以遠距離wifi模組為基礎的遠程監測節水灌溉系統，農業智能灌溉節水系統它可以遠程監測現場環境的溫度、濕度、以及通過云傳輸的數據進行分析，可自動控制內部環境參數、施肥、灌溉等設備；同時，還可通過手機、串口、微機及其他用戶終端動態地將監控信息推給管理者，通過分析采集信息控制灌水量。通過對終端的多樣化，為農業生產現場環境的信息化提供了更大的方便，智能化的遠程監測，主要是依靠信息感知技術、網絡通訊技術、自動控制技術等先進技術。該設計通過遠距離wifi模組WiFi通信技術，在移動開發的物聯網云平臺的基礎上，以PC機作為下位機，對智能農業節水灌溉系統進行了研究。作為終端應用平臺，可以控制灌溉用水的浪費，大大降低了人工成本，實現了無人值守，正確調節環境，實現高效節水。

該系統由5個部分組成，包括硬件設備、單片機模塊、被控器模塊、無線WiFi通信模塊、物聯網云服務器等，它是根據農產品溫度、濕度信息，自動完成實時灌水。感應器利用無線傳感網絡作為農業信息感知的硬件設備，把結果提供給生產者，主要用于收集農業資源的各種信息，如種植過程中的溫濕度、濕度等參數。以STC12C5A60S2作為主控芯片傳輸所采集的數據到微處理器模塊。路由器熱點可以通過遠距離wifi模組WiFi無線模塊連接，實現數據與主芯片間的通信。數據經過路由器的中轉傳送，傳輸到遠端云服務器后，利用平臺進行數據處理和存儲，這樣，農業管理員就可以通過網絡來存儲數據，并進行分析決定，指令以繼電器開關作為智能灌溉系統中的受控終端，LED燈照明進行數據反饋和控制。

這次設計選用了CV520的AP+Station,CV520是一款超低功耗WiFi傳輸模塊，可以在因特網或局域網上進行通訊。運行傳輸性能穩定，傳輸距離遠。遠距離wifi模組包括編碼模塊和高頻發射模塊，其編碼模塊通過遠程管理支持參數設置。頻率發送模塊能夠采集串口設備的數據，通信功能是把TTL電平轉換成符合WiFi無線通信網絡標準的嵌入式模塊，通過異步收發器接口與設備相連。STC12C5A60S2與CV520之間的通信主要是通過帶有TXD端口TXD的P0.0來實現。在STC12C5A60S2上，P0.1可以在CV520端口RXD之間進行數據交換，其中，RXD屬于串行數據接收端口，TXD屬于串行數據發送端口。

單片微機的CPU可直接對I/O口操作，位控功能更是無與倫比。也可用于多種物理量的采集和控制。本系統選用了單片機作為主控器件，由于單片機是為滿足工控要求而設計的，控制功能特別強，數據采集成本低，便于靈活，更適用于本文所設計的主控芯片。在功能方面，本設計以STC12C5A60S2為核心，以高速、低功耗、超強抗干擾為特點的8051單片機，可作為2路D/A使用，該芯片在電路設計、軟件設計等方面尤其方便，且匯編程序簡單。

傳感模塊包括溫濕度傳感器和土壤濕度傳感器。綜合考慮性能及試驗結果的準確性等，選用DHT11型溫度傳感器。DHT11數字傳感器由一個電阻型感濕器和一個NTC溫度傳感器組成，與一臺高性能的8位微控制器相連。傳感易受多種因素的影響，但DHT11是一款穩定的溫、濕度傳感器，響應時間短，同時滿足了本設計的實時要求。測土水分傳感器又稱土壤水分傳感器，主要用于測定土壤相對含水率，即土壤含水率占田間持水量的百分率，不同作物的相對含水率有差異。該傳感器具有測量精度高、性能好、響應速度快、數據傳輸效率高等優點，在該系統中具有不可替代的重要作用。應用FDR頻域反射原理，利用電磁波在介質中的傳播頻率測量土壤介電常數。由于要在土壤中長期埋藏，故采用不銹鋼針和防水探頭組成的監測系統，對表土及深層土壤進行在線監測。其工作原理是：傳感器插入土壤后，輸出電壓隨土壤濕度的增加而增加，本設計采用分叉設計，便于插土。感應器探測器a,b是由兩個長度為160mm、直徑5mm、相間55mm的不銹鋼棒組成。

