在蓝莓生长过程中,水分供给直接影响蓝莓的产量和品质,而传统的作物灌溉大多采用人工定时观察进行灌溉决策,或短距离无线采集土壤墒情进行自动灌溉,存在效率低、劳动强度大等问题,无法满足规模化种植的需求。本论文基于物联网技术、彭曼原理、BP神经网络和土壤水分平衡原理,设计了一套蓝莓园智能灌溉系统。该系统由信息采集模块、无线传输模块、智能决策模块和灌溉执行模块组成,其中信息采集模块主要包括土壤水分传感器、气象站和控制器,可实现土壤水分、空气温度、湿度、降雨量、风速和日照时长的实时采集;无线传输模块主要包括网关控制器、433M无线数传电台和4G DTU模块,网关控制器通过433M无线数传电台对数据进行汇聚再通过4G DTU与上位机服务器连接完成数据传输;智能决策模块主要包括灌溉决策和灌溉预报模型,可实现灌溉量的计算及预报;灌溉执行模块主要通过西门子S7-200 PLC完成上位机指令的接收解析和电磁阀的控制,并进行灌溉。本论文具体工作如下:(1)系统方案设计:主要包括系统整体方案设计、传感器布置方案设计和无线传输方案设计,其中通过对蓝莓根系和土壤不同深度土层水分动态的研究,确定传感器的布置方案;通过对主流无线传输技术进行对比,最终确定使用433M无线通信技术进行星型组网完成短距离无线传输,4G技术进行长距离传输。(2)系统硬件选型设计主要对系统信息采集模块、无线传输模块和灌溉执行模块进行选型设计,完成控制器的选型设计、土壤水分传感器的选型、气象站选型、433M无线电台、4G DTU、电磁阀及流量计选型。(3)基于蓝莓需水规律、彭曼公式、BP神经网络、气象预报结合土壤水分平衡公式实现蒸腾量的计算和预测,完成灌溉决策和灌溉预报模型建立,并通过Matlab对预测模型进行仿真分析,试验表明灌溉决策准确、预测结果可靠。(4)系统软件设计主要包括上位机服务器软件设计、下位机控制器软件设计和Android客户端的软件设计,其中基于Visual Studio平台和C#语言并采用C/S架构对上位机服务器进行开发;下位机控制器主要包括Keil软件对单片机进行软件设计和Step7软件对西门子PLC进行软件设计;通过Android Studio平台对Android客户端进行功能设计。结果表明系统能够实时采集土壤水分数据和气象数据并存储、决策及预报,同时能对灌溉设备进行远程控制。(5)在蓝莓种植基地对系统进行了性能测试和整体运行测试,结果表明,系统运行稳定,实时性强、人机交互界面友好、灌溉决策和灌溉预测可靠,能够满足规模化蓝莓种植需求。