河北农业大学  姜新宇 唐娟

1 引言

我国是农业大国，农业一直是我国国民经济的命脉。农业生产离不开水，而我国又是13个贫水国家之一，因此，土壤墒情的研究对农业发展十分重要。

在国外，早在20世纪60年代初期就有一些发达国家开始着手研究土壤墒情的监测。80年代后，少数西方发达国家已经成功地研发出了一种分布式控制系统的远程数据采集控制系统。最近几年，美国和日本建立了可以为广大用户提供各种农业信息需求预测预警网络服务平台。无线通信技术正被用于农业中农田参数的采集系统，使管理人员第一时间得到采集信息，减少采集信息传输的时间，并且预测土壤中各成分参数[1]。 

在国内，土壤墒情的监测预测系统已经有了一定的发展。隋东等利用VFP610数据库管理系统对沈阳地区土壤墒情监测与预测系统进行了开发研制。杨绍辉等以组件式GIS软件为开发平台，建立了北京地区土壤墒情监测与预测预报系统。梁凤国等开发和建设了辽宁省土壤墒情测报与抗旱决策支持系统。邹春辉等将遥感与GIS集成土壤墒情监测服务系统运行于Windows平台，基于遥感与GIS集成技术，建立土壤墒情监测服务系统[2]。

为了推进我国农业的现代化发展，我们设计了一种土壤墒情智能检测控制系统，实现土壤种植作物生长的科学化管理，在保证作物正常生长的前提下合理控制用水量。

2 土壤墒情智能监测控制系统设计

2.1系统原理

本设计旨在实现土壤墒情的实时监测，并且根据预先设置的要求通过灌溉等方式改变土壤墒情，实现农业用水的科学化，推进现代化农业发展的进程。该土壤墒情智能监测控制系统使用STC89C52单片机作为系统的控制核心。控制过程如图1所示，土壤湿度传感器模块采集土壤湿度信息，与ZIGBEE设备组成终端节点，ZIGBEE协调器接收信号后将信号发送给单片机进行数据分析处理，再将土壤湿度平均值信息传入液晶显示模块进行显示，根据设置的土壤湿度上下限值，控制水泵对土壤进行灌溉。当土壤湿度低于下限值时，单片机输出一个信号控制水泵浇水，高于上限值时再由单片机输出一个信号控制水泵停止浇水。

2.2系统硬件设计

本土壤墒情智能监测控制系统结构如图2所示，土壤湿度传感器和ZIGBEE设备构成的ZIGBEE终端节点、ZIGBEE路由节点、ZIGBEE协调器、单片机、水泵等共同组成本智能监测控制系统。土壤湿度传感器采集信息，由ZIGBEE模块传送给单片机处理，再由单片机驱动液晶显示和水泵运行。