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山地果园中低功耗无线滴灌控制装置设计与试验
引用本文:岳学军,刘永鑫,洪添胜,徐兴,王叶夫,燕英伟,全东平.山地果园中低功耗无线滴灌控制装置设计与试验[J].农业工程学报,2014,30(9):102-109.
作者姓名:岳学军  刘永鑫  洪添胜  徐兴  王叶夫  燕英伟  全东平
作者单位:华南农业大学南方农业机械与装备关键技术教育部重点实验室,国家柑橘产业技术体系机械研究室,华南农业大学工程学院,广州 510642;华南农业大学南方农业机械与装备关键技术教育部重点实验室,国家柑橘产业技术体系机械研究室,华南农业大学工程学院,广州 510642;华南农业大学南方农业机械与装备关键技术教育部重点实验室,国家柑橘产业技术体系机械研究室,华南农业大学工程学院,广州 510642;华南农业大学南方农业机械与装备关键技术教育部重点实验室,国家柑橘产业技术体系机械研究室,华南农业大学工程学院,广州 510642;华南农业大学南方农业机械与装备关键技术教育部重点实验室,国家柑橘产业技术体系机械研究室,华南农业大学工程学院,广州 510642;华南农业大学南方农业机械与装备关键技术教育部重点实验室,国家柑橘产业技术体系机械研究室,华南农业大学工程学院,广州 510642;华南农业大学南方农业机械与装备关键技术教育部重点实验室,国家柑橘产业技术体系机械研究室,华南农业大学工程学院,广州 510642
基金项目:现代农业产业技术体系建设专项资金(CARS-27)资助、公益性行业(农业)科研专项经费项目(200903023)和广东省自然科学基金项目(S2012010009856)
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。

关 键 词:单片机  无线传感器网络  控制系统  滴灌  低功耗  果园
收稿时间:2013/9/16 0:00:00
修稿时间:2014/2/17 0:00:00

Design and test of wireless drip irrigation control in orchard with low-power
Yue Xuejun,Liu Yongxin,Hong Tiansheng,Xu Xing,Wang Yefu,Yan Yingwei and Quan Dongping.Design and test of wireless drip irrigation control in orchard with low-power[J].Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering,2014,30(9):102-109.
Authors:Yue Xuejun  Liu Yongxin  Hong Tiansheng  Xu Xing  Wang Yefu  Yan Yingwei and Quan Dongping
Institution:Key Laboratory of Key Technology on Agricultural Machine and Equipment , Ministry of Education, Division of Citrus Machinery, China Agriculture Research System, College of Engineering, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China;Key Laboratory of Key Technology on Agricultural Machine and Equipment , Ministry of Education, Division of Citrus Machinery, China Agriculture Research System, College of Engineering, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China;Key Laboratory of Key Technology on Agricultural Machine and Equipment , Ministry of Education, Division of Citrus Machinery, China Agriculture Research System, College of Engineering, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China;Key Laboratory of Key Technology on Agricultural Machine and Equipment , Ministry of Education, Division of Citrus Machinery, China Agriculture Research System, College of Engineering, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China;Key Laboratory of Key Technology on Agricultural Machine and Equipment , Ministry of Education, Division of Citrus Machinery, China Agriculture Research System, College of Engineering, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China;Key Laboratory of Key Technology on Agricultural Machine and Equipment , Ministry of Education, Division of Citrus Machinery, China Agriculture Research System, College of Engineering, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China;Key Laboratory of Key Technology on Agricultural Machine and Equipment , Ministry of Education, Division of Citrus Machinery, China Agriculture Research System, College of Engineering, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China
Abstract:
Keywords:microcontrollers  wireless sensor networks  control systems  drip irrigation  low power dissipation  orchard
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