基于LoRa的智能灌溉系統(tǒng)設(shè)計(jì)

，中華，冬雪， ，岳煬

(濟(jì)南大學(xué) 自動(dòng)化與電氣工程學(xué)院，濟(jì)南 250022)

0 引言

我國(guó)人均水資源占有量?jī)H為世界平均水平的1/4，被聯(lián)合國(guó)列為13個(gè)貧水國(guó)家之一[1]。每年農(nóng)業(yè)用水占全國(guó)用水總量的60%以上，其中用于灌溉方面的用水量超過90%[2-3]。水資源嚴(yán)重短缺、浪費(fèi)，地區(qū)分布不均衡以及灌溉自動(dòng)化水平較低的現(xiàn)狀嚴(yán)重制約著我國(guó)農(nóng)業(yè)的發(fā)展，因此提高灌溉效率，發(fā)展節(jié)水灌溉農(nóng)業(yè)，實(shí)現(xiàn)灌溉智能化顯得尤為重要。

節(jié)水灌溉技術(shù)發(fā)展比較好的是地區(qū)是美國(guó)、以色列、澳大利亞、印度等國(guó)家，這些國(guó)家積極推進(jìn)農(nóng)業(yè)節(jié)水體系建立，根據(jù)水資源的地區(qū)分配，大力推廣滴灌、噴灌和地面節(jié)水灌溉技術(shù)，其水資源利用率高達(dá)70%[4-5]。相對(duì)于一些發(fā)達(dá)國(guó)家，我國(guó)部分地方正在大力推廣節(jié)水灌溉技術(shù)。智能化半變量節(jié)水管理系統(tǒng)在中國(guó)科學(xué)院欒城農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)站建成，成為地方高新技術(shù)與成果示范交流的基地。江蘇省率先試用節(jié)水灌溉自動(dòng)控制系統(tǒng)，在節(jié)水示范方面為地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)做出貢獻(xiàn)[6]。雖然近年來取得了不小的進(jìn)步，但是我國(guó)的節(jié)水灌溉技術(shù)并沒有得到太多普及，水資源利用率僅為43%，與發(fā)達(dá)國(guó)家依然存在較大的差距[7]。

隨著科技的不斷進(jìn)步，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)越來越多運(yùn)用在農(nóng)業(yè)方面，常見的無(wú)線技術(shù)主要分為局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)[8]。局域網(wǎng)通信主要包括WiFi、ZigBee、藍(lán)牙等通信協(xié)議，廣域網(wǎng)主要包括2G/3G/4G蜂窩通信技術(shù)[9-10]。WiFi技術(shù)的傳輸速率約為6 M/s，傳輸數(shù)據(jù)快，產(chǎn)品成本低，但是安全性不高，穩(wěn)定性比較弱，功耗相對(duì)比較大。ZigBee功耗低，組網(wǎng)容量大，但是傳輸距離短，最遠(yuǎn)傳輸距離不超過75 m，只適用于小范圍、短距離組網(wǎng)[11]。藍(lán)牙技術(shù)早期用于手機(jī)之間的文件傳輸，其功耗介于WiFi與ZigBee之間，但是傳輸距離最短。以上3種通訊方式均不適用于大規(guī)模農(nóng)田灌溉無(wú)線組網(wǎng)。2 G/3 G/4 G主要依賴于移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商提供的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，不但會(huì)產(chǎn)生額外的費(fèi)用，對(duì)基站的信號(hào)強(qiáng)度也有較高的要求，不適合偏遠(yuǎn)地區(qū)的農(nóng)作物的監(jiān)控。

