農業是一個國家的經濟命脈，國家的發展離不開農業的發展。我國作為農業大國之一，隨著農業的發展，農業用水占比也越來越高。并且我國目前農業上的灌溉主要還是以傳統的人工灌溉為主。傳統的人工灌溉主要有3大缺點：

灌溉人工成本高；

人工灌溉不容易掌控用水量，容易造成灌溉不充分或過量灌溉；

人員活動避免不了影響和破壞農作物的生長。

為了降低人工成本，合理地利用水資源，同時提高作物生長的環境質量，那就必須對傳統的灌溉方法進行改進，將科技應用到農業灌溉上。本文簡要介紹無線串口模塊的無線喚醒在灌溉系統上的應用原理。

隨著無線串口模塊的應用越來越廣發，越來越多的公司在自己的無線串口模塊上面添加了無線喚醒的功能。成都億佰特電子科技有限公司，絕大部分無線串口模塊都帶有無線喚醒這一功能，如E32-433T30S，E31-T50S2，E30-T100S2等

圖 1 具備無線喚醒功能的串口模塊（來自成都億佰特電子科技有限公司官網）

無線喚醒，也可以理解為空中喚醒（英文名叫Wake On Radio），顧名思義，通過無線的手段喚醒處于休眠的節點模塊。簡單介紹下原理：喚醒方在發射有效數據前加一段較長的前導碼；被喚醒方周期性地起來監聽空中的無線信號，一旦捕捉到正確的前導碼則進入接收數據狀態，若一無所獲則立即進入休眠，等待下一次的喚醒監聽。為了保證每次都能正常喚醒被喚醒方，喚醒方發射前導碼的時間應略大于被喚醒方醒來的時間間隔。如下圖所示:

圖 2無應答無線喚醒示意圖（來自LoRa官方AN文檔《LoraLowEnergyDesign_STD.pdf》）

同樣地，若被喚醒方需應答喚醒方，則如下圖所示:

圖 3帶應答無線喚醒示意圖（來自LoRa官方AN文檔《LoraLowEnergyDesign_STD.pdf》）

將無線喚醒應用到農業灌溉系統，整個系統網絡主要由多個節點、網關、主機端服務器、用戶端組成，以實現遠程操作、掌握農作物當前環境狀態、合理灌溉。以成都億佰特電子科技有限公司的E31-T50S2為例進行介紹。節點主要由主控制設備、E31-T50S2、各類控制器、溫度傳感器、土壤水分傳感器、液位傳感器等組成，如下圖所示:

網關模塊主要由主控制芯片、無線串口模塊E31-T50S2（或類似的大功率模塊）等組成，也起到了轉發中繼的作用。網關所處的位置離各個節點位置（各個大棚等）的距離大概相同。當然如果在比較小的網絡里，也可以將網關部分取締。

主機端服務器主要由主控制設備、無線串口模塊E31-T50S2（或類似的大功率模塊）、計算機、系統軟件等組成。

用戶端利用各種終端設備，通過互聯網與主機端服務器聯系起來。

整個系統網絡如上所述，當工作人員需要知道農作物當前所處環境的狀態，則控制主機端無線串口模塊向空中發出詢問命令信號。當網關收到正確的詢問命令信號，則向空中發出一段長度適宜的前導碼+詢問命令信號。當節點無線串口模塊監聽到正確的前導碼，則進入正常工作狀態，接收詢問命令信號。而后將主控制設備存儲的溫度、土壤水分、液位等信息集成應答信號發射到空中，發射完成后轉換到周期性喚醒監聽狀態。當網關收到正確的應答信號后，將應答信號轉發給主機端服務器。工作人員可以通過終端軟件查看農作物當前所處環境的狀態，如下圖所示:

當工作人員確認需進行灌溉，則控制主機端向空中發出操作命令信號。當網關收到正確的操作命令信號，則向空中發出一段長度適宜的前導碼+操作命令信號。當節點無線串口模塊監聽到正確的前導碼，則進入正常工作狀態，接收操作命令信號，并通過串口傳輸信號，傳輸完成后則進入周期性喚醒狀態。主控制設備通過串口得到來自無線串口模塊的信號，分析處理，控制各類設備完成灌溉的操作，如下圖所示:

目前，該類系統的難點就是節點整體的低功耗。其中節點的無線部分已經很好地達到了這一目的。隨著物聯網科技以及新型能源的不斷發展，這類灌溉系統會更加完善。

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審核編輯：湯梓紅