基于Zigbee的農(nóng)田水肥智能灌溉控制系統(tǒng)設(shè)計

河北理工大學(xué)信息學(xué)院 摘要 1緒論1.1研究背景和目的近年來,隨著人口增長和城鎮(zhèn)化進程的加快,糧食安全問題日益突出。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展在當(dāng)前和未來一段時間內(nèi)都是一個亟待解決的重大問題。農(nóng)業(yè)灌溉作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié),不僅關(guān)系到農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì),也直接影響著水土資源的利用效率和生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)性[1]。傳統(tǒng)的農(nóng)田灌溉方式普遍存在粗放、低效、浪費水資源等問題,急需轉(zhuǎn)向智能化、精準化的農(nóng)田水肥一體化管理。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為新一代信息技術(shù)的代表,憑借其高度自動化、實時監(jiān)測和智能控制的特點,為農(nóng)田水肥智能管理提供了重要技術(shù)支撐[2]。其中,基于Zigbee的無線傳感網(wǎng)絡(luò)作為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的重要組成部分,能夠?qū)崿F(xiàn)農(nóng)田環(huán)境參數(shù)的實時監(jiān)測、灌溉設(shè)備的遠程控制,為農(nóng)田水肥智能管理提供了有效解決方案。Zigbee作為一種低功耗、低成本的無線通信技術(shù),在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用前景。將Zigbee無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與灌溉控制系統(tǒng)相結(jié)合,可以實現(xiàn)農(nóng)田環(huán)境參數(shù)的自動采集、灌溉決策的智能化、灌溉設(shè)備的遠程控制等功能,從而提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的智能化水平,促進農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[3]。基于物聯(lián)網(wǎng)的智能灌溉控制系統(tǒng),一方面可以提高農(nóng)田水肥利用效率,減少水資源浪費,促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展;另一方面,通過實時監(jiān)測農(nóng)田環(huán)境參數(shù),智能調(diào)控灌溉和施肥過程,也可以有效提高農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì),滿足人民日益增長的糧食需求。該系統(tǒng)還具有遠程監(jiān)控和移動管理的功能,大大提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的信息化水平,為"互聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)業(yè)"的發(fā)展提供了支撐[4]?；赯igbee無線傳感網(wǎng)絡(luò)的農(nóng)田水肥智能灌溉控制系統(tǒng),是順應(yīng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展趨勢,推動農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)型升級的重要舉措。通過該系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用,不僅可以提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率,實現(xiàn)水土資源的節(jié)約和保護,還可以為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供新的技術(shù)路徑,對于確保國家糧食安全、促進農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展具有重要意義。1.2國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀隨著我國城鎮(zhèn)化進程不斷加快,人口密集地區(qū)水資源短缺和環(huán)境污染問題日益突出,節(jié)水型農(nóng)業(yè)的發(fā)展成為當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要任務(wù)。目前,我國農(nóng)業(yè)用水占總用水量的70%左右,灌溉農(nóng)田面積約為1.6億公頃,但由于灌溉技術(shù)落后、管理粗放等原因,農(nóng)田灌溉用水效率普遍較低,大約只有50%左右[5]。因此,發(fā)展智能化、精準化的農(nóng)田水肥一體化管理系統(tǒng),提高農(nóng)業(yè)用水效率,已成為我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的重要方向。近年來,我國政府出臺了一系列支持農(nóng)業(yè)節(jié)水的相關(guān)政策。2015年,國務(wù)院發(fā)布的《水污染防治行動計劃》提出,到2020年,農(nóng)業(yè)灌溉用水效率將達到0.55以上。2017年,農(nóng)業(yè)農(nóng)村部印發(fā)的《"十三五"現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》明確提出,要加快發(fā)展智慧農(nóng)業(yè),加強農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用[6]。2019年,農(nóng)業(yè)農(nóng)村部等六部門聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于推進農(nóng)業(yè)農(nóng)村大數(shù)據(jù)發(fā)展的指導(dǎo)意見》,要求加強農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)平臺建設(shè),推動數(shù)字鄉(xiāng)村建設(shè)。