降到供壓下限值時(shí)，對(duì)放電和充電的蓄電池工作過(guò)程進(jìn)行切換，保持一塊充電，一塊放電，完全分離工作，確保系統(tǒng)正常穩(wěn)定的運(yùn)行。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

1.2 自動(dòng)滴灌子系統(tǒng)

根據(jù)試驗(yàn)場(chǎng)地的氣候參數(shù)、種植物生長(zhǎng)必需條件等因數(shù)來(lái)設(shè)定自動(dòng)滴灌子系統(tǒng)的參數(shù)。利用水利計(jì)算方法來(lái)選定滴灌管徑的大小、灌水器的類(lèi)型、滴灌管網(wǎng)鋪設(shè)長(zhǎng)度及出水量等參數(shù)。在西南地區(qū)復(fù)雜的山地滴灌過(guò)程中，由于山地高差、坡度不一致，對(duì)土壤水分保持率也不一致，故對(duì)試驗(yàn)場(chǎng)地進(jìn)行分區(qū)滴灌試驗(yàn)，具體分為東區(qū)滴灌區(qū)域、西區(qū)滴灌區(qū)域、南區(qū)滴灌區(qū)域及北區(qū)滴灌區(qū)域。自動(dòng)滴灌子系統(tǒng)主要由電源模塊、水源工程、土壤水分傳感器、控制模塊、滴灌管網(wǎng)及電磁閥等構(gòu)成。

電源模塊由太陽(yáng)能電源子系統(tǒng)提供所需電壓，土壤水分傳感器選用型號(hào)為ARN-100水分傳感器，實(shí)現(xiàn)山地土壤的含水率實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。為降低系統(tǒng)電能消耗，電磁閥選用久諾閥門(mén)有限公司研發(fā)生產(chǎn)的型號(hào)ZCZP-25自保持式電磁閥，管徑25mm，工作電壓為12V，具有兩個(gè)獨(dú)立的線圈，分別實(shí)現(xiàn)電磁閥的關(guān)閉與打開(kāi)，并保持通斷狀態(tài)；狀態(tài)不變換的情況下，不需要電能供應(yīng)，且狀態(tài)切換反應(yīng)時(shí)間在1s左右，電磁閥線圈接收到12V的升壓信號(hào)，可實(shí)現(xiàn)電磁閥當(dāng)前狀態(tài)的改變。

在自動(dòng)滴灌子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，選擇4m×6m為一個(gè)滴灌單元?？紤]到實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地具體面積及精準(zhǔn)滴灌的要求設(shè)計(jì)，該試驗(yàn)基地地形復(fù)雜，坡度不均，除了管道正常的水頭損失外，還有很多不能預(yù)計(jì)的原因使壓力發(fā)生變化，所以要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行全面的優(yōu)化設(shè)計(jì)，為了防止水壓或流量的波動(dòng)，需要在系統(tǒng)中配置一定的穩(wěn)定裝置。一個(gè)滴灌單元共同使用一套土壤水分傳感器和電磁閥。滴灌系統(tǒng)管網(wǎng)主水管采用管徑為25mm的PVC管(聚氯乙烯管，參照確定的管道材料以及相應(yīng)的管道規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)考慮到西南地區(qū)夏季溫度高，選取PVC管，其特點(diǎn)是管壁光滑、耐腐蝕、耐高溫、耐壓強(qiáng)度高等)，滴管采用管徑為16mm的PVC管，滴孔直徑設(shè)計(jì)為0.9mm，數(shù)量為4個(gè)，對(duì)稱的分布在滴管下方。在滴灌過(guò)程中，當(dāng)土壤水分傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)土壤含水率，根據(jù)監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)按需灌溉，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)實(shí)時(shí)自動(dòng)滴灌的目的。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的滴灌結(jié)構(gòu)以具體面積為滴灌單元，能有效地節(jié)約土壤水分傳感器及電磁閥的投入，降低電源能量損耗，從而降低整個(gè)系統(tǒng)的前期建設(shè)成本及后期設(shè)備維護(hù)成本。

1.3 數(shù)據(jù)信息傳輸子系統(tǒng)

