我(wǒ)(wǒ)國建設現代化農業是爲了改善農業傳統的耕作方式，用全新的現代科學技術的高效手段，全面推廣科學種田，确保農産品的穩步增收。科學種田就是采用先進的現代科技發展成果，合理地提高農業耕作的精确程度。其主要特征由精準播種，精準灌溉，精準施肥，精準布控，精準收獲和精準管理等構成，因此精确農業技術體(tǐ)系及技術産品的開(kāi)發研究，将成爲促進我(wǒ)(wǒ)國農業科技革命的重大(dà)基礎，在這方面的研究，不僅具有目前的廣闊市場前景，而且具有長久的經濟意義，尤其農田土壤溫、 濕度智能檢測方法的研究與推廣，對水資(zī)源的合理發展和利用最具深遠的影響。

1  常用的農田土壤溫濕度檢測方法

       由于農田土壤環境相對比較複雜(zá)，其物(wù)理特性和 化學成份分(fēn)布具有不均一(yī)性，以及耕種植被的影響，造成土壤中(zhōng)溫、濕度水分(fēn)含量的垂直梯度和水平分(fēn)布的差異，因此，測定土壤溫濕度時要求分(fēn)層和多布點（多次重複）測定，同時爲了掌握土壤溫濕度随時間的變化規律，還要進行周期性測定。人們常用的觀測土壤溫濕度方法有以下(xià)三種。

       ⑴直接測定法：①土壤濕度直接測量：指把土壤水分(fēn)與固體(tǐ)部分(fēn)相分(fēn)離(lí)的方法，包括稱重烘幹法和酒精法，其優點是直接，簡單，但人工(gōng)取土，實驗室分(fēn)析，導緻勞動強度加大(dà)，測定過程費(fèi)時，繁瑣。②土壤溫度直接測量是指用溫度計直接測溫度。優點直觀易讀，但精度難以保證。

       ⑵遙感法與GPS田間定位法，這兩種方法都要将土壤樣品送到實驗室中(zhōng)處理分(fēn)析，耗資(zī)費(fèi)時，不能實現連續時間的檢測，僅能對某一(yī)段時間内土壤的溫濕度進行分(fēn)析。

       ⑶間接測定法：測定反映土壤含水量及溫度的土壤物(wù)理參數或氣體(tǐ)體(tǐ)積的方法，此方法中(zhōng)最常用的是 電(diàn)測法：主要根據土壤水分(fēn)與土壤溶液導電(diàn)性的密切關系測定土壤濕度；利用土壤濕度變化與流經熱敏電(diàn)阻的電(diàn)流變化關系，測定土壤溫度。這種方法操作簡單，儀器低廉，可定點連續測定。但不夠靈敏，在高溫條件下(xià)不準确，且測定過程中(zhōng)需要人工(gōng)觀察，因此布點不可能較多。

       常規的農田土壤濕溫度檢測方法，有的過程繁瑣，操作不便；有的可操作性強，但太過簡單，難以保證精确度；有的耗資(zī)費(fèi)時。且共同缺陷爲缺乏時效性，難以實現對農田環境的實時監控，爲了有效改善常規的檢測技術和監測手段，必須借助現代科學技術的先進成果。

2  基于無線傳感網絡的農田土壤溫濕度智能檢測系統模型

       電(diàn)測法農田土壤溫、濕度檢測技術中(zhōng)，用到了現代溫、濕度傳感器技術，這種測量方法客觀性強，人爲因素影響小(xiǎo)，具有可重複性，可連續測定。并且，該方法借助現代的電(diàn)子技術和通訊技術，可實現自動化檢測，實時監測，爲“智能耕作”，提供了前提，因此，人們可以對電(diàn)測法技術進行改進，将電(diàn)測法中(zhōng)所用的溫、濕度傳感器更換爲現代集信息采集、加工(gōng)和傳遞與一(yī)體(tǐ)的無線智能傳感器節點，利用目前兩種先進的無線通信技術：Zigbee技術和無線傳感器網絡技術，實現多布點，全方位的土壤溫、濕度無線傳感器網絡智能檢測系統。

2.1  ZigBee技術簡介

       ZigBee是一(yī)種新興的近距離(lí)、低複雜(zá)度、低功耗、底數據速率、低成本的無線網絡技術，它主要工(gōng)作在無須注冊的2.4GHzISM頻(pín)段，傳輸範圍在10—75m.ZigBee的基礎是IEEE802.15.4,這是IEEE無線個人區域網工(gōng)作組的一(yī)項标準，被稱作IEEE802.15.4（ZigBee）技術标準。其特點是低功耗、低成本、短時延、網絡容量 大(dà)、信息安全、可靠等優點。ZigBee主要應用在短距離(lí)範圍，且數據傳輸速率不高的各種電(diàn)子設備之間，其典型的傳輸數據類型有周期性數據，間歇性數據和重複性低反應時間數據。

