ASP.NET-based Design and Implementation of Remote Monitoring and Control System for Litchi Orchard Irrigation
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摘要: 为了实现荔枝园环境的远程监控和智能化管理，设计了基于ASP.NET技术的荔枝园智能灌溉远程监控系统，包括终端监控设备、网关和网络监控系统。终端监控设备定时采集荔枝园的温度、湿度和土壤含水率等环境信息，通过Zigbee无线通信技术传输到网关，网关通过互联网将环境数据传输到网络监控系统，网络监控系统基于B/S模式，运用ASP.NET技术，实时显示荔枝园环境参数以及做出智能灌溉决策。用户可以通过系统实时掌握荔枝园的土壤环境信息、各个节点剩余能量、控制灌溉状况和学习荔枝种植知识。试验表明，系统在荔枝园中的平均丢包率仅为3.87%，通信效果良好；当环境信息超出正常范围时，系统会向果农发出预警信号；通过智能灌溉方法，使得灌溉区域土壤含水率平均值为17.85%，高于荔枝生长的最佳土壤含水率的下限，满足荔枝生长的要求。系统运行稳定，界面友好，操作简单，能够实现远程实时监控荔枝园环境并及时做出智能灌溉决策。Abstract: For remote monitoring and intelligent managing the irrigation at litchi orchards, a computerized system based on ASP.NET technology was designed and tested for implementation. The systemconsisted of sensing terminals, computer gateway, and networking. The sensing devices collected data on ambient temperature and humidity, moisture content in soil, and other relevant information at the orchard, transmitted them through the gateway using Zigbee wireless communication technology, and reached the network via Internet for data analysis and work order execution. On a B/S mode, the ASP.NET-basedsystem displayed real time measurements and made decision for a controlled irrigation at the orchard. Being user-friendly, the control system could be easily mastered with training. All information on the soil, environment, residual energy at every node, as well as litchi cultivation was instantaneously available on the computer. Test runs on the system showed an average packet loss rate at merely 3.87% with accurate and effective communication. Whenever a monitoring datum was out of its control range, a warning signal would be sent. The intelligent irrigation management by this system allowed the average moisture in the soil at the orchard maintain at 17.85%, which was slightly above the minimumrequired for a proper plant growth. Thus, this newly established system appeared to be reliable, stable, user-friendly, water-conserving, and easy to operatewith its remote, real-time monitoring, precise control, and intelligent decision-making functions for the orchard irrigation.
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Key words:
- irrigation /
- ASP.NET technology /
- monitoring system /
- remote /
- intelligent /
- litchi orchard
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图 4 荔枝园实时环境信息数据包的数据格式
Figure 4. Data format of real-time measurements onlitchi orchard
图 5 服务器模块和网关间的数据交互方式
Figure 5. Data interaction mode between server module and gateway
表 1 荔枝园环境信息
Table 1. Environmental information onlitchi orchard
列名 数据类型 允许为空 说明 nod int 否 节点号（主键） typ varchar(50) 是 节点类型 tim varchar(50) 是 时间 pac varchar(50) 是 数据包号 tem varchar(50) 是 温度 hum varchar(50) 是 湿度 lx varchar(50) 是 光照度 wat varchar(50) 是 土壤含水率 bat varchar(50) 是 电池电压 sam int 是 监测周期 sol varchar(50) 是 电磁阀状态 auto varchar(50) 是 是否自动控制电磁阀 
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表 2 荔枝园环境信息上下限
Table 2. Upper and lower limits on control conditions forlitchi orchard
列名 数据类型 允许为空 说明 nod int 否 节点号（主键） typ varchar(50) 是 节点类型 tu varchar(50) 是 温度上限 td varchar(50) 是 温度下限 hu varchar(50) 是 湿度上限 hd varchar(50) 是 湿度下限 lu varchar(50) 是 光照度上限 ld varchar(50) 是 光照度下限 wu varchar(50) 是 土壤含水率上限 wd varchar(50) 是 土壤含水率下限 bat varchar(50) 是 电池电压下限
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表 3 用户信息
Table 3. User information
列名 数据类型 允许为空 说明 user varchar(50) 否 用户名（主键） pass varchar(50) 否 用户密码 type varchar(50) 否 用户类型
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表 4 网络丢包率统计
Table 4. Statistics on network’s packet loss
节点编号 发送数据包数/个 接收数据包数/个 丢包率/% 节点1 720 701 2.63 节点2 720 698 3.05 节点3 720 690 4.17 节点4 720 695 3.47 节点5 720 695 3.47 节点6 720 697 3.19 节点7 720 691 4.03 节点8 720 699 2.91 节点9 720 693 3.75 平均 720 695.44 3.41
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