LoRa是美國(guó)Semtech公司推廣的一種基于擴(kuò)頻技術(shù)的超遠(yuǎn)距離無(wú)線傳輸方案，作為L(zhǎng)PWAN(low power wide area network)技術(shù)的一種，與以上通訊技術(shù)相比，可以最大程度地兼顧遠(yuǎn)距離傳輸、低功耗和抗干擾性能[12]。LoRa最大鏈路預(yù)算可達(dá)168 dB，靈敏度超過-148 dBm，傳輸速率為0.018～37.5 kbps。接收電流僅9.9 mA，休眠電流小于200 nA，一節(jié)普通5號(hào)電池理論上可以使用5～10年，延長(zhǎng)電池更換周期。LoRa融合了擴(kuò)頻調(diào)制和前向糾錯(cuò)編碼技術(shù)(Forward Error Correction，F(xiàn)EC)，擴(kuò)大了數(shù)據(jù)傳輸距離，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目垢蓴_性。在寬闊地帶，通過LoRa技術(shù)傳輸數(shù)據(jù)的距離超過15 km[13]。另外，該技術(shù)支持標(biāo)準(zhǔn)的FSK、MSK及OOK等調(diào)制方式，可在全球免費(fèi)頻段(包括433、868、915 MHz)內(nèi)使用。

本文提出一種基于LoRa的智能灌溉系統(tǒng)設(shè)計(jì)，旨在提高用水效率，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)灌溉精準(zhǔn)化，智能化。本文的第1部分為系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，包括LoRa網(wǎng)絡(luò)框架、終端的分類以及LoRa傳輸模式分類。第2部分為數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)，包括微控制器，采集單元，水閥控制單元，數(shù)據(jù)傳輸單元，電源單元以及灌溉模式指示。第3部分為軟件設(shè)計(jì)，包括數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)以及PC端灌溉控制平臺(tái)的開發(fā)。第4部分為實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析，搭建模擬生態(tài)系統(tǒng)，隨機(jī)選取幾個(gè)節(jié)點(diǎn)，對(duì)本設(shè)計(jì)的功能性以及操作性進(jìn)行實(shí)際測(cè)試及演示。最后是關(guān)于本設(shè)計(jì)的總結(jié)和對(duì)智能灌溉技術(shù)的展望。

1 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

圖1 LoRa的網(wǎng)絡(luò)框架

1)LoRa網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，采用典型的星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，主要包括終端、網(wǎng)關(guān)、云服務(wù)器以及應(yīng)用服務(wù)。LoRa的網(wǎng)絡(luò)框架如圖1所示。終端包括各種溫度、濕度、光照等傳感器，完成對(duì)相應(yīng)數(shù)據(jù)的采集，并通過LoRa擴(kuò)頻技術(shù)傳輸。同時(shí)，接收上一級(jí)設(shè)備的命令信息，進(jìn)行灌溉作業(yè)。網(wǎng)關(guān)負(fù)責(zé)終端設(shè)備上行數(shù)據(jù)的接收和下行數(shù)據(jù)的發(fā)送，并通過TCP/IP協(xié)議與云服務(wù)器通訊。LoRa網(wǎng)關(guān)融合了速度自適應(yīng)調(diào)整(adaptive data rate，ADR)，根據(jù)網(wǎng)關(guān)與節(jié)點(diǎn)的距離，自動(dòng)調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)傳輸速率[14]。當(dāng)距離比較近時(shí)，終端節(jié)點(diǎn)將采用較高傳輸速率，反之，傳輸速率降低，有效提高了網(wǎng)絡(luò)吞吐量。云服務(wù)器實(shí)現(xiàn)對(duì)采集數(shù)據(jù)和操作命令信息的處理，存儲(chǔ)，加密以及發(fā)布，與傳統(tǒng)的服務(wù)器相比較，具有集約化程度高，資源配置速度快，容量無(wú)限大以及對(duì)用戶端的設(shè)備要求低等優(yōu)勢(shì)。應(yīng)用服務(wù)主要通過各種設(shè)備，比如手機(jī)，平板或者PC等利用蜂窩數(shù)據(jù)或者以太網(wǎng)從云服務(wù)器獲取數(shù)據(jù)。擁有管理員權(quán)限，還可以對(duì)指定終端進(jìn)行遠(yuǎn)程操作，方便高效。

2)終端設(shè)備分類，根據(jù)終端設(shè)備與網(wǎng)關(guān)之間通訊模式的不同，將終端設(shè)備分為3類，分別為Class A，Class B和Class C[16]。

