農(nóng)業(yè)灌溉是我國的用水大戶，其用水量約占總用水量的70％。據(jù)統(tǒng)計(jì)，因干旱我國糧食每年平均受災(zāi)面積達(dá)兩千萬公頃，耗損糧食占全國因?yàn)?zāi)減產(chǎn)糧食的 50％50％。耐久以來，由于技術(shù)、維護(hù)水平落后，招致灌溉用水糜費(fèi)十分嚴(yán)重，農(nóng)業(yè)灌溉用水的使用率僅40％40％。假設(shè)依據(jù)監(jiān)測土壤墑情信息，及時(shí)控制灌溉機(jī)遇和水量，能夠有效提高用水效率。而人工定時(shí)測量墑情，不但消耗大量人力，并且做不到及時(shí)監(jiān)控；采用有線測控系統(tǒng)，則須要較高的布線本錢，不便于擴(kuò)展，并且給農(nóng)田耕作帶來不便。因而，設(shè)計(jì)一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)首要由低功耗無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)議決ZigBee自組網(wǎng)方式構(gòu)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(xù)在線監(jiān)測，農(nóng)田節(jié)水灌溉的自動(dòng)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(huán)境。
　　1 系統(tǒng)構(gòu)架
　　1．1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)
　　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)使用在該節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)中，其中心技術(shù)是ZigBee自組網(wǎng)技術(shù)。 ZigBee是一種低龐雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)率、低本錢、高牢靠信度、大網(wǎng)絡(luò)容量的雙向無線通訊技術(shù)。由使用層、網(wǎng)絡(luò)層、介質(zhì)接人控制層和物理層組成。 ZigBee網(wǎng)絡(luò)中的配備分為全功用配備(Full Function Device，F(xiàn)FD)和簡化功用配備(RedUCe Function Device，RFD)兩種。 ZigBee網(wǎng)絡(luò)支持星型網(wǎng)、樹狀網(wǎng)和網(wǎng)狀網(wǎng)三種拓?fù)錁?gòu)造。本系統(tǒng)采用混合網(wǎng)，底層為多個(gè)ZigBee監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，擔(dān)任監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集。每個(gè)ZigBee監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)有一個(gè)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)和若干的土壤溫濕度數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)。監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)采用星型構(gòu)造，網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)作為每個(gè)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的基站。網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)具有雙重功用，一是充任網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器的角色，擔(dān)任網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)樹立和維護(hù)、數(shù)據(jù)聚集；二是作為監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控中心的接口，與監(jiān)控中心傳遞信息。此系統(tǒng)具有自動(dòng)組網(wǎng)功用，無線網(wǎng)關(guān)不斷處于監(jiān)聽形態(tài)，新添加的無線傳感器節(jié)點(diǎn)會(huì)被網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)發(fā)覺，這時(shí)無線路由會(huì)把節(jié)點(diǎn)的信息送給無線網(wǎng)關(guān)，有無線網(wǎng)關(guān)舉行編址并計(jì)算其路由信息，更新數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)宣布和配備關(guān)聯(lián)表等。
1．2 系統(tǒng)體系構(gòu)造
　　該系統(tǒng)以單片機(jī)為控制中心，由無線傳感節(jié)點(diǎn)(RFD)、無線路由節(jié)點(diǎn)(FFD)、無線網(wǎng)關(guān)(FFD)、監(jiān)控中心四大局部組成，議決ZigBee自組網(wǎng)，監(jiān)控中心、無線網(wǎng)關(guān)之間議決GPRS舉行墑情及控制信息的傳遞。每個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)議決溫濕度傳感器，自動(dòng)采集墑情信息，并結(jié)合預(yù)設(shè)的濕度上下限舉行剖析，判別能不能須要灌溉及什么時(shí)辰中止。每個(gè)節(jié)點(diǎn)議決太陽能電池供電，電池電壓被隨時(shí)監(jiān)控，一旦電壓過低，節(jié)點(diǎn)會(huì)發(fā)出電壓過低的報(bào)警信號，發(fā)送成功后，節(jié)點(diǎn)進(jìn)入睡眠形態(tài)直到電量充足。其中無線網(wǎng)關(guān)銜接ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)與GPRS網(wǎng)絡(luò)，是基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)的中心局部，擔(dān)任無線傳感器節(jié)點(diǎn)的維護(hù)。傳感器節(jié)點(diǎn)與路由節(jié)點(diǎn)自主構(gòu)成一個(gè)多跳的網(wǎng)絡(luò)。溫濕度傳感器散布于監(jiān)測區(qū)域內(nèi)，將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送給就近的無線路由節(jié)點(diǎn)，路由節(jié)點(diǎn)依據(jù)路由算法挑選最好路由，樹立相應(yīng)的路由列表，其中列表中包含本身的信息和鄰居網(wǎng)關(guān)的信息。議決網(wǎng)關(guān)把數(shù)據(jù)傳給遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，便于用戶遠(yuǎn)程監(jiān)控維護(hù)。本文設(shè)計(jì)的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)組成框圖如圖1所示。