农业机械学报

作者：张增林，韩萌，韩文霆，郑佳运，杨杰

单位：西北农林科技大学,西北农林科技大学,西北农林科技大学,西北农林科技大学,西北农林科技大学,

关键词：农田土壤;无线地下传感器网络;土壤含水率;节点埋深;节点间水平距离

基金：国家自然科学基金项目（51979233）

为了揭示电磁波信号在农田土壤中的传输特性、科学部署传感器节点，以关中地区农田土壤为研究对象，采用模块化设计思想，将传感器、无线数传、处理器和能量供应等模块集于一体，设计了无线地下传感器网络（Wireless underground sensor networks，WUSN）节点和汇聚节点。采用单因素试验方法，分析了土壤含水率、WUSN节点埋深、节点间水平距离对WUSN节点信号传输的影响，建立了接收信号强度和误码率预测模型。结果表明，当WUSN节点信号在地下垂直方向上传输时，土壤含水率增加2.5个百分点，接收信号强度降低4~6dBm，通信误码率增加3~5个百分点；WUSN节点埋深增加5cm，接收信号强度降低3~5dBm，通信误码率增加3~4.5个百分点。当WUSN节点信号在地下水平方向上传输时，土壤含水率增加2.5个百分点，接收信号强度降低5~7dBm，通信误码率增加4~5个百分点；节点间水平距离在10~90cm范围内，节点间水平距离增加10cm，接收信号强度降低6~8dBm，通信误码率增加6.5~8个百分点；节点间水平距离在90~190cm范围内，节点间水平距离增加10cm，接收信号强度降低约1dBm，通信误码率增加1~1.5个百分点WUSN节点信号在垂直、水平两种传输方向上误码率和接收信号强度预测模型拟合优度R2最高为0.982，均方根误差RMSE为1.7%，拟合优度R2最低为0.942，均方根误差RMSE为5.136dBm。WUSN节点信号在土壤中传输受到土壤含水率、WUSN节点埋深和节点间水平距离的严重影响。

来源：2021年第7期

《农业机械学报》期刊编辑部

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