基于物联网的智能节水灌溉系统的实时监控与远程控制
前言：研究基于物联网的节水灌溉系统设计。首先建立了节水灌溉系统的结构模型，并设计了控制系统的硬件和软件，重点关注了无线传感器网络中传感器节点的设计和覆盖范围计算。
对无线网络和控制系统进行了测试，包括网络覆盖率、网络连接性、最佳通信距离和数据传输准确性等方面。实验结果表明，无线传感器传输的数据准确可靠，自动控制系统的软件和硬件可以正常工作。该系统能够及时准确地进行智能灌溉。
物联网技术不仅在全球范围内得到广泛认可和发展，而且极大地促进了环境和传统农业的发展，逐渐引领了“精准监测”和“精准农业”的发展方向。
根据对温室环境特点的分析，设计了一种实用且低成本的温室监测系统，该系统基于无线传感器网络技术。
研究了使用智能手机和无线传感器网络对蔬菜作物进行传感器数据采集和灌溉控制。
在中国，农业物联网正在快速发展。新一代网络技术在农村地区得到广泛深入的普及，农民们在现代农业科技生产与经营环境中广泛应用各种现代技术，影响并改变着传统耕作环境和农业生产方式。
通过安装这些无线传感器，人们可以随时获取土壤质量和气候信息。农民们可以及时准确地获取检测结果，并通过相关农业技术生产参考信息及时发现和解决相关生产问题。
物联网与农业生产模式的结合将使农业逐渐从以人力为中心、依赖孤立机械的生产模式转变为以信息和软件为中心的生产模式，从而大量使用自动化和智能化生产设备。
基于物联网的节水灌溉系统可以自动无线检测和控制灌溉水，实时监测灌溉地点的温湿度信息，并通过物联网接入有效传输至监测管理中心。农业管理人员可以根据监测中心接收的数据掌握每个灌溉区的具体情况。
建立基于物联网的智能节水灌溉系统对于防止农田过旱过涝、最小化农业用水具有实际意义和应用价值。本文研究了基于物联网的节水灌溉系统的设计。
智能灌溉系统网络由两部分组成：内部传感器节点之间的自组织网络和外部传输网络。前者主要实现传感器数据的采集和传感器与执行控制器之间的数据交互，而后者实现内部网络环境信息的传输和通信。
网络设计需要由无线传感器节点、无线路由节点、无线网关和信息传输组成。内部传感节点通过ZigBee进行自组织，然后监测中心和无线网关通过5G传输湿度和控制信息。
每个传感器节点通过温湿度传感器自动收集土壤湿度信息，并分析判断是否需要灌溉以及何时停止灌溉，同时预设上下温度限制。
无线网关连接ZigBee无线网络和5G网络，是基于物联网的智能节水灌溉控制系统的核心部分。适当的网络规划和拓扑结构将直接影响系统性能。需要重点关注网络部署和网络容量计算。
传感器区域网络采用ZigBee构建。节点的部署将影响网络的质量和信息采集，从而影响信息传输效果。
在节点部署和覆盖能力计算过程中，首先根据网络层的平面理想化模型计算节点数量。基于无线传感器网络的能量消耗模型分析部署效果。
根据无线通信理论，能量衰减模型可以分为自由空间模型和距离的多通道衰减模型。当距离小于或等于阈值常数时，发送数据时的功耗与距离的平方成正比。
智能灌溉控制的硬件部分包括测量与控制模块、电磁阀、配电控制柜和安装配件。根据土壤温湿度、光照强度和CO2浓度等参数，它控制环境调节设备，包括风扇、湿帘泵、灌溉电磁阀、CO2气体施肥机等设备。
采集到的数据定期存储在计算机服务器中，具有较高的实时性，可以确保在最短时间内采取相应的土壤湿度控制措施，有利于智能控制的准确性。实时性越高，安全性和稳定性也越高。
基于物联网技术设计的自动灌溉控制系统中，所有系统操作子例程都是基于主程序设计完成的，并且所有子例程都在系统主程序的框架内完成。系统主程序设计如图2所示。
主程序启动运行时，首先对系统进行初始化，并根据作物的生长阶段和当地的土壤湿度、温湿度等基本参数的阈值范围进行控制系统的命令参数调整，根据灌溉需求和实际情况调整和选择手动模式和自动模式。
观察水库水位，当低于警戒水位时，系统将自动发出预警并打开电磁阀存水。排布在灌溉监测区域的水量检测传感器、温度传感器和湿度传感器通过物联网将实时环境条件和土壤湿度传输到控制模块，最终形成精确的灌溉控制决策指令，如洒水灌溉水量和洒水时间。
结语：以智能节水灌溉为研究目标，设计了一种基于物联网的节水灌溉系统。农田灌溉是一项非常复杂的工作。在未来的研究中，需要进一步改进系统设计，以更好地应用于农业灌溉。农作物生长过程中有许多因素影响着灌溉决策，例如气候、植物生长环境和土壤酸碱度等。根据不同植物的生长需求，应采用不同的灌溉策略。
