基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的小粒種咖啡園滴灌自動(dòng)控制系統(tǒng)*

李加念，倪慧娜

(1.昆明理工大學(xué) 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)工程學(xué)院，云南 昆明 650500；2.華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 工程學(xué)院，廣東 廣州 510642)

設(shè)計(jì)與制造

基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的小粒種咖啡園滴灌自動(dòng)控制系統(tǒng)*

李加念1，倪慧娜2

(1.昆明理工大學(xué) 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)工程學(xué)院，云南 昆明 650500；2.華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 工程學(xué)院，廣東 廣州 510642)

為實(shí)現(xiàn)小粒種咖啡種植園的精量灌溉，達(dá)到節(jié)水增收的目的，基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSNs)設(shè)計(jì)了一種滴灌自動(dòng)控制系統(tǒng)，主要由傳感器節(jié)點(diǎn)、簇頭、控制節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)組成。測(cè)試了節(jié)點(diǎn)間的有效通信距離為50 m，并在此基礎(chǔ)上，采用靜態(tài)簇和節(jié)點(diǎn)定位布置的方法進(jìn)行了灌區(qū)劃分和節(jié)點(diǎn)部署，每個(gè)灌區(qū)為邊長(zhǎng)50 m的正方形，內(nèi)設(shè)1個(gè)簇頭、1個(gè)控制節(jié)點(diǎn)和4個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)。采用定時(shí)通信與時(shí)間同步技術(shù)、休眠技術(shù)相結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸，融合土壤含水率、光強(qiáng)和空氣溫濕度等信息，采用分區(qū)輪灌策略實(shí)現(xiàn)滴灌的自動(dòng)控制。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo)，能應(yīng)用于小?？Х葓@的精量灌溉管理。

小粒種咖啡；滴灌；自動(dòng)控制；無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)

0 引 言

世界上栽培的咖啡以小粒種咖啡為主，約占80 %。云南省由于具有發(fā)展小粒種咖啡獨(dú)特的自然環(huán)境優(yōu)勢(shì)，其種植面積占中國(guó)的98 %以上，是云南省的特色優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)和重要?jiǎng)?chuàng)匯農(nóng)產(chǎn)品。云南小?？Х榷喾N植于干熱河谷地區(qū)和干旱地區(qū)，水分管理是小?？Х蓉S產(chǎn)的一個(gè)重要措施[1]。但近幾年的連續(xù)干旱很大程度地影響了小?？Х鹊漠a(chǎn)量和品質(zhì)，因此,有必要設(shè)計(jì)一種灌溉自動(dòng)控制系統(tǒng)，以最小的水分投入來(lái)滿足小?？Х鹊纳硇杷枨?，從而保證小粒咖啡在干旱缺水時(shí)其產(chǎn)量和品質(zhì)不受影響。

小粒咖啡園的面積較大，要實(shí)現(xiàn)精量灌溉，需對(duì)其灌溉決定參數(shù)進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)量，而無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(wireless sensor networks,WSNs)因具有自組織、低成本、易維護(hù)等特性，為實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)量提供了條件。近年來(lái)，研究人員基于WSNs技術(shù)，利用傳感器監(jiān)測(cè)作物的生長(zhǎng)環(huán)境信息，并以此作為灌溉的科學(xué)決策依據(jù)，設(shè)計(jì)了各種精量灌溉自動(dòng)控制系統(tǒng)[2～6]。

咖啡非常適宜采用滴灌技術(shù)，滴灌可使咖啡的產(chǎn)量和品質(zhì)顯著提高[7]。因此，本文基于WSNs技術(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)滴灌自動(dòng)控制系統(tǒng)，通過(guò)監(jiān)測(cè)小?？Х葓@的土壤水分、光強(qiáng)以及溫濕度信息，為其灌溉提供決策依據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)咖啡園的水分精量灌溉管理。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

