基于LPWAN物联网与专家系统的果园精准灌溉研究

海 涛，陆 猛，周文杰，李娜娜，李伏生

（1.广西大学电气工程学院，南宁530004；2.广西大学农学院，南宁530004）

水果富含多种人体必需的营养元素，是日常生活中不可或缺的一部分。果园环境复杂且种植面积宽广，造成灌溉与管理成本过高。随着物联网技术［1-4］的发展和专家系统的应用［5］，研究人员可以利用信息化手段对果园进行管理，克服灌溉和管理成本高的难题。杨伟志等［6-7］基于ZigBee 通信网络搭建果园监控系统，实现果树墒情监测与灌溉控制，但存在通信距离短、抗干扰能力差、组网困难等缺陷，无法满足现代农业低功耗和远距离的需求［8］。龙晓明等［9］基于LoRa 通信建立山地果园灌溉系统，延长了通信距离，节省了中继节点，但存在部分节点通信信号不稳定，大范围、多区域覆盖需要搭建多通基站节点的不足。

随着现代农业建设的持续发展，农业行业对精准灌溉的需求将进一步扩展，构建通信稳定可靠与科学决策的灌溉系统具有重要意义。该研究构建了基于LPWAN（Low-Power Wide-Area Network，低功耗广域网）物联网与专家系统的果园精准灌溉系统，实现果园环境信息的远程监测，依据专家知识，结合采集的环境数据与降雨预测信息，对灌溉装置进行远程控制，实现果园的精准灌溉。

1 系统结构设计

1.1 系统结构

系统由终端传感器、灌溉装置及控制模块、通信模块、云服务器及专家系统、数据库和用户终端组成，如图1所示。节点根据数据采集信号实时采集果园环境数据，通信模块通过低功耗广域网将数据传输到云服务器，经分析处理后存储于数据库。……