這些政策為我國農(nóng)業(yè)信息化、智能化發(fā)展指明了方向,為基于物聯(lián)網(wǎng)的農(nóng)田水肥智能灌溉系統(tǒng)的研發(fā)和應(yīng)用創(chuàng)造了良好的政策環(huán)境[7]。同時,國內(nèi)外學(xué)者也針對農(nóng)田水肥智能管理進行了大量的研究。在農(nóng)田環(huán)境監(jiān)測方面,許多學(xué)者采用Zigbee、LoRa等無線傳感網(wǎng)技術(shù),設(shè)計了基于物聯(lián)網(wǎng)的農(nóng)田環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng),實現(xiàn)了對土壤墑情、氣溫、光照等參數(shù)的實時采集。在水肥一體化智能控制方面,研究者運用模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等算法,結(jié)合作物生長模型,設(shè)計了自動調(diào)節(jié)灌溉和施肥量的智能控制系統(tǒng),取得了良好的應(yīng)用效果[8]。在遠程監(jiān)管和移動管理方面,學(xué)者們開發(fā)了基于移動終端的農(nóng)田監(jiān)測和控制App,實現(xiàn)了對農(nóng)田狀況的實時可視化顯示和遠程控制。此外,也有學(xué)者針對智能灌溉系統(tǒng)的節(jié)水增效效果進行了分析評估,為推廣應(yīng)用提供了重要依據(jù)。國外在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用上也取得了顯著進展。美國、以色列等農(nóng)業(yè)發(fā)達國家率先在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),并取得了顯著成效[9]。以色列的"Netafim"公司開發(fā)的智能滴灌系統(tǒng),通過采集土壤墑情等數(shù)據(jù),實現(xiàn)了精準灌溉,取得了30%-50%的節(jié)水效果。美國的"CeresImaging"公司利用高光譜遙感技術(shù),為農(nóng)戶提供農(nóng)田生長狀況的實時監(jiān)測和診斷服務(wù),幫助農(nóng)戶優(yōu)化管理決策。此外,歐洲、日本等發(fā)達國家也在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域進行了大量的研究與實踐探索,取得了一系列創(chuàng)新成果[10]。我國在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用方面取得了顯著進展,為基于Zigbee的農(nóng)田水肥智能灌溉控制系統(tǒng)的研究與實踐奠定了良好的技術(shù)基礎(chǔ)。與此同時,國外在這一領(lǐng)域也進行了大量的創(chuàng)新探索,取得了一系列成果,為我國提供了重要的借鑒經(jīng)驗。未來,我國需要進一步加強對農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的研發(fā)投入,完善相關(guān)政策法規(guī),推動智能農(nóng)業(yè)技術(shù)在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用,實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的智能化轉(zhuǎn)型,促進農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[11]。1.3研究內(nèi)容針對上述背景,本文提出了一種基于Zigbee的農(nóng)田水肥智能灌溉控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)主要包括以下幾個方面的研究內(nèi)容:(1)系統(tǒng)的總體功能需求分析和設(shè)計方案。通過對農(nóng)田自動化管理的需求進行深入分析,確定系統(tǒng)應(yīng)具備的主要功能,并提出合理的總體設(shè)計方案。(2)關(guān)鍵硬件模塊的選型與比較。針對系統(tǒng)的具體需求,對單片機、通信模塊、傳感器等關(guān)鍵硬件進行深入比較分析,選擇最優(yōu)方案。(3)系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計與實現(xiàn)。根據(jù)選定的硬件方案,設(shè)計主機和從機單元的硬件電路,并進行實際制作與調(diào)試。(4)系統(tǒng)軟件的設(shè)計與實現(xiàn)?；贙eil5開發(fā)平臺,設(shè)計主機和從機的軟件程序,實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、無線通信、智能控制等功能。(5)系統(tǒng)的調(diào)試與性能測試。將硬件和軟件集成,在實際農(nóng)田環(huán)境中進行全面測試,驗證系統(tǒng)的可靠性和實用性。通過對上述研究內(nèi)容的深入探討與實踐,本文旨在構(gòu)建一套功能完善、性能優(yōu)異的基于Zigbee的農(nóng)田水肥智能灌溉控制系統(tǒng),為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的智能化發(fā)展提供有益的參考。2功能與設(shè)計方案畢業(yè)設(shè)計2功能與設(shè)計方案2.1系統(tǒng)的功能要求（1）自動采集土壤濕度、pH值和水位數(shù)據(jù)。系統(tǒng)需部署相應(yīng)的傳感器，實時監(jiān)測田間土壤濕度、酸堿度以及水資源供給情況，為后續(xù)控制決策提供依據(jù)。（2）實時顯示數(shù)據(jù)，支持用戶設(shè)置閾值參數(shù)。采集到的數(shù)據(jù)需通過顯示模塊以友好界面實時呈現(xiàn)，同時系統(tǒng)應(yīng)支持用戶根據(jù)實際需求設(shè)置合理的濕度、pH閾值范圍。（3）根據(jù)設(shè)定閾值自動控制灌溉和施肥執(zhí)行器。當(dāng)監(jiān)測數(shù)據(jù)超出設(shè)定閾值時，系統(tǒng)需自動做出決策，控制相應(yīng)的閥門開啟或關(guān)閉，從而實現(xiàn)自動化的精準灌溉和施肥。