數(shù)據(jù)信息傳輸子系統(tǒng)主要功能是將土壤含水率及相關(guān)數(shù)據(jù)信息通過(guò)GSM無(wú)線傳輸方式發(fā)送到終端，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)端與終端之間的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息實(shí)時(shí)傳輸。數(shù)據(jù)信息傳輸子系統(tǒng)由3層階級(jí)構(gòu)成：土壤含水率檢測(cè)模塊看作底層階級(jí)；中間階級(jí)是數(shù)據(jù)收集階級(jí)，也即GSM階級(jí)；頂層階級(jí)為終端處理階級(jí)。通過(guò)土壤水分傳感器檢測(cè)土壤含水率，利用ZigBee無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)向GSM階級(jí)傳輸?shù)讓与A級(jí)的數(shù)據(jù)信息，GSM階級(jí)再統(tǒng)一發(fā)送匯集數(shù)據(jù)到頂層階級(jí)，即終端。其中，系統(tǒng)中ZigBee無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)模塊選用的是型號(hào)為MRF24G40MA器件，使用規(guī)定的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的有效匯聚與傳輸。選用型號(hào)為SIM900A的GSM無(wú)線傳輸模塊作為系統(tǒng)中數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)暮诵钠骷?，使用AT指令實(shí)現(xiàn)雙向通信，支持短信互通，如圖2所示。

圖2 數(shù)據(jù)信息子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖Fig.2 Structure of data information subsystem

2 硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 電源穩(wěn)壓模塊

系統(tǒng)采用太陽(yáng)能逆控一體機(jī)作為電池主要控制器件，保證蓄電池有穩(wěn)定的輸出電壓。其中，選用的太陽(yáng)能電池板是廣州兆天有限公司研發(fā)生產(chǎn)的多晶太陽(yáng)能電池板(額定電壓9V，上限電流0.34A)，通過(guò)金屬桿樹(shù)立支撐，樹(shù)立高度以高于種植物30cm為準(zhǔn)；選用的蓄電池為新能源科技公司研發(fā)生產(chǎn)的聚合物鋰電池(單節(jié)鋰電池的標(biāo)稱電壓3.7V，單節(jié)鋰電池的容量3.5A·h)。由于系統(tǒng)其他模塊需求電壓不一致，故系統(tǒng)設(shè)計(jì)了穩(wěn)定的升壓穩(wěn)定電路和降壓穩(wěn)定電路，當(dāng)鋰電池隨著時(shí)間推移，輸出電壓出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)，仍能為系統(tǒng)提供穩(wěn)定電壓。升壓電路和降壓電路如圖3和圖4所示。

2.2 電磁閥模塊

為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)低功耗，故本系統(tǒng)的中央處理器選用了一款低電壓、低功耗及適用范圍廣等特點(diǎn)的單片機(jī)—STM32F103單片機(jī)。該單片機(jī)屬于Cortex-M3系列芯片，其正常工作頻率f為72MHz，正常工作電壓為2.0～3.6V，在系統(tǒng)中作為核心控制器。圖5為單個(gè)電磁閥的驅(qū)動(dòng)電路圖，圖6為整個(gè)山地分區(qū)的電磁閥控制電路圖。

圖3 升壓電路Fig.3 Circuit of boost

圖4 降壓電路Fig.4 Circuit of step-down

圖5 電磁閥驅(qū)動(dòng)電路Fig.5 The circuit of solenoid drivers

圖6 電磁閥分區(qū)控制電路Fig.6 The circuit of solenoid valve control diagram partition

系統(tǒng)試驗(yàn)場(chǎng)地分為東、西、南、北4個(gè)滴灌區(qū)域，每?jī)蓚€(gè)滴灌區(qū)域的山地高差和坡度不同，所以電磁閥的設(shè)置參數(shù)也不同，各個(gè)區(qū)域的滴灌參數(shù)也不同。圖5中，利用水分傳感器監(jiān)測(cè)得出土壤含水率參數(shù)值，與系統(tǒng)設(shè)定值作對(duì)比，得出對(duì)比結(jié)果，通過(guò)對(duì)比結(jié)果決定出單片機(jī)輸出高電平或低電平，從而控制電磁閥的工作狀態(tài)。圖6中，電路中A11、A12為電磁閥A11、電磁閥A12接口，J1為土壤水分傳感器檢測(cè)輸入接口，J2為ZigBee無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)模塊接口,J3為GSM無(wú)線傳輸接口，電路圖中A、B、C、D4個(gè)I/O口分別指東區(qū)、南區(qū)、西區(qū)、北區(qū)4個(gè)區(qū)域的電磁閥控制端口。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要分為主程序、土壤含水率檢測(cè)程序、ZigBee無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)程序和GSM無(wú)線傳輸程序等4個(gè)部分，如圖7所示。

圖7 系統(tǒng)主程序圖Fig.7 System main program diagram

土壤含水率檢測(cè)程序圖如圖8所示。ZigBee無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì)圖如圖9所示。GSM無(wú)線傳輸程序設(shè)計(jì)圖如圖10所示。