2.2   無線傳感器網絡技術的簡介

       無線傳感器網絡是一(yī)種無中(zhōng)心節點的全分(fēn)布系統，通過随機投放(fàng)的方式，衆多傳感器節點被密集部署于監控區域。這些傳感器節點有傳感器、 數據處理單元和通信模塊，它們通過無線信道相連，自組織地構成網絡系統。傳感器節點借助于其内置的形式多樣傳感器，測量所在周邊環境中(zhōng)的熱、紅外(wài)聲納、雷達和地震波信号，探測包括溫度、濕度、噪聲、光強度、壓力、土壤成分(fēn)、移動物(wù)體(tǐ)的大(dà)小(xiǎo)、速度和方向等衆多人們感興趣的物(wù)理現象。傳感器節點間具有良好的協作能力，通過局部的數據交換來完成全局任務。通過網關，傳感器網絡還可以連接到現有的網絡基礎設施上，從而将采集到的信号回傳給遠程終端用戶使用。

       無線傳感器網絡具有：分(fēn)布式、自組織，拓撲變化，多跳路由，規模大(dà)、密度高，動态性強，應用相關，以數據爲中(zhōng)心，節點能力受限等特征。它作爲一(yī)種無處不在的感知(zhī)技術，廣泛應用于軍事，環境，醫療，家庭和工(gōng)業等領域。

2.3  農田土壤溫濕度智能檢測系統模型

       人們采用先進的ZigBee無線收發技術和無線傳感器網絡技術，作爲農田環境信息智能檢測系統模型的核心部分(fēn)。利用無線傳感器網絡實現農田環境信息（溫度、 濕度、光照等）的采集和傳遞，借助遠程數據處理中(zhōng)心對所收集的數據分(fēn)析和處理，從而實現“科學耕作”目的。

2.3.1  系統需求分(fēn)析

       檢測網絡系統模型建立之前，必須對農田環境的特殊應用要求進行綜合、 細緻的分(fēn)析，充分(fēn)利用有利因素，避免不利因素。基于無線傳感器網絡的農田環境檢測系統模型，具有的典型特征爲：應用環境可知(zhī)性，作物(wù)具有固定的生(shēng)育周期，應用環境有動态變化性，太陽能資(zī)源充足，農田開(kāi)闊、電(diàn)磁幹擾弱且基礎設施少。除此之外(wài)，農機和人的田間作業，以及家畜的活動和各種天氣條件也是系統模型建立過程需要細緻考慮的一(yī)個條件。

2.3.2  系統模型設計

       綜合分(fēn)析上述應用特點，充分(fēn)借鑒國内外(wài)研究的先進成果和經驗，構建的農田土壤溫濕度智能系統模型結構。模型中(zhōng)監測系統由無線傳感器監測網絡和遠程數據處理中(zhōng)心兩部分(fēn)組成（圖1示），無線傳感器監測網絡由分(fēn)布在農田中(zhōng)多個智能傳感器節點組成，實時采集土壤水分(fēn)，溫度參數。基于ZigBee無線通信協議組建Mesh網絡，所有節點數據最終路由到網關節點，由網關節點将全部數據通過GPRS無線通信傳輸方式轉發到遠程數據中(zhōng)心，檢測網絡中(zhōng)的所有節點均可采用太陽能電(diàn)池闆供電(diàn)，遠程數據中(zhōng)心負責數據的接收，存儲和分(fēn)析。

       智能傳感器節點：是一(yī)個微型的嵌入式系統，具有一(yī)定的信息處理能力和通信能力。 網關節點：對網關節點要求處理能力和運行速度都要比傳感器節點強，故可選擇具有豐富片上資(zī)源的ARM微處理器爲核心，根據具體(tǐ)的功能要求，擴展硬件通訊接口，其功能設計，可采用嵌入式Linux操作系統完成定制開(kāi)發。

2.3.3  遠程數據中(zhōng)心實現

        遠程數據中(zhōng)心爲一(yī)台具有固定公網IP地址的計算機，在其上運行的基站數據管理軟件主要功能爲：實現數據的接收，存儲、分(fēn)析和決策，以完成相應的控制過程。其功能模塊可劃分(fēn)爲： 數據接收模塊，數據庫存儲模塊，監測量時間變化分(fēn)析模塊，監測量空間變異分(fēn)析模塊，可設有對其它農機運行控制模塊（如控制灌溉系統無人值守運行）。

3  結束語

       農田環境智能檢測技術是實現科學種田的必要前提，本文在電(diàn)測法的基礎上，采用先進的無線傳感器網絡技術和ZigBee技術對其改進，提出一(yī)種農田土壤溫、濕度信息智能檢測模型，作爲進一(yī)步研究農田環境信息智能檢測技術的有力工(gōng)具，爲科學種田、精細耕作打好基礎。