由于小粒種咖啡園的面積較大，而且因作物長(zhǎng)勢(shì)、地形地貌、陽(yáng)光照射方位、土壤質(zhì)地等因素的差異，使得咖啡園內(nèi)各區(qū)域的實(shí)際需水量不盡相同，若整個(gè)園區(qū)采用一套灌溉執(zhí)行設(shè)備進(jìn)行滴灌控制，不僅對(duì)園區(qū)入口水源的實(shí)時(shí)供應(yīng)量有較高的要求，還可能造成園區(qū)內(nèi)某些區(qū)域灌水過(guò)多而某些區(qū)域灌水不足的現(xiàn)象。因此，可根據(jù)實(shí)際情況，將面積較大的咖啡種植園劃分為若干個(gè)灌溉區(qū)域，每個(gè)灌溉區(qū)域設(shè)有一套相對(duì)獨(dú)立的無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行滴灌控制，各個(gè)灌區(qū)可相互通信，并且可將各灌區(qū)的節(jié)點(diǎn)狀態(tài)和滴灌控制狀態(tài)等信息傳送至遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，以便監(jiān)控整個(gè)系統(tǒng)的工作狀態(tài)和對(duì)整個(gè)園區(qū)進(jìn)行輪灌管理。為此，采用兩層網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，如圖1所示，每個(gè)灌區(qū)由若干個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)、1個(gè)族頭節(jié)點(diǎn)和1個(gè)控制節(jié)點(diǎn)組成，構(gòu)成一個(gè)以簇頭節(jié)點(diǎn)為中心的星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的底層網(wǎng)絡(luò)；各簇頭節(jié)點(diǎn)之間和匯聚節(jié)點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的上層網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)GSM或GPRS與過(guò)程監(jiān)控中心進(jìn)行通信。

圖1 WSNs體系結(jié)構(gòu)原理框圖Fig 1 Principle block diagram of WSNs architecture

2 WSNs節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

2.1 傳感器節(jié)點(diǎn)

傳感器節(jié)點(diǎn)用于感知咖啡種植園的土壤水分、空氣溫濕度和光照強(qiáng)度等信息，為滴灌控制提供決策依據(jù)，主要由CC2530無(wú)線控制器、電源電路、土壤水分傳感器、光強(qiáng)傳感器和空氣溫濕度傳感器組成，其原理框圖如圖2所示。

圖2 傳感器節(jié)點(diǎn)原理框圖Fig 2 Principle block diagram of sensor node

CC2530是一種用于2.4 GHz IEEE 802.15.4，Zig Bee和 RF4CE應(yīng)用的片上系統(tǒng)解決方案，它集成了一個(gè)高性能射頻收發(fā)器，帶有8051 MCU，8 kB RAM，32/64/128/256 kB 閃存以及UART/12位ADC外設(shè)。光強(qiáng)傳感器采用光敏電阻器，通過(guò)與之串聯(lián)一個(gè)電阻器組成分壓電路來(lái)感知應(yīng)光強(qiáng)；采用一種含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳感器DHT11測(cè)量空氣溫濕度；采用自行研制的高頻電容式土壤水分傳感器[8]測(cè)量土壤水分，其輸出直流電壓與土壤水分呈線性負(fù)相關(guān)。

2.2 控制節(jié)點(diǎn)

控制節(jié)點(diǎn)的原理框圖如圖3所示，主要由CC2530無(wú)線控制器、電源電路、驅(qū)動(dòng)電路和電磁閥組成。

圖3 控制節(jié)點(diǎn)原理框圖Fig 3 Principle block diagram of control node

電磁閥選用雙穩(wěn)態(tài)脈沖電磁閥，該電磁閥的開關(guān)動(dòng)作只需正向或反向通電一個(gè)約30 ms 的脈沖電壓即可完成，而且閥門打開或關(guān)閉后的狀態(tài)不需要電能維持；驅(qū)動(dòng)電路采用H橋電路，用于將電池電壓轉(zhuǎn)換成正反脈沖電壓來(lái)驅(qū)動(dòng)電磁閥執(zhí)行開/關(guān)動(dòng)作[9]；CC2530無(wú)線控制器接收來(lái)自簇頭節(jié)點(diǎn)的灌溉決策指令，通過(guò)控制驅(qū)動(dòng)電路，進(jìn)而控制電磁閥的開/關(guān)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)滴灌的啟/?？刂?。