（4）支持無線數(shù)據(jù)傳輸和遠程監(jiān)控。通過無線通信模塊，系統(tǒng)可以將田間實時數(shù)據(jù)傳輸至監(jiān)控中心，同時也可通過遠程指令對系統(tǒng)參數(shù)進行調(diào)整，實現(xiàn)智能管理。2.2系統(tǒng)設(shè)計方案為滿足上述功能需求,本系統(tǒng)采用主機-從機的分布式架構(gòu)設(shè)計。主機負責(zé)整個系統(tǒng)的控制和協(xié)調(diào),從機負責(zé)具體的環(huán)境數(shù)據(jù)采集和設(shè)備控制。主機采用STM32F103單片機作為核心控制器,集成OLED顯示模塊、4路繼電器和Zigbee無線通信模塊。主要工作是接收從機采集的土壤濕度、水位和pH值數(shù)據(jù);根據(jù)預(yù)設(shè)閾值進行分析和決策;通過繼電器驅(qū)動閥門和化肥池設(shè)備實現(xiàn)自動灌溉和施肥;同時,通過Zigbee無線模塊與從機進行數(shù)據(jù)交互和控制指令下發(fā)。從機也采用STM32F103單片機作為核心,集成OLED顯示模塊、ESP8266無線通信模塊、Zigbee無線通信模塊,以及土壤濕度檢測模塊、水位檢測模塊和pH值檢測模塊。從機的主要工作是:采集農(nóng)田環(huán)境數(shù)據(jù),并通過Zigbee無線傳輸至主機;接收主機發(fā)來的控制指令,驅(qū)動閥門和化肥池設(shè)備執(zhí)行灌溉和施肥操作。同時,從機還可通過ESP8266模塊實現(xiàn)與上位機的遠程通信,提供數(shù)據(jù)查看和控制功能。主機和從機之間通過Zigbee無線通信實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互和控制指令下發(fā),形成一個完整的智能灌溉控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)的設(shè)計方案如圖2.1所示：圖2.1系統(tǒng)硬件模塊工作框圖2.3器件方案對比2.3.1單片機的選擇方案一:STC89C52STC89C52是一款基于8051內(nèi)核的8位單片機,廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、家電等領(lǐng)域。該芯片具有如下特點:優(yōu)點:價格便宜,入門級單片機,適合一些簡單的應(yīng)用場景。體積小,功耗低,適合嵌入式系統(tǒng)。指令集豐富,上手容易。缺點:性能較弱,只有8位CPU,內(nèi)存和外圍資源較少。缺乏浮點運算、ADC、DMA等功能,不太適合本系統(tǒng)的復(fù)雜采集和控制需求[12]。方案二:STM32F103STM32F103是基于ARMCortex-M3內(nèi)核的32位單片機,具有以下特點:優(yōu)點:性能強勁,主頻高達72MHz。集成豐富的外圍模塊,如多通道ADC、DMA、USART、SPI、I2C等,能滿足本系統(tǒng)對采集、處理和通信的需求。內(nèi)置浮點運算單元,支持RTOS,非常適合復(fù)雜的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)。缺點:價格略高于STC89C52,但性價比較高[13]。綜合比較分析,考慮到本系統(tǒng)對性能、功能和可擴展性的要求,最終選擇STM32F103作為主機和從機的核心控制器。2.3.2顯示模塊的選擇方案一:OLED顯示模塊OLED(有機發(fā)光二極管)顯示模塊具有如下特點:優(yōu)點:分辨率高,對比度好,顯示效果佳。功耗相對較低,更加節(jié)能環(huán)保。缺點:尺寸較小,文字和圖形顯示有一定局限性。方案二:LCD1602顯示模塊LCD1602是一種傳統(tǒng)的液晶顯示模塊,具有以下特點:優(yōu)點:顯示尺寸較大,適合文字和簡單圖形的顯示。缺點:功耗相對較高,顯示效果不如OLED,對背光和驅(qū)動電路有較高要求。綜合考慮系統(tǒng)的顯示需求,本文最終選用OLED顯示模塊作為主機和從機的顯示單元。OLED憑借其出色的顯示性能和低功耗特點,能夠較好地滿足系統(tǒng)的顯示需求[14]。2.3.3通訊模塊的選擇方案一:HC-05藍牙模塊HC-05是一款常見的藍牙通信模塊,具有以下特點:優(yōu)點:成本低廉,適合短距離無線通信場景。使用簡單,上手容易。缺點:通信距離和穩(wěn)定性較差,不太適合本系統(tǒng)的農(nóng)田環(huán)境和遠程監(jiān)控需求。藍牙技術(shù)本身也存在一定局限性,如數(shù)據(jù)傳輸速率偏慢等[15]。方案二:ESP8266Wi-Fi模塊ESP8266是一款功能強大的Wi-Fi單芯片模組,具有以下特點:優(yōu)點:通信距離遠,網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性好。支持TCP/IP協(xié)議棧,可直接接入互聯(lián)網(wǎng),非常適合遠程監(jiān)控應(yīng)用。缺點:功耗略高于藍牙模塊,需要外接天線。成本略高于HC-05,但性價比依然較高[16]?？紤]到本系統(tǒng)的通信需求,尤其是遠程監(jiān)控功能,最終選用ESP8266Wi-Fi模塊作為從機的無線通信模塊。同時,將主機通過Wi-Fi模塊接入上位機,實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的遠程監(jiān)控。2功能與設(shè)計方案畢業(yè)設(shè)計3系統(tǒng)的硬件設(shè)計3.1STM32F103C8T6單片機如圖3.1所示，STM32F103單片機是本系統(tǒng)的核心控制器。該芯片采用先進的ARMCortex-M3內(nèi)核,主頻高達72MHz,運算性能強勁。它集成了豐富的外圍模塊,包括多通道12位ADC、DMA控制器、多個USART/SPI/I2C接口等,能夠滿足本系統(tǒng)對數(shù)據(jù)采集、通信和控制的各項需求。STM32F103支持2.0V~3.6V的工作電壓范圍,功耗較低,非常適合電池供電的嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用。此外,該單片機還擁有引腳豐富、可擴展性強的特點,有利于系統(tǒng)的模塊化設(shè)計和后續(xù)升級。業(yè)界成熟的開發(fā)環(huán)境,如Keil、IAR等IDE工具以及豐富的外設(shè)驅(qū)動庫,大大降低了開發(fā)難度。因此,STM32F103單片機非常適合作為本系統(tǒng)的核心控制器,能夠有效滿足智能灌溉系統(tǒng)的各項功能需求。