农田土壤无线地下传感器网络节点设计与通信试验

张增林 韩 萌 韩文霆,2 郑佳运 杨 杰

(1.西北农林科技大学机械与电子工程学院， 陕西杨凌 712100；2.西北农林科技大学水土保持研究所， 陕西杨凌 712100)

0 引言

农田土壤参数信息获取是农业环境信息技术研究的主要内容[1]，目前大多采用无线地上传感器网络(Wireless sensor network，WSN)，即使用有线的方式将埋藏在土壤中的传感器连接到地面上的数据读取和无线收发设备，以避免传感器网络在地下土壤中进行通信[2-4]。然而，这些暴露在地面上的传感器设备不仅影响农业机械作业，而且传感器节点本身也因受地质灾害、极端天气等自然因素的影响而易导致失效[5]。为此，研究人员提出了无线地下传感器网络(Wireless underground sensor networks，WUSN)概念[6]，WUSN为农田土壤信息监测提供了新的手段。WUSN是指将具有无线接收、发送模块的传感器设备完全埋入地下土壤中，通过无线方式收发数据，这种方式具有隐藏性强、易于布设、数据及时、可靠性好、覆盖范围大、容易升级等优点[7]。WUSN具有十分广阔的应用前景，是农业环境信息监测技术的重要研究方向[8-9]。

在WUSN技术应用领域，国内外研究人员已经取得了一定的研究成果[10-15]。但WUSN技术是一个较新的研究领域，目前，WUSN节点信号在土壤介质中传输特性的相关研究较少[16-17]，鲜见关于土壤含水率、节点埋深以及节点间水平距离对WUSN节点信号传输影响的研究报道。

本文以关中地区农田土壤为研究对象，设计一种农田土壤无线地下传感器网络节点，建立接收信号强度和误码率与土壤含水率、WUSN节……