土壤含水量在线检测系统设计

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中文摘要：进行土壤水分含量的测定可以更好的了解土壤的实际含水状况，以便及时进行灌溉、保墒或排水，也为诊断苗情症状提供依据，以保证作物的正常生长。传统检测方式多为单点检测，存在效率低、误差大、信息滞后等弊端。本课题结合以上缺点，围绕海滨湿地土壤含水量特征研究，设计研发了一套土壤含水量在线检测系统。该系统可在线进行多路土壤含水量采集，实现了对土壤含水量的实时监测，提高了监测精度，扩大了监测范围，为沿海湿地演化提供重要的科学依据，具体工作围绕以下几方面展开。（1）本文对比了国内外土壤含水量检测方式，详细分析了现有设备的优缺点，在此基础上，提出了基于物联网概念的土壤含水量检测理论方法和总体设计。系统分为主要控制模块、传感器数据采集模块、数据及指令存储模块、定位模块、数据通信模块和系统长期供电模块组成，实现对远程大面积土壤含水量信息的实时采集和自动处理。（2）本文基于STM32F103ZET6单片机完成土壤含水量在线检测系统的硬件设计。采用GS3土壤传感器，进行土壤含水量、温度和体积电导率的测量；增加SD卡设计，实现数据的本地存储；采用BLOX6MGPS模块，扩大了系统定位覆盖面，提高系统检测面积；采用USR-LTE-7S4GPRS模块，实现了远程双向数据透明传输。（3）结合系统的硬件设计，采用Keil开发环境，实现系统驱动编写。系统采用模块化设计，包括底层驱动设计和应用层设计。底层设计完成对各个模块的管理和控制，为应用层设计提供保障；应用层通过调用各底层程序，实现对传感器工作模式的设定以及对数据的采集、存储和通信等功能。考虑设备分布的广泛性和复杂的使用环境，提出STANDBY休眠模式，最大程度降低系统功耗，以延长其使用寿命。（4）完成硬件电路的焊接及调试工作，并在实际项目中测试，同时接入2套设备，达到良好的检测效果。本文通过对传感器的精准选型、无线网络系统硬件构建和软件驱动的逻辑编写，实现了土壤含水量在线检测设备的高精度、自动化和数字化设计，达到多路土壤水分同时在线检测的目的，为揭示生态变化提供了数据支持，对作物生长具有一定工程应用价值。

作者：

温琦

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关键词：

土壤含水量在线检测低功耗 STANDBY休眠模式

授予学位：

硕士

学科专业：

计算机技术

导师：

魏志强

学位年度：

2018

学位授予单位：

中国海洋大学

语种：

中文

中图分类号：