在本系統(tǒng)中,主機和從機均采用STM32F103作為核心控制器。主機負責(zé)接收從機上傳的環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù),并根據(jù)預(yù)設(shè)的閾值參數(shù)進行分析和決策,通過繼電器驅(qū)動閥門與化肥池設(shè)備實現(xiàn)自動灌溉和施肥。從機的任務(wù)是采集農(nóng)田的土壤濕度、水位和pH值數(shù)據(jù),并通過無線通信傳輸至主機[17]。同時,從機也接收主機發(fā)來的控制指令,驅(qū)動相應(yīng)的執(zhí)行機構(gòu)完成灌溉和施肥操作。圖3.1STM32F103C8T6單片機接線情況3.2ZigBee模塊ZigBee是一種基于IEEE802.15.4標準的低功耗、低成本的近距離無線通信技術(shù),在本系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用。ZigBee具有多項優(yōu)異特性,非常適合應(yīng)用于農(nóng)田環(huán)境監(jiān)測和控制領(lǐng)域。首先,ZigBee的功耗極低,單個節(jié)點的工作電流僅為毫瓦級,非常適合電池供電的嵌入式系統(tǒng)。其次,ZigBee模塊的硬件和軟件成本較低,有利于系統(tǒng)的大規(guī)模應(yīng)用。此外,ZigBee網(wǎng)絡(luò)可支持上千個節(jié)點,具有良好的擴展性,滿足農(nóng)田環(huán)境的廣域覆蓋需求。在開放環(huán)境下,ZigBee的通信距離可達100米以上,完全滿足本系統(tǒng)的無線通信要求。最后,ZigBee網(wǎng)絡(luò)具有自組網(wǎng)和自修復(fù)的能力,提高了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性[18]。本系統(tǒng)中,主機和從機之間采用ZigBee無線通信模塊進行數(shù)據(jù)交互和控制指令下發(fā)。主機通過ZigBee接收從機上傳的環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù),并根據(jù)預(yù)設(shè)參數(shù)進行智能決策,下發(fā)相應(yīng)的控制命令。從機則負責(zé)采集土壤濕度、水位和pH值數(shù)據(jù),并將其通過ZigBee無線通道上傳至主機。ZigBee模塊的低功耗特性,確保了整個系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運行,提高了能源利用效率。同時,ZigBee自組網(wǎng)和自修復(fù)的特點,也大大增強了系統(tǒng)的抗干擾能力和容錯性,提升了整體的可靠性。圖3.2ZigBee模塊實際接線圖3.3ESP8266模塊ESP8266是一款功能強大的Wi-Fi單芯片模組,在本系統(tǒng)中擔(dān)當(dāng)遠程通信的重任。該模塊內(nèi)置完整的TCP/IP協(xié)議棧,可直接通過Wi-Fi接入互聯(lián)網(wǎng),實現(xiàn)與上位機的遠程數(shù)據(jù)交互。ESP8266的工作電流范圍為1.0uA~170mA,功耗較低,非常適合電池供電的嵌入式應(yīng)用。同時,ESP8266采用模塊化設(shè)計,體積小巧,僅約16x24mm,易于集成到本系統(tǒng)的從機單元中[19]。此外,ESP8266的固件開源,用戶可以根據(jù)需求進行二次開發(fā)和定制。在本系統(tǒng)中,ESP8266無線通信模塊集成到從機單元中,通過Wi-Fi實現(xiàn)與上位機的遠程監(jiān)控。用戶可以通過上位機軟件實時查看整個系統(tǒng)的運行狀態(tài),如土壤濕度、水位、pH值等環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù),以及閥門、化肥池的開啟情況。得益于ESP8266良好的網(wǎng)絡(luò)連接能力和低功耗特點,該遠程監(jiān)控功能能夠穩(wěn)定可靠地運行,為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供有力的決策支持。圖3.3ESP8266模塊實際接線圖3.4OLED模塊OLED顯示技術(shù)憑借其出色的顯示性能和低功耗特點,非常適合應(yīng)用于本系統(tǒng)的顯示模塊。OLED顯示模塊具有亮度高、對比度佳、響應(yīng)速度快等優(yōu)點,能夠為用戶提供清晰、生動的顯示效果。與傳統(tǒng)的LCD技術(shù)相比,OLED顯示模塊的功耗明顯更低,更加符合嵌入式系統(tǒng)對節(jié)能環(huán)保的要求。此外,OLED模塊的體積也較小,有利于系統(tǒng)的緊湊型設(shè)計。在本系統(tǒng)中,主機和從機單元均采用OLED顯示模塊。主機上的OLED屏幕用于實時顯示從機上傳的土壤濕度、水位和pH值等環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù),以及閥門、化肥池的開啟狀態(tài)等。這樣可以為用戶提供直觀的系統(tǒng)運行狀態(tài)反饋,有助于及時發(fā)現(xiàn)和解決問題。從機單元上的OLED顯示同樣起到這一作用,并可以輔助用戶進行現(xiàn)場操作[20]。OLED模塊的低功耗特性,也有利于減少系統(tǒng)的整體功耗,提高能源利用效率。圖3.4OLED模塊實際接線圖3.5pH值檢測模塊pH值檢測模塊是本系統(tǒng)中用于監(jiān)測土壤酸堿度的關(guān)鍵組件。該模塊采用專業(yè)的pH傳感器,能夠準確檢測土壤的pH值,為后續(xù)的智能施肥決策提供可靠的數(shù)據(jù)支持。pH值檢測模塊的工作原理是通過測量電極電位的變化,從而得出土壤的酸堿度。相比傳統(tǒng)的指示劑法,電極法具有測量精度高、響應(yīng)速度快、操作簡單等優(yōu)點,非常適合應(yīng)用在本系統(tǒng)的自動化監(jiān)測中。從機單元中集成了pH值檢測模塊,能夠?qū)崟r采集土壤的pH數(shù)據(jù),并通過Zigbee無線通道將其上傳至主機。主機接收到pH數(shù)據(jù)后,會結(jié)合預(yù)設(shè)的閾值參數(shù)進行分析和決策。當(dāng)土壤pH值超出正常范圍時,主機會驅(qū)動相應(yīng)的化肥池和閥門,進行針對性的施肥操作,以調(diào)節(jié)土壤酸堿度。這種基于pH值的智能施肥方式,可以大大提高肥料利用效率,減少化肥的過量施用,從而達到節(jié)約成本、保護環(huán)境的目標。