2.3 簇頭節(jié)點(diǎn)

簇頭節(jié)點(diǎn)是各個(gè)灌區(qū)的中心，除具有傳感器節(jié)點(diǎn)相同功能外，還用于與灌區(qū)內(nèi)傳感器節(jié)點(diǎn)、控制節(jié)點(diǎn)、相鄰灌區(qū)的簇頭節(jié)點(diǎn)及鄰近匯聚節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信，并融合灌區(qū)內(nèi)所有傳感器節(jié)點(diǎn)的感知信息，做出灌溉決策。從而簇頭節(jié)點(diǎn)具有更強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力、存儲(chǔ)能力、通信能力和能源供應(yīng)。

2.4 匯聚節(jié)點(diǎn)

匯聚節(jié)點(diǎn)由CC2530無(wú)線控制器(配置256 kB閃存)、功率放大模塊、GPRS模塊LT108GSGPRS DTU和MAX232電路組成，采用太陽(yáng)能電池供電。匯聚節(jié)點(diǎn)通過(guò)GPRS模塊，以GSM短信或GPRS數(shù)據(jù)形式，將所收集的各個(gè)灌區(qū)簇頭節(jié)點(diǎn)的信息傳送至遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，同時(shí)將監(jiān)控中心的指令傳送給各個(gè)簇頭節(jié)點(diǎn)。

2.5 電源設(shè)計(jì)

傳感器節(jié)點(diǎn)和控制節(jié)點(diǎn)采用9V堿性層疊電池作為電源，并利用低壓差線性穩(wěn)壓器S—812C33(靜態(tài)功耗為1 μA)將電池電壓轉(zhuǎn)換為3.3 V供電電壓。簇頭節(jié)點(diǎn)采用3 V,1.8 W的太陽(yáng)能電池板收集太陽(yáng)能，并利用太陽(yáng)能充電管理集成電路LTC3105，將太陽(yáng)能存儲(chǔ)于3.7 V,2 500 mA·h的可充電鋰電池中作為電源，然后利用S—812C33轉(zhuǎn)換為3.3 V進(jìn)行供電。匯聚節(jié)點(diǎn)采用18 V,20 W的太陽(yáng)能電池板收集太陽(yáng)能，并利用太陽(yáng)能充電管理集成電路BQ24650將太陽(yáng)能存儲(chǔ)于12 V,20 A·h的鉛酸蓄電池中作為電源，然后利用S—812C50和S—812C33分別轉(zhuǎn)換為5.0,3.3 V，為節(jié)點(diǎn)中各電路模塊供電。

3 灌區(qū)劃分與節(jié)點(diǎn)部署

灌區(qū)大小的劃分和節(jié)點(diǎn)的部署是影響整個(gè)系統(tǒng)性價(jià)比的重要因素。若灌區(qū)面積過(guò)大且選取典型位置布置傳感器節(jié)點(diǎn)，獲取的信息具有片面性，從而影響滴灌控制的質(zhì)量；若灌區(qū)面積減小且傳感器節(jié)點(diǎn)部署增多，則會(huì)增加成本。而灌區(qū)劃分和節(jié)點(diǎn)部署與節(jié)點(diǎn)間的有效通信距離息息相關(guān)，因此,需根據(jù)節(jié)點(diǎn)的通信距離劃分灌區(qū)和部署節(jié)點(diǎn)。

3.1 節(jié)點(diǎn)間通信距離測(cè)試

空曠環(huán)境下，在不同距離下，分別以不同發(fā)射功率發(fā)送數(shù)據(jù)，測(cè)試了各節(jié)點(diǎn)的通信距離與其相對(duì)應(yīng)的RSSI之間的關(guān)系。通過(guò)測(cè)試知，在空曠的環(huán)境下采用最大的發(fā)射功率，并考慮自然環(huán)境的影響，各節(jié)點(diǎn)的有效通信距離在50～70 m范圍內(nèi)。