4 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)

4.1 土壤水分傳感器的標(biāo)定

選取適量的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地土壤，用烘干裝置將其烘干至恒定質(zhì)量，加入適量水?dāng)嚢枧渲瞥梢阎实膶?shí)驗(yàn)土壤，拌勻之后放置于密閉容器中存放，存放時(shí)間為24h，然后獲得土壤含水率；與此同時(shí)，測(cè)量土壤水分傳感器的輸出電壓，形成數(shù)據(jù)；重復(fù)上述過(guò)程，收集數(shù)據(jù)，進(jìn)而得到傳感器的標(biāo)定結(jié)果。

4.2 滴灌系統(tǒng)壓力分布

工程實(shí)際案例中，所有管道系統(tǒng)幾乎都是由很多等直管段和一些管道附件連接在一起組成的，因此在一個(gè)管道系統(tǒng)中，存在沿程損失和局部損失。

圖8 土壤含水率檢測(cè)程序圖Fig.8 The soil moisture content test diagram

圖9 ZigBee無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)程序圖Fig.9 ZigBee wireless sensor network application diagram

圖10 GSM無(wú)線傳輸程序圖Fig.10 GSM wireless transmission diagram

分支管道壓力分布計(jì)算：

1)通過(guò)選取水頭損失最大的管道的末端作為測(cè)量點(diǎn)，得出最小工作壓力；

2)在最小工作壓力的基礎(chǔ)上，分段加上該管段的水頭損失即上一節(jié)點(diǎn)的壓力水頭；

3)依次類(lèi)推，計(jì)算到管道進(jìn)口需要的壓力水頭。

為了保證各個(gè)分流點(diǎn)的灌水均勻度，沿最大水頭損失分支上的總水頭損失不超過(guò)進(jìn)口壓力水頭損失的20%。在均勻坡度情況下，最大壓力出水口是最后一個(gè)出水口。

4.3 系統(tǒng)灌水定額設(shè)計(jì)

系統(tǒng)灌水定額的設(shè)計(jì)是為了在滴灌過(guò)程中做到充分灌溉，同時(shí)不浪費(fèi)水資源，實(shí)現(xiàn)水資源灌溉最大效率化。灌水定額是指單位面積土壤一次灌水的用水量(m3/hm2)或者一次灌水過(guò)程中水能夠達(dá)到的水層深度(mm)。灌水定額設(shè)計(jì)是指最大灌水定額，以該參數(shù)作為灌溉設(shè)計(jì)依據(jù)。搜集并查閱土壤有效持水量的相關(guān)資料，分析得出本系統(tǒng)的灌水定額公式，即

m=0.1yzp(θmax-θmin)/η

(1)

其中，m為灌溉的灌水定額值(mm)；y為實(shí)驗(yàn)土壤的容重(g/cm3)，本系統(tǒng)y取1.2；z為計(jì)劃濕潤(rùn)土層深度(m)，山地種植管理過(guò)程中，既有新種植的幼苗，又有成熟的種植物，查詢相關(guān)規(guī)定，種植物根系的生長(zhǎng)深度在0.1～1m范圍，綜合考慮，本系統(tǒng)中取z=0.5m；p為土壤濕潤(rùn)比，本系統(tǒng)中p取值為40%；θmax為土壤的適宜持水率上限，重慶地區(qū)的土壤持水率一般為15%，土壤的適宜持水率上限一般在80%～100%范圍，故本系統(tǒng)中θmax取90%；θmin為土壤的適宜持水率下限，適宜土壤的持水率下限一般為55%～70%，故本系統(tǒng)中取60%；η為滴灌灌溉水的利用系數(shù)，參考SL103-95《微灌工程技術(shù)規(guī)范》中部分的規(guī)定和要求來(lái)確定滴灌灌水的利用系數(shù)，即滴灌灌水的利用系數(shù)≥0.9，查詢資料并作對(duì)比，綜合考慮，取本系統(tǒng)滴灌灌溉水的利用系數(shù)η取0.9。將具體參數(shù)帶入式(1)，得出m=12mm。

4.4 系統(tǒng)單次滴灌時(shí)間的確定

系統(tǒng)單次滴灌時(shí)間主要針對(duì)兩個(gè)方面，一方面是滴灌的時(shí)間選擇，另一方面是滴灌時(shí)間的長(zhǎng)短。在西南地區(qū)夏季時(shí)，存在著1個(gè)月左右的旱季，滴灌的時(shí)機(jī)選擇顯得尤為重要，系統(tǒng)的具體灌溉時(shí)間節(jié)點(diǎn)根據(jù)土壤作物類(lèi)型及土壤質(zhì)地來(lái)設(shè)置，本系統(tǒng)中設(shè)置了遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控功能，能實(shí)時(shí)控制灌溉時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程控制。