圖3.5pH值檢測模塊實際接線圖3.6土壤濕度檢測模塊土壤濕度檢測模塊是本系統(tǒng)中用于監(jiān)測土壤含水量的核心部件。該模塊采用容電式土壤濕度傳感器,能夠高精度、穩(wěn)定地檢測土壤濕度水平。容電式傳感器的測量原理是利用土壤介電常數(shù)的變化來間接反映土壤含水量。相比傳統(tǒng)的重量法和阻抗法,容電式傳感器具有測量快速、受環(huán)境影響小、抗干擾能力強等優(yōu)點,非常適合應(yīng)用在農(nóng)業(yè)自動化監(jiān)測中。從機單元集成了土壤濕度檢測模塊,能夠?qū)崟r采集農(nóng)田土壤的含水量數(shù)據(jù),并通過Zigbee無線通道將其上傳至主機。主機接收到土壤濕度信息后,會結(jié)合預(yù)設(shè)的閾值參數(shù)進行分析和決策。當(dāng)檢測到土壤含水量過低時,主機會驅(qū)動相應(yīng)的閥門,開啟灌溉設(shè)備進行補水,直到土壤濕度恢復(fù)到正常水平。這種基于土壤濕度的智能灌溉方式,可以精準控制水資源的投入,提高灌溉效率,減少水資源的浪費。圖3.6土壤濕度檢測模塊實際接線圖3.7水位檢測模塊水位檢測模塊是本系統(tǒng)中用于監(jiān)測蓄水池水位的關(guān)鍵組件。本系統(tǒng)采用了電容水位傳感器進行水位的實時監(jiān)測。電容水位傳感器通過其S口（信號口）接入CC2530單片機的PA4引腳，用于數(shù)據(jù)信號的傳輸。同時，傳感器的正極接至3.3V電源，以提供穩(wěn)定的工作電壓，而負極則直接接地，形成完整的電路回路。電容水位傳感器的工作原理基于電容變化來檢測水位的高低。隨著水位的上升或下降，傳感器內(nèi)部電容值會相應(yīng)改變，從而產(chǎn)生不同的信號輸出。這些信號經(jīng)過處理后，通過PA4引腳傳輸至CC2530單片機，進而進行數(shù)據(jù)的采集、分析和處理。在小區(qū)水質(zhì)實時監(jiān)測系統(tǒng)中，水位檢測模塊扮演著重要的角色。通過實時監(jiān)測小區(qū)供水系統(tǒng)的水位變化，系統(tǒng)能夠及時發(fā)現(xiàn)潛在的供水問題，如水管漏水、水泵故障等，確保供水系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，保障小區(qū)居民的用水安全。從機單元集成了水位檢測模塊,能夠?qū)崟r采集集雨池和化肥池的水位數(shù)據(jù),并通過Zigbee無線通道將其上傳至主機。主機接收到水位信息后,會結(jié)合土壤濕度和pH值的監(jiān)測數(shù)據(jù),作出合理的灌溉和施肥決策。當(dāng)檢測到集雨池水位充足時,主機會優(yōu)先選擇使用集雨池的水資源進行灌溉;當(dāng)集雨池缺水時,才會啟動化肥池的水源。這種基于水位的智能調(diào)配方式,可以最大限度利用天然水源,減少對電力驅(qū)動的蓄水池的依賴,提高系統(tǒng)的能源利用效率。圖3.7水位檢測模塊實際接線圖綜上所述,本系統(tǒng)的硬件設(shè)計充分考慮了農(nóng)田環(huán)境監(jiān)測和智能控制的各項需求。STM32F103單片機作為核心控制器,集成了豐富的外圍模塊,能夠勝任復(fù)雜的采集、處理和通信任務(wù)。Zigbee無線通信模塊實現(xiàn)了主機和從機之間的可靠數(shù)據(jù)交互,而ESP8266則提供了遠程監(jiān)控的Wi-Fi接口。OLED顯示模塊為用戶提供直觀的系統(tǒng)狀態(tài)反饋。各類專業(yè)傳感器,如pH值檢測、土壤濕度檢測、水位檢測等,為智能決策提供了可靠的數(shù)據(jù)支撐。通過這些硬件組件的有機集成,本系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)農(nóng)田環(huán)境的精準監(jiān)測和智能化管控,為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展注入新的活力。2功能與設(shè)計方案畢業(yè)設(shè)計PAGE23 4系統(tǒng)的軟件設(shè)計4.1軟件介紹本系統(tǒng)的軟件開發(fā)基于Keil5MDK-ARM集成開發(fā)環(huán)境(IDE)進行。Keil5是業(yè)界廣泛使用的一款嵌入式系統(tǒng)開發(fā)工具,為ARM單片機提供了強大的編譯、調(diào)試和仿真功能。Keil5MDK-ARM支持豐富的ARM處理器系列,包括Cortex-M0/M3/M4等,完全兼容本系統(tǒng)采用的STM32F103單片機。該IDE提供了友好的圖形用戶界面,集成了編輯器、編譯器、仿真器等工具于一體,大大提高了開發(fā)效率。同時,Keil5擁有豐富的外設(shè)庫和實例代碼,方便用戶快速進行外設(shè)配置和二次開發(fā)。在代碼編輯方面,Keil5提供了強大的語法高亮、自動補全、代碼折疊等功能,增強了程序編寫的便利性。編譯環(huán)節(jié)中,Keil5支持多種優(yōu)化級別,用戶可根據(jù)實際需求選擇合適的編譯參數(shù),生成高效的目標代碼。此外,集成的仿真調(diào)試工具能夠幫助開發(fā)者快速定位并修復(fù)程序bug,提高軟件質(zhì)量。Keil5MDK-ARM是一款功能強大、使用方便的ARM單片機開發(fā)平臺,非常適合本系統(tǒng)的軟件設(shè)計與實現(xiàn)。圖4.1Keil_5軟件界面4.2軟件程序的設(shè)計4.2.1主程序流程圖4.2系統(tǒng)邏輯流程圖如圖4.2所示，在主程序流程方面,系統(tǒng)首先進行外設(shè)初始化和通信參數(shù)設(shè)置,然后進入主循環(huán)。在主循環(huán)中,系統(tǒng)不斷執(zhí)行數(shù)據(jù)采集、分析處理、控制執(zhí)行和狀態(tài)顯示等任務(wù)。主機通過Zigbee無線模塊接收從機上傳的環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù),經(jīng)過判斷和處理后,驅(qū)動繼電器控制相應(yīng)的閥門和化肥池設(shè)備。主機上的OLED顯示模塊則用于實時展示系統(tǒng)的運行狀態(tài),為用戶提供直觀的監(jiān)控信息。處理函數(shù)是系統(tǒng)的核心,它負責(zé)根據(jù)環(huán)境數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)閾值的比較分析,作出灌溉和施肥的智能決策,并下發(fā)控制指令至從機。從機則擔(dān)負起環(huán)境數(shù)據(jù)采集和控制指令執(zhí)行的任務(wù),為主機的智能決策提供支撐。