河北北方学院信息科学与工程学院 颜钰 史婷婷 曹雪萌 刘钰

引言

水肥药一体化智能灌溉系统设计主要分为硬件设计和软件设计两大部分。在硬件部分中，终端节点主要依靠传感器、水肥药一体机及渗灌系统进行实现，各节点间通过Zigbee 无线传感网络连接，控制部分由ARM嵌入式系统完成；在软件部分中，与权威数据模型进行算法分析与匹配，从而使渗灌系统做出正确的判断。系统总设计原理图如图1 所示。

图1 总设计原理图

1 系统设计与实现

1.1 硬件系统设计

1.1.1 传感装置

传感装置主要由土壤温湿度传感器、土壤PH 值传感器、土壤元素分析传感器、土壤养分传感器和空气温湿度传感器共同组成。

土壤温湿度传感器及空气温湿度传感器分别负责监测土壤和空气中的水分和温度，使植物始终能在适宜的温度和湿度下生长。土壤PH 值传感器检测土壤酸碱度，确保土壤酸碱度保持在植物适宜生长的范围内。土壤中无机物含量是植物生长过程中的重要参考因素，因此需要土壤养分传感器检测土壤是否贫瘠，土壤元素分析传感器监测土壤中氮磷钾含量是否能使作物正常生长。

1.1.2 阀门控制器

在水肥药一体智能灌溉系统中阀门控制器接收到信号后远程开启输水系统的电阀门，给渗透系统提供所需要的水资源，当水分足够时，阀门控制器关闭电阀门，停止对渗透系统水资源的输送。

1.1.3 渗灌系统

植物对水分、养分和农药的吸收主要是在根部进行，因此智能化灌溉系统主要采用渗灌的灌溉方式。……