3.2 灌區(qū)劃分與節(jié)點(diǎn)部署

為避免WSNs動(dòng)態(tài)建立的復(fù)雜性，采用靜態(tài)簇和節(jié)點(diǎn)定位布置的方法[5]。以簇頭節(jié)點(diǎn)通信覆蓋圓的外接正方形作為灌區(qū)面積進(jìn)行灌區(qū)劃分，簇頭節(jié)點(diǎn)布設(shè)于正方形的中心，控制節(jié)點(diǎn)布設(shè)于該灌區(qū)內(nèi)滴灌支干管附近，并在該支干管上安裝電磁閥，同時(shí)為能用最少傳感器節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)灌區(qū)內(nèi)無(wú)線信號(hào)全覆蓋，分別在正方形4條邊的中點(diǎn)上各部署1個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)，如圖4所示。

圖4 節(jié)點(diǎn)布置示意圖Fig 4 Diagram of node deployment

由圖4知，傳感器節(jié)點(diǎn)(包括簇頭)均勻分布于灌區(qū)內(nèi)，相鄰灌區(qū)可共用1個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)，這樣即可全面獲取小粒咖啡園的土壤墑情，又可減小節(jié)點(diǎn)的投入。為保證節(jié)點(diǎn)間通信的可靠性，取節(jié)點(diǎn)通信半徑為50 m(即每個(gè)灌區(qū)面積為50 m×50 m=2 500 m2)，并通過(guò)支架使所有節(jié)點(diǎn)距離地面50 cm。同時(shí)，為簡(jiǎn)化路由算法和便于管理，將灌區(qū)編號(hào)與該灌區(qū)內(nèi)的簇頭和控制節(jié)點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)。

4 數(shù)據(jù)無(wú)線通信

4.1 定時(shí)通信與時(shí)間同步

節(jié)點(diǎn)間的通信是WSNs中能耗最大的一個(gè)環(huán)節(jié)，為延長(zhǎng)有限能源下(電池供電)網(wǎng)絡(luò)的生存周期，應(yīng)盡量減小網(wǎng)絡(luò)通信并使之大部分時(shí)間處于休眠狀態(tài)。由于土壤含水量的變化相對(duì)緩慢，在此采用定時(shí)通信的策略。在非滴灌時(shí)段，傳感器節(jié)點(diǎn)每1h采集一次土壤水分、光強(qiáng)和空氣溫濕度等信息，并在各節(jié)點(diǎn)間完成一次通信；在滴灌期間，為能更及時(shí)地關(guān)閉滴灌，傳感器節(jié)點(diǎn)每5min采集一次信息并進(jìn)行通信；通信完成后各節(jié)點(diǎn)即刻進(jìn)入休眠。為保證所有節(jié)點(diǎn)能在同一時(shí)間喚醒進(jìn)行工作，采用時(shí)間同步技術(shù)使所有節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘一致，即每次通信結(jié)束時(shí)，匯聚節(jié)點(diǎn)將其時(shí)鐘傳送給簇頭節(jié)點(diǎn)，再由簇頭傳給簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)，所有節(jié)點(diǎn)接收到匯聚節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘后將其更新為自身的時(shí)鐘。

4.2 數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸

網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸存在于底層網(wǎng)絡(luò)的傳感器節(jié)點(diǎn)、控制節(jié)點(diǎn)與簇頭節(jié)點(diǎn)之間，以及上層網(wǎng)絡(luò)的簇頭與匯聚節(jié)點(diǎn)和過(guò)程監(jiān)控中心之間。數(shù)據(jù)傳輸?shù)穆酚蓞f(xié)議采用TI公司推出的符合Zig Bee 2007規(guī)范的Zig Bee協(xié)議棧Z-Stack。