通過主機和從機之間的有機協(xié)作,本系統(tǒng)能夠高效、可靠地完成農(nóng)田環(huán)境的智能監(jiān)測和自動化管控。4.2.2主機函數(shù)流程圖主機函數(shù)子流程圖如圖4.3所示，按鍵設(shè)置函數(shù)首先通過按鍵掃描函數(shù)，獲取按鍵按下的相關(guān)信息，通過不同的鍵值，進行相應(yīng)變量的改變。如果獲取的鍵值為1，切換界面。如果獲取的鍵值為2，界面為0時，開關(guān)閥門A；界面1，設(shè)置濕度最大值+1；界面2，設(shè)置PH最大值+1；界面3，設(shè)置PH最小值+1。如果獲取的鍵值為3，界面0，開關(guān)閥門B；界面1，設(shè)置濕度最大值-1；界面2，設(shè)置PH最大值-1；界面3，設(shè)置設(shè)置PH最小值-1。如果獲取的鍵值為4，界面0，開關(guān)閥門C。如果獲取的鍵值為5，開關(guān)閥門D。圖4.3主機程序流程圖4.2.3主機顯示函數(shù)流程圖如圖4.4所示，在顯示函數(shù)中，根據(jù)不同顯示標志位顯示不同內(nèi)容，界面0，顯示系統(tǒng)名稱，水位、濕度、PH值；界面1，顯示設(shè)置濕度閾值；界面2，顯示設(shè)置PH上限值；界面3，顯示設(shè)置PH下限值。圖4.4主機顯示子程序流程圖4.2.4主機處理函數(shù)流程圖主機函數(shù)子流程圖如圖4.5所示，在處理函數(shù)中，若濕度小于20，水位大于5，則閥門A工作，若水位小于5，則閥門B工作，否則閥門AB都不工作。若PH大于8，則閥門BC工作；若PH小于4，閥門BD工作；若PH在4-8內(nèi)，閥門CD均不工作。圖4.5主機處理程序流程圖4.2.5從機函數(shù)流程圖如圖4.6所示，在主程序中：首先對各個模塊進行初始化，隨后進入while主循環(huán)，在主循環(huán)中，首先進入第一個函數(shù)監(jiān)測函數(shù)，監(jiān)測函數(shù)中通過Zigbee模塊與主機實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。然后是顯示函數(shù)，顯示當(dāng)前的水位/濕度和PH值；最后是處理函數(shù)，將繼電器工作標志位相關(guān)聯(lián)。圖4.6從機程序流程圖4.3算法分析PH傳感器、土壤濕度傳感器和水位傳感器在采集數(shù)據(jù)并傳輸給單片機的過程中，涉及一系列關(guān)鍵算法。這些算法確保了數(shù)據(jù)的準確性、穩(wěn)定性和高效傳輸。對于PH傳感器，其關(guān)鍵算法始于數(shù)據(jù)采集。PH傳感器通常會輸出一個與酸堿度成比例的電壓信號，這個模擬信號需要通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）轉(zhuǎn)換成單片機能夠處理的數(shù)字信號。在轉(zhuǎn)換過程中，需要精確控制采樣頻率和轉(zhuǎn)換精度，以保證數(shù)據(jù)的準確性和實時性。轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號會經(jīng)過平滑處理，以消除噪聲和異常值，確保數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性。然后是數(shù)據(jù)的傳輸過程，對于PH傳感器、土壤濕度傳感器和水位傳感器來說，數(shù)據(jù)傳輸通常通過串行通信協(xié)議（如UART、SPI或I2C）進行。在傳輸前，數(shù)據(jù)會被打包成特定的幀格式，包括起始位、數(shù)據(jù)位、校驗位和停止位。這種格式能確保數(shù)據(jù)的完整性和可靠性。傳輸速率也是一個關(guān)鍵參數(shù)，需要根據(jù)傳感器的特性和單片機的處理能力進行合理設(shè)置，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效傳輸。在數(shù)據(jù)傳輸過程中，數(shù)據(jù)校驗是不可或缺的一環(huán)。為了檢測數(shù)據(jù)傳輸過程中可能出現(xiàn)的錯誤，常采用校驗和（Checksum）或循環(huán)冗余校驗（CRC）等方法。這些校驗機制能夠在接收端對數(shù)據(jù)進行驗證，確保數(shù)據(jù)的完整性和準確性。如果檢測到錯誤，接收端會請求發(fā)送端重新發(fā)送數(shù)據(jù)，這種錯誤重傳機制進一步提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴．?dāng)單片機接收到傳感器數(shù)據(jù)時，會進行一系列的處理。首先是數(shù)據(jù)解析，將接收到的數(shù)據(jù)包解析成原始數(shù)據(jù)。然后，根據(jù)傳感器的特性和校準數(shù)據(jù)，將這些原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成實際的物理量（如PH值、土壤濕度值或水位值）。這個過程可能涉及線性或非線性轉(zhuǎn)換公式，需要精確計算以保證轉(zhuǎn)換結(jié)果的準確性。單片機可能會將處理后的數(shù)據(jù)存儲在內(nèi)存中，以供后續(xù)分析或傳輸?shù)狡渌O(shè)備。如果系統(tǒng)配備了顯示屏或其他輸出設(shè)備，單片機還可以將處理后的數(shù)據(jù)顯示出來，供用戶直接查看。綜上，PH傳感器、土壤濕度傳感器和水位傳感器在采集數(shù)據(jù)并傳輸給單片機的過程中，涉及了數(shù)據(jù)采集、轉(zhuǎn)換、傳輸、校驗和處理等多個環(huán)節(jié)。每個環(huán)節(jié)都依賴于精確的算法來控制數(shù)據(jù)的準確性、穩(wěn)定性和高效性。這些算法相互配合，共同確保了傳感器數(shù)據(jù)能夠準確、可靠地傳輸給單片機，為后續(xù)的數(shù)據(jù)分析和應(yīng)用提供了堅實的基礎(chǔ)。2功能與設(shè)計方案畢業(yè)設(shè)計5系統(tǒng)的測試5.1軟件硬件調(diào)試在整個系統(tǒng)開發(fā)過程中,軟硬件的調(diào)試工作非常有必要，本系統(tǒng)需要對各個模塊進行反復(fù)測試,確保其功能穩(wěn)定可靠,數(shù)據(jù)傳輸準確,控制指令執(zhí)行正確。軟件調(diào)試首先從單元測試開始,重點檢查每個模塊的功能是否符合預(yù)期需求。例如,測試主機和從機的數(shù)據(jù)采集、通信、控制等核心功能是否正常;測試OLED顯示、Wi-Fi遠程監(jiān)控等輔助功能是否工作穩(wěn)定。