Class A(雙向通訊終端設(shè)備)：終端節(jié)點(diǎn)每次發(fā)送一個(gè)上行信號(hào)后，按照一定時(shí)間間隔定期開放兩個(gè)下行接收窗口。接收窗口的時(shí)間長(zhǎng)短可以根據(jù)數(shù)據(jù)量的大小進(jìn)行調(diào)整，所以Class A功耗最低。只有終端發(fā)送上行信號(hào)，網(wǎng)關(guān)才能進(jìn)行下行數(shù)據(jù)傳輸。Class A應(yīng)用最為廣泛。

Class B(具有預(yù)設(shè)接收槽的雙向通訊終端設(shè)備)：工作模式與Class A類似，不同之處在于終端設(shè)備開放多余的接收窗口，同時(shí)通過Beacon信號(hào)與網(wǎng)關(guān)保持時(shí)間同步。Class B功耗大于Class A。

3)LoRa傳輸模式分類，主要分為透明廣播模式和定向傳輸模式。透明廣播模式就是地址相同、信道相同的模塊，任意一個(gè)發(fā)送，其余的都能可以收到，接收方收到是數(shù)據(jù)。定向傳輸模式指的是發(fā)送模塊在發(fā)送的數(shù)據(jù)前面需要增加“目標(biāo)地址+目標(biāo)信道”，接收方收到的是數(shù)據(jù)。

2 數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)主要包括微控制器，采集單元，水閥控制單元，數(shù)據(jù)傳輸單元，電源單元以及灌溉模式指示，實(shí)現(xiàn)對(duì)光照強(qiáng)度，空氣溫、濕度以及土壤的濕度等數(shù)據(jù)的采集，處理以及傳輸。通過控制電磁閥的通斷，進(jìn)而控制農(nóng)作物灌溉水量。

1)微控制器，采集節(jié)點(diǎn)采用STM32F103C8T6單片機(jī)為控制核心，其內(nèi)核為ARM32位的Cortex-M3 CPU。最高73 MHz工作頻率，64 K閃存的程序存儲(chǔ)器，內(nèi)嵌8 MHz的RC振蕩器，2個(gè)12 bit模數(shù)轉(zhuǎn)化器， 2個(gè)I2C，3個(gè)USART，3個(gè)通用定時(shí)器，1個(gè)高級(jí)定時(shí)器。STM32F103C8T6具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力及外設(shè)接口，可以滿足系統(tǒng)需求。

2)信息采集單元，主要包括光照模塊，空氣溫、濕度模塊以及土壤濕度模塊。光照模塊采用BH1750FVI光照傳感器，可以計(jì)算1.1lx到l00000Ix馬克斯/分鐘的范圍?？諝鉁?、濕度模塊采用DHT11數(shù)字傳感器，測(cè)量范圍：濕度20～90%RH，溫度0～50 ℃，測(cè)量精度：濕度±5%RH，溫度±2 ℃。采用土壤傳感器做土壤濕度的檢測(cè)，表面采用鍍鎳處理，延長(zhǎng)使用壽命。

3)水閥控制單元，水閥控制單元電路圖如圖2所示。U1為光耦合器，Q1為三極管，K1為繼電器。當(dāng)光耦合器導(dǎo)通，繼電器工作，電磁閥打開，水泵開始抽水。同時(shí)，藍(lán)色指示燈RELAY LED長(zhǎng)亮。灌溉作業(yè)結(jié)束時(shí)，電磁線圈突然斷電，產(chǎn)生反向電動(dòng)勢(shì)。為防止反向電動(dòng)勢(shì)的電壓值超過串聯(lián)回路上元器件的反向擊穿電壓，對(duì)元器件造成嚴(yán)重?fù)p壞，在線圈兩端反向并聯(lián)二極管D1，用于電磁線圈的能量快速泄放，增加繼電器動(dòng)作的可靠性。