1)底層網(wǎng)絡(luò)：傳感器節(jié)點(diǎn)采用單跳方式向簇頭發(fā)送采集的土壤含水率、光強(qiáng)和空氣溫濕度等信息，簇頭也通過(guò)單跳方式向傳感器節(jié)點(diǎn)和控制節(jié)點(diǎn)發(fā)送相關(guān)指令。簇頭在接收數(shù)據(jù)時(shí)，需監(jiān)控各成員節(jié)點(diǎn)的工作狀態(tài)，根據(jù)傳感器節(jié)點(diǎn)歷史數(shù)據(jù)的發(fā)展趨勢(shì)和相鄰節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的相似性可判斷數(shù)據(jù)是否正常，一旦發(fā)現(xiàn)某節(jié)點(diǎn)狀態(tài)或數(shù)據(jù)異常，則向匯聚節(jié)點(diǎn)報(bào)告該成員節(jié)點(diǎn)ID，再由匯聚節(jié)點(diǎn)將故障狀況報(bào)告給過(guò)程監(jiān)控中心。

2)上層網(wǎng)絡(luò)：傳輸時(shí)根據(jù)簇頭與匯聚節(jié)點(diǎn)之間的距離和簇頭的通信能力選擇單跳或多跳的方式進(jìn)行通信，即當(dāng)簇頭與匯聚節(jié)點(diǎn)的距離在簇頭的通信范圍以內(nèi)時(shí)以單跳的方式向匯聚節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)，此時(shí)匯聚節(jié)點(diǎn)也通過(guò)單跳的方式向該簇頭發(fā)送相關(guān)指令；而當(dāng)簇頭與匯聚節(jié)點(diǎn)的距離超過(guò)簇頭的通信范圍時(shí)，則選擇其他簇頭進(jìn)行中轉(zhuǎn)，采用多跳的方式與匯聚節(jié)點(diǎn)通信，匯聚節(jié)點(diǎn)也通過(guò)多跳的方式與該簇頭通信。匯聚節(jié)點(diǎn)在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中負(fù)責(zé)監(jiān)控各簇頭的工作狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)某簇頭狀態(tài)或數(shù)據(jù)異常，則立即向遠(yuǎn)程監(jiān)控中心報(bào)告。

5 滴灌控制策略

簇頭節(jié)點(diǎn)采用加權(quán)平均算法對(duì)本灌區(qū)內(nèi)傳感器節(jié)點(diǎn)(包括簇頭)采集的土壤含水率、光強(qiáng)和空氣溫濕度等信息進(jìn)行融合，并以此為依據(jù)命令控制節(jié)點(diǎn)進(jìn)行滴灌控制。在正常情況下，當(dāng)土層深度25 cm處含水率低于30 %時(shí)，表明小?？Х热彼柽M(jìn)行滴灌，當(dāng)土層深度50 cm處含水率高于50 %時(shí)，表明灌溉充分則停止滴灌。當(dāng)光強(qiáng)很弱、空氣溫度較低且濕度很大，并與上次采集的信息差異很大時(shí)，則認(rèn)為此時(shí)進(jìn)入陰雨天氣，即使檢測(cè)到土層深度25 cm處含水率低于30 %也不啟動(dòng)滴灌，若正處于滴灌中則停止滴灌。為降低整個(gè)滴灌管網(wǎng)的實(shí)時(shí)需水量，每次只允許4個(gè)灌區(qū)同時(shí)進(jìn)行滴灌，若同一時(shí)刻有多個(gè)(大于4個(gè))灌區(qū)需要灌溉，則按灌區(qū)的缺水嚴(yán)重程度排序進(jìn)行輪灌。