在單元測試通過的基礎(chǔ)上,再進行集成測試,驗證各個模塊在系統(tǒng)中的協(xié)同工作情況。對于發(fā)現(xiàn)的問題,需要仔細分析原因,并進行代碼修改和優(yōu)化。硬件調(diào)試需要檢查主機和從機的電路設(shè)計是否合理,各類傳感器和執(zhí)行機構(gòu)的連接是否可靠,Zigbee和Wi-Fi模塊的通信質(zhì)量是否滿足要求等。對于硬件問題,則需要仔細排查電路故障,并進行必要的電路改造。軟硬件的聯(lián)合調(diào)試環(huán)節(jié)需要將完成單元測試和集成測試的軟件程序,與經(jīng)過硬件調(diào)試的實際電路板進行集成,驗證系統(tǒng)在實際環(huán)境下的運行情況。對于發(fā)現(xiàn)的問題,需要在軟硬件協(xié)同的基礎(chǔ)上進行分析和解決。只有軟硬件充分配合,系統(tǒng)才能達到預(yù)期的功能和性能指標。通過反復(fù)的軟硬件調(diào)試,確保各模塊功能正常、數(shù)據(jù)傳輸準確、控制指令執(zhí)行正確,為后續(xù)的實物測試奠定堅實基礎(chǔ)。5.2實物展示通過實物測試,不僅可以直觀展示該智能灌溉系統(tǒng)的全貌,而且能夠驗證其在實際環(huán)境中的實用性。對于發(fā)現(xiàn)的問題,需要進一步分析原因,采取相應(yīng)的改進措施,確保系統(tǒng)性能達到預(yù)期目標。本系統(tǒng)的整體實物如圖5.1和5.2所示：圖5.1系統(tǒng)實物圖圖5.2手機App界面5.3系統(tǒng)實現(xiàn)過程中遇到的問題與解決方案問題一：傳感器校準與精度問題在實現(xiàn)過程中，我們發(fā)現(xiàn)DS18B20溫度傳感器、TB-300S渾濁度傳感器和PH值傳感器在初次使用時，其讀數(shù)與實際值存在偏差。這直接影響了水質(zhì)監(jiān)測的準確性和可靠性。解決方案：我們首先對傳感器進行了詳細的校準流程，使用已知標準值對傳感器進行標定，并記錄了相應(yīng)的校準參數(shù)。在程序中，我們加入了校準參數(shù)調(diào)整模塊，確保每次讀數(shù)都能經(jīng)過校準處理，提高數(shù)據(jù)精度。問題二：Zigbee網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性問題在組建Zigbee網(wǎng)絡(luò)時，我們發(fā)現(xiàn)部分終端節(jié)點在數(shù)據(jù)傳輸過程中會出現(xiàn)丟包現(xiàn)象，導(dǎo)致數(shù)據(jù)無法完整上傳至云平臺。解決方案：我們對Zigbee網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化，采用了星形拓撲結(jié)合簇樹路由的方式，增強了網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和可靠性。同時，我們對CC2530單片機的程序進行了優(yōu)化，增加了數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹卦嚈C制，確保數(shù)據(jù)能夠完整傳輸。問題三：遠程監(jiān)控平臺功能完善問題在系統(tǒng)初期，遠程監(jiān)控平臺的功能相對簡單，只提供了基本的數(shù)據(jù)查看功能，無法滿足用戶對于遠程控制和數(shù)據(jù)深入分析的需求。解決方案：我們與云平臺開發(fā)商緊密合作，對遠程監(jiān)控平臺進行了功能升級。增加了遠程閾值設(shè)置、報警通知、數(shù)據(jù)可視化分析等功能，使得用戶可以更加方便地對系統(tǒng)進行監(jiān)控和管理。同時，我們還開放了API接口，方便用戶根據(jù)自己的需求進行二次開發(fā)。在實物制作和系統(tǒng)實現(xiàn)過程中，我們遇到了傳感器校準、Zigbee網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性和遠程監(jiān)控平臺功能完善等問題。通過不斷嘗試和優(yōu)化，我們成功地解決了這些問題，并提高了系統(tǒng)的整體性能和用戶體驗。這次實踐不僅讓我們深入理解了Zigbee技術(shù)和水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用，也鍛煉了我們解決問題的能力和團隊合作精神。結(jié)論結(jié)論結(jié)論本文針對現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中存在的灌溉和施肥管理問題,提出了一種基于Zigbee的農(nóng)田水肥智能灌溉控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用主機-從機的分布式架構(gòu)設(shè)計,通過有機融合先進的硬件模塊和創(chuàng)新的軟件算法,實現(xiàn)了農(nóng)田環(huán)境的智能監(jiān)測。系統(tǒng)主機采用高性能的STM32F103單片機作為核心控制器,集成OLED顯示、Zigbee無線通信和Wi-Fi遠程連接等功能模塊。從機單元也采用STM32F103單片機,集成土壤濕度檢測、水位檢測、pH值檢測等環(huán)境監(jiān)測傳感器,以及Zigbee無線通信模塊。主機通過Zigbee無線鏈路接收從機上傳的環(huán)境數(shù)據(jù),并根據(jù)預(yù)設(shè)閾值作出智能決策,下發(fā)控制指令驅(qū)動閥門和化肥池設(shè)備完成自動灌溉和施肥。同時,主機還通過Wi-Fi模塊將系統(tǒng)狀態(tài)上傳至遠程上位機,實現(xiàn)全方位的監(jiān)控。這種分布式的硬件架構(gòu),充分發(fā)揮了各組件的功能優(yōu)勢。編程時，本系統(tǒng)采用了Keil5MDK-ARM軟件，主程序流程保證了系統(tǒng)的整體工作邏輯,主機的各個功能函數(shù)則擔(dān)負起具體的數(shù)據(jù)處理和控制任務(wù)。從機負責(zé)環(huán)境數(shù)據(jù)的采集和控制指令的執(zhí)行,為主機的智能決策提供有力支撐。通過主機和從機之間的有機協(xié)作,系統(tǒng)能夠高效、可靠地完成農(nóng)田環(huán)境的智能監(jiān)測。與傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式相比,本系統(tǒng)具有以下顯著優(yōu)勢:實現(xiàn)了農(nóng)田環(huán)境監(jiān)測的智能化。