4)數(shù)據(jù)傳輸單元，數(shù)據(jù)傳輸方面采用SX1278無(wú)線模塊，LoRa擴(kuò)頻傳輸，匹配高增益膠棒全向天線，工作頻率為410～441 MHz，共32個(gè)信道，每個(gè)信道有65536個(gè)地址。MD0與MD1進(jìn)行高低電平組合，確定4種工作模式，包括一般模式，喚醒模式，省電模式和休眠模式。TXD、RXD引腳分別接單片機(jī)的USART2。AUX用于無(wú)線收發(fā)緩沖指示和自檢指示。AUX引腳一般輸出高電平，當(dāng)模塊發(fā)送或者接收打包好的數(shù)據(jù)過程中或者上電復(fù)位時(shí)，開始硬件自檢并初始化配置，AUX輸出低電平，然后恢復(fù)為高電平。設(shè)計(jì)AUX指示燈，LoRa模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，黃色LED燈長(zhǎng)亮，數(shù)據(jù)傳輸完畢，黃色LED燈熄滅。

圖2 水閥控制單元電路圖

5)電源單元，采用DC24V/1A的電源適配器為采集節(jié)點(diǎn)提供外部電源，主要為繼電器提供電源。經(jīng)過LM2576開關(guān)穩(wěn)壓集成電路，將DC24V穩(wěn)壓到5 V，主要為L(zhǎng)oRa模塊提供持續(xù)穩(wěn)定的電源。之后采用AMS1117芯片，為微處理器及各種傳感器提供3.3 V直流電源。打開采集節(jié)點(diǎn)電源，綠色電源指示燈長(zhǎng)亮。

6)灌溉模式指示，為了驗(yàn)證PC端灌溉控制平臺(tái)的設(shè)定模式，采集節(jié)點(diǎn)配置了灌溉模式SET紅色指示燈，配合繼電器工作藍(lán)色指示燈D1，用于顯示不同的設(shè)定模式。灌溉模式的設(shè)定指示如表1所示。當(dāng)系統(tǒng)處于自動(dòng)灌溉模式中，每次調(diào)整灌溉條件后，紅色LED燈亮1 s后熄滅，然后再根據(jù)D1的亮滅，判斷該區(qū)域是否處于灌溉作業(yè)中。當(dāng)系統(tǒng)處于手動(dòng)模式中，如果選擇緊急停止，紅燈長(zhǎng)亮，灌溉作業(yè)緊急停止；如果選擇手動(dòng)澆灌，紅燈長(zhǎng)滅，開始灌溉作業(yè)。數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)的PCB板如圖3所示。

表1 灌溉模式設(shè)定指示

圖3 數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)PCB板(a)微處理器 ;(b) BH1750FVI光照傳感器; (c) DHT11空氣溫、濕度傳感器; (d)土壤濕度傳感器及其探頭; (e)繼電器及其接口; (f)LoRa模塊。

3 軟件設(shè)計(jì)

3.1 數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)

利用Keil uVision5開發(fā)平臺(tái)，對(duì)采集節(jié)點(diǎn)進(jìn)行C語(yǔ)言編程，增強(qiáng)了程序的可讀性，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)軟件在線調(diào)試，方便程序移植、優(yōu)化、二次開發(fā)。數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)的工作流程如圖4所示。采集節(jié)點(diǎn)上電初始化為最后一次正確配置的自動(dòng)灌溉模式，定期向PC端灌溉控制平臺(tái)發(fā)送數(shù)據(jù)，發(fā)送結(jié)束后自動(dòng)進(jìn)入休眠狀態(tài)，此時(shí)功耗最低。間隔一定時(shí)間后，開放下行接收窗口，如果接收到PC端指令，執(zhí)行相應(yīng)灌溉模式設(shè)定以及灌溉作業(yè)。每次作業(yè)結(jié)束為工作一次，繼續(xù)定時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)，循環(huán)進(jìn)行檢測(cè)工作。