6 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

將1個(gè)簇頭節(jié)點(diǎn)、1個(gè)控制節(jié)點(diǎn)、4個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)和1個(gè)匯聚節(jié)點(diǎn)部署于某一小粒咖啡種植基地進(jìn)行了為期1個(gè)月的滴灌控制實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，采用TI公司的Packet Sniffer軟件對(duì)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的通信過(guò)程進(jìn)行監(jiān)測(cè)，每天測(cè)量一次傳感器節(jié)點(diǎn)的電池電壓(如圖5所示)和土壤含水率(隨機(jī)采樣某位置土層50 cm處土壤，采用烘干法隨機(jī)測(cè)量，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見圖6)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：系統(tǒng)運(yùn)行1個(gè)月后傳感器節(jié)點(diǎn)的電池電壓下降了約15 %；滴灌控制正常，土層深度50 cm處含水率保持在40 %～46 %，達(dá)到了預(yù)期設(shè)計(jì)要求。

圖5 系統(tǒng)運(yùn)行1個(gè)月內(nèi)傳感器節(jié)點(diǎn)電池電壓的變化Fig 5 Battery voltage change of sensor nodes within one month system operation

圖6 系統(tǒng)運(yùn)行1個(gè)月內(nèi)小?？Х葓@土壤含水率的變化Fig 6 Soil water content change of Arabica coffee plantations within one month system operation

7 結(jié) 論

1)利用分區(qū)灌溉思路、采用兩層網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，基于WSNs設(shè)計(jì)了一個(gè)滴灌自動(dòng)控制系統(tǒng)，并介紹了系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)的詳細(xì)設(shè)計(jì)。

2)在測(cè)試節(jié)點(diǎn)有效通信距離的基礎(chǔ)上，采用靜態(tài)簇和節(jié)點(diǎn)定位布設(shè)的方法，進(jìn)行了灌區(qū)劃分和節(jié)點(diǎn)部署的設(shè)計(jì)，避免了一般WSNs動(dòng)態(tài)建立的復(fù)雜性和節(jié)點(diǎn)定位需要的額外能量消耗。

3)采用定時(shí)通信與時(shí)間同步技術(shù)、休眠技術(shù)相結(jié)合的策略，有效降低了節(jié)點(diǎn)間通信的能耗，延長(zhǎng)了網(wǎng)絡(luò)的壽命。

4)實(shí)驗(yàn)表明：系統(tǒng)運(yùn)行良好，具有一定的魯棒性。

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Drip irrigation automatic control system for Arabica coffee plantations based on WSNs*

LI Jia-nian1, NI Hui-na2

(1.School of Modern Agricultural Engineering,Kunming University of Science and Technology,Kunming 650500,China;2.College of Engineering,South China Agricultural University,Guangzhou 510642,China)

To achieve precision irrigation for Arabica coffee plantations and purpose of yield boosting and water saving,a drip irrigation automatic control system,which mainly comprise of sensor node,cluster head,control node and sink node,is designed based on wireless sensor networks(WSNs).Effective communication distance between nodes is confirmed to be 50m by test,and on this basis irrigation area division and nodes deployment is carried out by using the method of static cluster and node location placement,each irrigation area is a square,whose length of side is 50m,and there are one cluster head,one control node and four sensor nodes placed in an irrigation area.Data wireless transmission between nodes is realized by combining regular communication with time synchronization technology and sleep technology,and information include soil water content,light intensity,air temperature and humidity are fused,then automatic control for drip irrigation is realized by using zoning rotation irrigation strategy based on fusion data.Test results show that the system achieves design goal and can be applied for precision irrigation management in Arabica coffee plantations.

Arabica coffee; drip irrigation; automatic control; wireless sensor networks(WSNs)

signal strength indication，RSSI)來(lái)確定通信距離。CC2530的誤碼率為1 %時(shí)接收靈敏度為-92 dBm，當(dāng)RSSI大于-92 dBm時(shí)，可以確保此通信距離為有效距離。

10.13873/J.1000—9787(2014)10—0043—04

2014—07—11

昆明理工大學(xué)省級(jí)人才計(jì)劃培養(yǎng)項(xiàng)目(KKSY201323003)

S 126; S 274.2

A

1000—9787(2014)10—0043—04

李加念(1983-)，男，湖南道縣人，博士，講師，主要從事電子信息技術(shù)與測(cè)控技術(shù)應(yīng)用研究。