系統(tǒng)能夠?qū)崟r采集土壤濕度、水位和pH值等關(guān)鍵參數(shù),為后續(xù)的智能決策提供可靠依據(jù)。實現(xiàn)了灌溉和施肥的自動化控制。系統(tǒng)根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)自動決策,通過驅(qū)動閥門和化肥池設(shè)備完成精準的灌溉和施肥,大幅提高了資源利用效率。實現(xiàn)了遠程監(jiān)控和管理。用戶可通過上位機軟件實時掌握系統(tǒng)運行狀態(tài),為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供科學(xué)決策支持。提高了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。分布式的硬件架構(gòu)和優(yōu)化的軟件算法,確保了系統(tǒng)在復(fù)雜農(nóng)田環(huán)境中的長期穩(wěn)定運行。綜上所述,本文提出的基于Zigbee的農(nóng)田水肥智能灌溉控制系統(tǒng),充分融合了物聯(lián)網(wǎng)、自動化控制等先進技術(shù),在實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)智能化方面取得了較為出色的成果。本系統(tǒng)不僅能夠大幅提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和資源利用率,還能為農(nóng)民和管理者提供精準的決策支持,對推動現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。畢業(yè)設(shè)計參考文獻參考文獻[1]李冬冬,張立新,李春志,等.基于PLC控制的棉田水肥一體化控制系統(tǒng)設(shè)計[J].農(nóng)機化研究,2021,43(6):5.DOI:10.3969/j.issn.1003-188X.2021.06.019.[2]王文婷,翟國亮,郭二旺,等.水肥一體化智能灌溉系統(tǒng)組成與設(shè)計[J].河南水利與南水北調(diào),2021.DOI:10.3969/j.issn.1673-8853.2021.05.041.[3]安帥霖、韓子鑫、張明宇、孫鴻、楊晶.智能灌溉施肥水肥決策系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用效果分析[J].農(nóng)業(yè)開發(fā)與裝備,2020(11):2.[4]王振民.溫室水肥一體化灌溉控制系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用[D].黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué),2020.[5]吳小李.基于云技術(shù)的水肥一體機控制系統(tǒng)設(shè)計思路[J].農(nóng)業(yè)工程技術(shù),2023,43(11):19-21.DOI:10.16815/ki.11-5436/s.2023.11.006.[6]張守艷宗峰.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的水肥一體化智能灌溉系統(tǒng)設(shè)計[J].電子測試,2022,36(19):30-32.[7]鐘峰,唐東成.基于ZigBee的水肥一體化智能灌溉系統(tǒng)設(shè)計[J].南方農(nóng)機,2020,51(22):2.[8]李繼學(xué),李家春.水肥一體化遠程自動控制系統(tǒng)設(shè)計及試驗[J].農(nóng)機化研究,2021.DOI:10.3969/j.issn.1003-188X.2021.04.011.[9]宋晨媛.基于LabVIEW的水肥一體機控制系統(tǒng)設(shè)計[J].農(nóng)機化研究,2021.DOI:10.3969/j.issn.1003-188X.2021.11.027.[10]李爽、崔翀翔、陳奕萌、繆宏、胡小琴、徐杰、楊錚.溫室水肥一體化智能灌溉管控裝置設(shè)計[J].農(nóng)業(yè)裝備技術(shù),2020,46(5):2.[11]楊亞男,袁英.智能灌溉控制系統(tǒng)的設(shè)計[J].科技資訊,2023,21(4):93-96.[12]汪明霞,梁冰,侯禮婷,等.基于衛(wèi)星遙感的水肥一體智能灌溉系統(tǒng)及其控制方法:CN202210052058.5[P].CN202210052058.5[2024-03-19].[13]李賀,張立新,郭天圣,等.基于物聯(lián)網(wǎng)的棉田節(jié)水灌溉自動控制系統(tǒng)設(shè)計[J].農(nóng)機化研究,2024(5):66-71.[14]王化琴,施國英,李天華,等.基于云平臺的設(shè)施水肥一體化控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J].山東農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,2023,54(1):98-103.[15]孫鴻、王婧、安帥霖、韓子鑫.淺談智能灌溉施肥系統(tǒng)設(shè)計及應(yīng)用[J].農(nóng)業(yè)開發(fā)與裝備,2020(11):2.[16]張雪媛,張立新,婁曉康,等.基于物聯(lián)網(wǎng)的棉田智慧灌溉系統(tǒng)的設(shè)計[J].農(nóng)機化研究,2022,44(7):7.[17]吳海龍,陶君怡,王璐.水肥一體化灌溉監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2021,11(12):3.[18]陳勝萍.番茄水肥區(qū)域化智能灌溉系統(tǒng):CN201920719302.2[P].CN210247520U[2024-03-19].[19]范錦杰,張立新,李冬冬,等.棉田自動施肥系統(tǒng)水肥pH值控制策略研究[J].農(nóng)機化研究,2021(010):043.[20]范錦杰,張立新,李冬冬,等.棉田自動施肥系統(tǒng)水肥pH值控制策略研究[J].農(nóng)機化研究,2021,43(10):6.DOI:10.3969/j.issn.1003-188X.2021.10.004.附錄A謝辭謝辭在此臨近畢業(yè)之際，我要向我的指導(dǎo)老師表達我最深的謝意和最真摯的感謝。在這四年的學(xué)習(xí)過程中，能夠遇到有經(jīng)驗、有才華的指導(dǎo)老師是一種幸運。在此我要