圖4 數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)的工作流程圖

3.2 PC端灌溉控制平臺(tái)

PC端灌溉控制平臺(tái)的開發(fā)環(huán)境為Visual Studio 2010，使用C#語(yǔ)言，實(shí)現(xiàn)智能灌溉系統(tǒng)人機(jī)界面設(shè)計(jì)。數(shù)據(jù)庫(kù)選用微軟的SQL server2012，實(shí)現(xiàn)對(duì)各種數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)與分析。使用.NET Framework提供的Serial Port類，設(shè)定串口通信波特率，數(shù)據(jù)位、校驗(yàn)位和停止位，選擇串口號(hào)，實(shí)現(xiàn)PC端灌溉控制平臺(tái)LoRa節(jié)點(diǎn)與PC端之間的數(shù)據(jù)傳輸，再將自動(dòng)打包好的數(shù)據(jù)經(jīng)過LoRa擴(kuò)頻傳輸，最終實(shí)現(xiàn)PC端灌溉控制平臺(tái)與采集節(jié)點(diǎn)之間的通訊。為了方便灌溉作業(yè)的管理與維護(hù)，設(shè)定游客權(quán)限和管理員權(quán)限。擁有游客權(quán)限的用戶無(wú)法自主設(shè)定灌溉模式和閾值，系統(tǒng)灌溉模式默認(rèn)為自動(dòng)模式，用戶只能看到實(shí)時(shí)顯示值，而擁有管理員權(quán)限的用戶進(jìn)行相應(yīng)管理。為了方便演示，僅展示A，B兩個(gè)灌溉區(qū)域的監(jiān)控界面，并隨機(jī)設(shè)定了兩個(gè)區(qū)域光照強(qiáng)度，空氣溫、濕度，土壤濕度的閾值。只有配置為自動(dòng)模式，同時(shí)滿足4個(gè)條件，相應(yīng)區(qū)域才能自動(dòng)進(jìn)行灌溉作業(yè)。PC端灌溉控制平臺(tái)自動(dòng)灌溉模式監(jiān)控界面和手動(dòng)灌溉模式監(jiān)控界面分別如圖5和圖6所示。

圖5 自動(dòng)灌溉模式監(jiān)控界面

圖6 手動(dòng)灌溉模式監(jiān)控界面

PC端灌溉控制平臺(tái)處的LoRa節(jié)點(diǎn)通過USB接口與PC端進(jìn)行硬件連接。PC端灌溉控制平臺(tái)的工作流程如圖7所示。通過LoRa-USB通信網(wǎng)關(guān)，電腦自動(dòng)識(shí)別串口號(hào)，點(diǎn)擊“打開串口”按鈕，相應(yīng)按鈕自動(dòng)變?yōu)椤瓣P(guān)閉串口”，此時(shí)，開始接收數(shù)據(jù)。首先，PC端將接收到的串口數(shù)據(jù)存在到定義的buf數(shù)組中，然后判斷數(shù)據(jù)的來源與數(shù)據(jù)的完整性。最后將處理后的數(shù)據(jù)顯示在相應(yīng)位置。輸入管理員用戶名和密碼，驗(yàn)證無(wú)誤后，各地區(qū)灌溉閾值變成可編輯狀態(tài)，此時(shí)，手動(dòng)模式不可操作。重新設(shè)定最優(yōu)灌溉條件，點(diǎn)擊“確認(rèn)”按鈕，即可實(shí)現(xiàn)指定區(qū)域自動(dòng)灌溉。點(diǎn)擊“手動(dòng)控制”，系統(tǒng)切換到手動(dòng)模式，此時(shí)，自動(dòng)模式不可操作。手動(dòng)模式可以實(shí)現(xiàn)對(duì)指定區(qū)域的手動(dòng)灌溉以及突發(fā)狀況的緊急停止。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

為了測(cè)試節(jié)點(diǎn)之間的傳輸距離，隨機(jī)選取A，B兩個(gè)LoRa節(jié)點(diǎn)，在相對(duì)空曠的地區(qū)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試。兩節(jié)點(diǎn)均配置為定向傳輸，通信信道433 MHz，波特率9 600 bps，空中速率19.2 kbps，發(fā)射功率20 dBm，F(xiàn)EC功能打開，匹配可彎折全向膠棒天線。利用串口調(diào)試助手進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸測(cè)試，發(fā)送端每組發(fā)送約100次數(shù)據(jù)，每次發(fā)送12個(gè)字節(jié)(與數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)實(shí)際工作時(shí)發(fā)送最大數(shù)據(jù)長(zhǎng)度相同)，發(fā)送間隔1 s。因配置為定向傳輸，正確接收時(shí)，每次數(shù)據(jù)長(zhǎng)度僅為9個(gè)字節(jié)。