4.5 GSM無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)丟包率測(cè)試

數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的丟包率，采用多次測(cè)量求平均值的方法進(jìn)行檢驗(yàn)。根據(jù)試驗(yàn)場(chǎng)地的實(shí)際情況，試驗(yàn)時(shí)在東、西、南、北4個(gè)區(qū)域分別布署1個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)(實(shí)際應(yīng)用中需根據(jù)山地面積大小確定傳感器數(shù)量)，布署1個(gè)匯聚節(jié)點(diǎn)。為了保證試驗(yàn)精度，設(shè)定傳感器節(jié)點(diǎn)每隔20min進(jìn)行一次采集和發(fā)送數(shù)據(jù)，計(jì)算無(wú)線傳輸過(guò)程中網(wǎng)絡(luò)丟包率，連續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)，以測(cè)定系統(tǒng)通信穩(wěn)定性能。試驗(yàn)得出的測(cè)試結(jié)果如表1所示。該系統(tǒng)的無(wú)線傳輸過(guò)程中網(wǎng)絡(luò)平均丟包率為0.49%，系統(tǒng)通信穩(wěn)定。

表1 網(wǎng)絡(luò)丟包率統(tǒng)計(jì)Table 1 PLR values of nodes

5 系統(tǒng)效果及創(chuàng)新點(diǎn)

本農(nóng)業(yè)滴灌系統(tǒng)經(jīng)過(guò)調(diào)試安裝完畢后，對(duì)試驗(yàn)場(chǎng)地進(jìn)行完整的效果檢驗(yàn)：系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)滴灌控制，實(shí)現(xiàn)了分區(qū)的精準(zhǔn)滴灌。

系統(tǒng)的創(chuàng)新點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下兩點(diǎn)：

1)根據(jù)復(fù)雜山地的不同區(qū)域，高差及坡度不同，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了流量和壓力不同的滴灌系統(tǒng)。分區(qū)農(nóng)業(yè)滴灌區(qū)別于傳統(tǒng)滴灌方式，不再采用統(tǒng)一滴灌，實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)滴灌，提高了水資源的灌溉效率，為山地滴灌技術(shù)發(fā)展提供借鑒作用。

2)系統(tǒng)優(yōu)化了農(nóng)業(yè)滴灌系統(tǒng)中太陽(yáng)能作為主要能源供給的能源損耗、遠(yuǎn)程傳輸數(shù)據(jù)的丟包率，提高了土壤含水率檢測(cè)技術(shù)的精確性。

6 結(jié)論與討論

1)系統(tǒng)針對(duì)復(fù)雜山地的高差及坡度不同，將山地進(jìn)行區(qū)域劃分，各個(gè)區(qū)域進(jìn)行土壤水分實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，利用ZigBee無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息收集，通過(guò)GSM無(wú)線傳輸技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)信息遠(yuǎn)程傳輸至終端，終端決策對(duì)各個(gè)區(qū)域?qū)嵭邪葱璺謩e滴灌，實(shí)現(xiàn)節(jié)約水資源的目的。

2)研究構(gòu)成自動(dòng)農(nóng)業(yè)滴灌系統(tǒng)，將土壤水分傳感器、控制器、電磁閥等模塊集成化，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)滴灌，提高水資源灌溉效率。

3)采用市電互補(bǔ)功能的太陽(yáng)能電源作為整個(gè)系統(tǒng)的電能供應(yīng)平臺(tái)。太陽(yáng)能充足時(shí)，通過(guò)太陽(yáng)能對(duì)蓄電池進(jìn)行電能的存儲(chǔ)；太陽(yáng)能不足時(shí)，則由市電對(duì)蓄電池進(jìn)行電能的存儲(chǔ)。

本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了按需精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)灌溉和實(shí)時(shí)監(jiān)控的效果，達(dá)到了設(shè)計(jì)的目的，促進(jìn)了西南地區(qū)山地農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)的發(fā)展，很大程度地解決了節(jié)水灌溉工程中的能耗高、勞動(dòng)力以及水資源浪費(fèi)問(wèn)題。系統(tǒng)試驗(yàn)選用小范圍復(fù)雜山地效果可行，大面積復(fù)雜山地試驗(yàn)效果及系統(tǒng)材料選型有待作進(jìn)一步研究。