為了加快農業生產的數字化和資訊化的發展，提高農田灌溉中的生產效率，採用微控制器技術、ZigBee 以及組態等技術設計開發了一種遠端灌溉監控控制系統。該系統由監控計算機、主控制器、分控制器等組成。分控制器由感測器、電源模組、太陽能電池板、電磁閥組成，通過感測器把現場的池塊溫度、土壤含水率、池塊水位採集回來，將資料打包後通過 GPRS 傳送到監控終端的上位機 ; 上位機軟體接收並處理資料，根據相應的預設引數和採集回來的引數，傳送相應的命令給現場。該系統能夠控制電磁閥的動作，連續執行未發生故障，可實現無人值守的遠端灌溉監控。
方法/步驟
一、概述
現在的農業灌溉都是採用噴灌、滴灌、微灌等技術方法，需要手動對監控現場的情況進行控制，而且需要另外的網路構建與佈線，成本較高。隨著經濟社會的發展，需要一種自動、科學的灌溉系統來控制灌溉。為此 設計一種基於 ZigBee 和 STC12C5A60S2的自動灌溉系統，在監控中心通過上位機可以看到現場的資料，同時會根據農業各個生長期的需水情況，自動傳送命令控制電磁閥的動作。綜合來看，該系統成本低，與傳統的控制系統相比更加智慧。
2、需求分析
目前，國內大部分微灌系統都是採用有線方式來採集和傳遞墒情資訊。這種方式不僅構建起來現場佈線麻煩，而且管理維護也不方便、組網方式也不靈活，並且農田的面積大的話，佈線費用的造價也比無線的方式昂貴。
另有提出用GSM/GPRS，CDMA等無線通訊模組來傳遞資訊，但GSM/GPRS無線通訊模組價格比較高，使用要收費，且需要藉助於公用通訊網，考慮到農場均在偏遠地帶，多處接收不到訊號，可行性不大，還有的提出了點對點的近距離無線通訊模組，其組網效能不佳，也不能大規模組網。
本系統運用目前發展迅猛的新通訊技術-ZigBee，再加上原有的IP modem合併成為帶GPRS的ZigBee無線通訊產品，只需匯聚點藉助公用通訊網的支撐，低功耗，分佈面積廣，在作物種植區中組網便捷，且建網成本低，適合用在微灌測控系統中，用來完成墒情資訊的採集和傳遞，以及控制電磁閥動作，從而完成整個微灌控制的過程。
二、系統的結構及工作原理
系統由上位機和下位機組成，總體結構圖如圖 1 所示。其中，上位機安裝了組態軟體伺服器，負責接;收發回來的資料和傳送相應的命令 下位機由閘道器和節點組成。其中，節點是由電源模組、ZigBee 模組、感測器、太陽能板、電磁閥等部分組成。在稻田池塊處放置節點，根據水稻生長時期和土壤狀況確定感測器埋設深度，實時監測池塊變化。設計時，在池塊中佈置 8 個節點，閘道器與節點中採用 ZigBee 樹狀網路通訊，閘道器與上位機採用 GPRS 通訊，系統閘道器和節點都通過太陽能板供電。
節點實時採集感測器的數值，經 ZigBee 傳輸到閘道器，資料實時顯示在組態屏上，閘道器將資料融合後由GPＲS 傳送到上位機。上位機軟體接收並處理資料，根據相應的預設引數和採集回來的引數，會自動控制電磁閥啟停功能。同時，閘道器還可以監測電池電量的引數，並傳送至上位機。
Zigbee傳輸網路
前端採用才茂CM210 ZigBee模組，通過232/485（端子介面）和採集器相連線，ZigBee作為一種無線連線，可工作在2. 4 GHz的傳輸速率。該型號裝置一般為終端節點，完成資訊的傳送和接收。
ZigBee中心節點採用才茂CM3161 ZigBee+GPRS模組，該模組集成了Zigbee+GPRS，中心節點收到的資料可以通過串列埠直接是輸出到伺服器上（前端與伺服器的距離較近）；還可有通過GPRS把其收到的資料傳送的遠端的伺服器上，GPRS部分採用國際標準TCP/IP通訊協議，且兩種方式都是實現資料透明傳輸功能。省去了每個終端的GPRS模組，只需要一箇中心節點，節約了成本。
三、方案特點
1、本地採用ZigBee無線組網，裝置投入成本低，網路使用零資費，為整個專案節省大量的費用支出、裝置配置操作簡單，易懂，所有模組能夠完成自組網能力，故障自愈，低功耗，穩定；
2、採用本地大面積ZigBee組網彙集通過少量GPRS廣域網實現遠端集中監控管理，即保證了網路穩定也同時有效降低了成本；
3、CM210系列除了RS232/485通訊介面外還有自帶的模擬採集和數字I/O，採用標準MODBUS方式通訊可方便客戶直接在裝置上擴充套件應用，節省控制盒資料採集終端成本；
4、CM210系列專為野外無人值守、工作環境惡劣等場合設計，特別適合灌溉等野外監控系統應用；
5、CM210廣域傳輸部分支援公網、APN、VPDN等組網方式，同時支援主備中心、多中心、多種啟用和上下線等應用方便客戶根據自己需求進行選擇，同時支援遠端配置，方便後期維護。
四、方案效益
隨著物聯網、工業無線通訊等相關學科發展，農業灌排通過引用相關領域新產品、新技術實現了資料監測、傳輸、管理、預警、應急指揮的智慧化。基於ZigBeee技術智慧灌溉系統的研發與應用，在實現節約灌溉、智慧灌溉、高效灌溉的同時，不僅可以提高水資源利用率，緩解水資源日趨緊張的矛盾，還可以增加農作物的產量，降低農產品的成本。基於感測器技術的智慧灌溉系統將是中國未來發展高效農業和精細農業的必由之路。