圖7 PC端灌溉控制平臺(tái)的工作流程圖

A，B兩個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)匹配增益為6 dBi或3 dBi全向天線時(shí)，傳輸距離測(cè)試數(shù)據(jù)分別如表2，表3所示。對(duì)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析：

表2 傳輸距離測(cè)試數(shù)據(jù)(6 dBi)

表3 傳輸距離測(cè)試數(shù)據(jù)(3 dBi)

1)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膩G包率與傳輸距離有關(guān)。隨著傳輸距離的不斷增加，信號(hào)強(qiáng)度逐漸削弱，丟包率逐漸增加。

2)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膩G包率與天線增益有關(guān)。當(dāng)天線增益為6 dBi時(shí)，傳輸距離遠(yuǎn)達(dá)1千米；當(dāng)天線增益為3 dBi時(shí)，傳輸距離僅為600米。

3)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膩G包率與障礙物有關(guān)。受測(cè)試場(chǎng)地限制，當(dāng)測(cè)試距離超過600米，傳輸信號(hào)陸續(xù)受到高樓，樹林等障礙物影響。

若選用表2中的LoRa節(jié)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)方圓1千米范圍內(nèi)的土地灌溉。如果灌溉區(qū)域?qū)掗煟侠砥ヅ涮炀€，灌溉范圍更加廣泛。實(shí)驗(yàn)表明，LoRa擴(kuò)頻傳輸可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離無(wú)線傳輸，能夠較好的滿足系統(tǒng)需要。

5 總結(jié)

本系統(tǒng)采集節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)以STM32單片機(jī)為控制核心，采用模塊化的設(shè)計(jì)方案，由LoRa-USB通信網(wǎng)關(guān)，信息采集單元，水閥控制單元，數(shù)據(jù)傳輸單元，電源單元以及灌溉模式指示組成。實(shí)現(xiàn)了多元信息及時(shí)上傳以及灌溉作業(yè)的快速響應(yīng)，從而達(dá)到提高水資源利用率，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化灌溉的目的。利用C#，設(shè)計(jì)PC端灌溉控制平臺(tái)界面，用戶可以隨時(shí)查看農(nóng)作物生長(zhǎng)的環(huán)境參數(shù)，同時(shí)自由選擇灌溉模式。自動(dòng)模式可以根據(jù)農(nóng)作物在不同階段的生長(zhǎng)情況，靈活設(shè)定相應(yīng)的灌溉條件；手動(dòng)模式可以實(shí)現(xiàn)對(duì)指定區(qū)域的快速灌溉以及突發(fā)狀況的緊急停止。選用SQL server 2012作為數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)了各種環(huán)境參數(shù)讀取、設(shè)定，灌溉模式選擇等重要數(shù)據(jù)的及時(shí)存儲(chǔ)。對(duì)后期數(shù)據(jù)的處理分析，特別是在農(nóng)作物不同生長(zhǎng)時(shí)期，灌溉閾值與灌溉時(shí)間的最優(yōu)設(shè)定與選取等方面，具有深遠(yuǎn)意義。數(shù)據(jù)傳輸方面采用SX1278芯片，LoRa擴(kuò)頻傳輸，使該系統(tǒng)既可以滿足溫室大棚進(jìn)行短距離灌溉，也可以滿足戶外大面積、遠(yuǎn)距離灌溉要求，應(yīng)用場(chǎng)景廣泛，成本低廉，操作簡(jiǎn)單，可擴(kuò)展性強(qiáng)。

本設(shè)計(jì)未來發(fā)展的方向如下所示：

1)采集節(jié)點(diǎn)供電方面可以采用太陽(yáng)能板等可再生資源供電，對(duì)能源轉(zhuǎn)化、存儲(chǔ)與消耗做系統(tǒng)分析；

2)與計(jì)劃灌溉做對(duì)比實(shí)驗(yàn)，定量分析水資源利用率；

3)對(duì)SQL存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)分析，規(guī)劃各種農(nóng)作物不同時(shí)期最優(yōu)灌溉閾值和灌溉時(shí)間。