灌水模塊是本設計的一個重要部分，所謂智能灌水，先要具備自動灌水的能力，通過數據分析，什么時候要開水泵，什么時候要開水泵，什么時候要關上水泵，停止灌溉。水平潛水電泵作為潛水泵的一種，具有體積小、攜帶方便等優點，可廣泛用于農業生產。它主要用于高山區的農田灌溉和人畜用水。但在實際中卻要考慮到自然因素的影響，泵的工作環境有：額定電壓110V、高電壓137V、低電壓77V;(2)在240KPa的壓力下保壓1min無漏氣現象。該設計中，水泵模塊的電壓為5V，利用LED指示燈判斷水泵運行是否正常。

電源均采用5V直流電源，但所述電源有2個接口，1V電壓1V,1V電壓1V,1V電壓1V，便于多種設備供電。直接使用USB直流電源供電，為使電源電路設計能更方便，利用電腦適配器USB接口直接接通電源，其成本也比較低廉。確保電源穩定在5V輸出，使系統更穩定，通過紅光LED燈可以清楚地看到電源已供電。在WiFi技術的基礎上，設計了一套智能灌溉系統，將這些不同的元件結合起來，各部件各有不同的功能，缺一不可，把各個部件連接起來，組成一個整體控制系統，當設計總電路圖時，整個電路通過電源模塊通電，再通過CV520各管腳進行工作，將LED燈、水泵模塊、溫度傳感器模塊等分別連接起來，旨在通過WiFi模塊控制、編碼編寫、通過模塊串接，利用遠距離wifi模組WiFi組網技術實現智能灌溉系統。

遠距離wifi模組WiFi傳輸程序的設計分成了三部分。初始化，每當看到云平臺上的設備狀態為“脫機”時，它表示沒有連接無線網絡，需要重新配置，正確輸入WiFi名稱和WiFi密碼。第二，掃描網絡。看見收發號碼不斷變化，表明聯接成功，判斷是否有農業感測網絡節點數據上傳至上位機，若有則建立通道傳送通道，則不接接。單片微機開機后，通過TTL接口加入指定的WiFi網絡，將各傳感器采集到的數據傳送至接口。設置WiFi網絡，并與之通信。在發現合適的WiFi網絡后，傳感器將采集到的數據傳送給上位機和云平臺，如果不能達到標準的環境參數值，就會對相關數據進行處理，判斷是否為自動模式，再反饋給受控設備，并作出反應。

PC上位機即智能灌溉節水系統管理軟件，可直接發出指令操縱整個系統，軟件界面顯示溫、濕度信號的實時變化，并顯示各灌溉閥的執行按鈕，充當灌溉部門對各濕度傳感器的遠程管理工作。采用51單片機增強型STC12C5A60S2芯片，以KeiluVision4C51為開發平臺，是目前常用的嵌入式開發環境，支持C/C++語言開發，C語言編輯效率非常高。依據窗口界面的設定參數，找出適當的端口數目，設定好波特率，設定串口類別的參數。智能化灌溉節水系統的上位機軟件接口主要包括串口傳輸、接收信息、發送信息及數據存儲模塊。上位機給系統發出控制指令，以保證各模塊的正常工作。

把程序下載到單片機后，對系統進行供電。當所有設備接通后，打開串口進行調試，在串口調試成功后，顯示連接成功，可以看到工具上的溫度、土壤濕度、光照強度等資料。以串口工具為例，采用主動和手動兩種方式進行設計。為適應不同的環境，設置了閾值。

遠距離監視界面主要是根據網頁編輯而設計的。可手動選擇想要了解的作物的網頁信息，在云平臺上，可通過PC上位機控制，在任何時候都能對作物進行實時監控，實現應用界面的一致性；例如，對4種不同作物進行監控，在界面上可以清晰地看到不同作物的環境參數變化。

遠程設備控制部分的狀態可通過按鈕實時反映。油泵打開時，按鈕上的紅色指示燈亮，紅色燈熄滅時是關機。在自動模式下，按鈕的綠燈將被打開，綠燈熄滅時將處于手動模式。通過對PC上位機和平臺的網頁端的測試發現，在多次測試后發現按鈕的狀態變化為1s延遲，實際情況還需根據網速確定。

該系統以STC12C5A60S2為核心，利用遠距離wifi模組CV520和云平臺的特性，設計了一種基于WiFi技術和物聯網感應的智能農業實時監測系統。將各種傳感器探測到的數據上傳到云平臺上，并實時上傳數據，使用戶能夠隨時查看參數數據，監測農業生產環境，實現農業灌溉自動化。通過實驗證明，該系統解決了傳統灌溉水資源浪費大、穩定性差的問題，完全符合實用、開放、便捷的設計原則，大大優化了水資源的配置。