基于嵌入式ZigBee網(wǎng)絡(luò)的農(nóng)田信息監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、農(nóng)田信息采集是現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)和數(shù)字化農(nóng)業(yè)的研究基礎(chǔ)。其主要內(nèi)容是對(duì)農(nóng)田地理環(huán)境、土壤結(jié)構(gòu)、氣候參數(shù)和農(nóng)作物生長狀況等信息，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)、精確及實(shí)時(shí)監(jiān)測。
　　 ZigBee作為一種新興的雙向無線通信技術(shù)，具有近距離、低復(fù)雜度、自組織、低功耗、低成本、網(wǎng)絡(luò)容量大等特點(diǎn)，非常適合應(yīng)用于數(shù)據(jù)量少、覆蓋范圍較廣、地勢起伏不大、周圍干擾較小的農(nóng)田環(huán)境。
　　 本課題選擇ZigBee組建無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Sensor Net

2、works，WSN），整個(gè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由終端節(jié)點(diǎn)、路由節(jié)點(diǎn)及網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)組成。將路由節(jié)點(diǎn)與終端節(jié)點(diǎn)分布在所需監(jiān)測的農(nóng)田區(qū)域，終端節(jié)點(diǎn)只負(fù)責(zé)采集與傳輸農(nóng)田相關(guān)信息，路由節(jié)點(diǎn)不僅負(fù)責(zé)采集與傳輸信息，同時(shí)需要負(fù)責(zé)中轉(zhuǎn)終端節(jié)點(diǎn)的信息。網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)由ARM9、ZigBee和GPS等模塊構(gòu)成，作為整個(gè)傳感器網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)者，負(fù)責(zé)接收路由節(jié)點(diǎn)與終端節(jié)點(diǎn)信息，并對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的分析處理。
　　 根據(jù)農(nóng)田作物環(huán)境信息的具體需求，結(jié)合嵌入式、無線通信技術(shù)、GP

3、S技術(shù)、ZigBee技術(shù)、傳感器技術(shù)等，設(shè)計(jì)了嵌入式ZigBee網(wǎng)絡(luò)農(nóng)田信息監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)田環(huán)境信息的周期性采集與實(shí)時(shí)查詢。采集與查詢的信息包括農(nóng)田中的空氣溫濕度、光照強(qiáng)度、土壤水分、土壤pH值以及農(nóng)作物生長情況等。同時(shí)，系統(tǒng)對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控，以保證整個(gè)系統(tǒng)正常運(yùn)行。另外，為保證無線傳感器節(jié)點(diǎn)在大范圍農(nóng)田中的部署有效合理，且經(jīng)濟(jì)實(shí)用，分析了節(jié)點(diǎn)放置高度、節(jié)點(diǎn)電池電壓、節(jié)點(diǎn)的有效傳輸距離與接收信號(hào)強(qiáng)度指示（RSSI）之

4、間的關(guān)系，繪出了四者的關(guān)系曲線，最終得出節(jié)點(diǎn)部署時(shí)單個(gè)節(jié)點(diǎn)的有效傳輸距離范圍。通過GPS對(duì)監(jiān)測農(nóng)田區(qū)域進(jìn)行精確定位，進(jìn)一步討論了對(duì)某一監(jiān)測區(qū)域面積全覆蓋時(shí)，采用蜂窩網(wǎng)格方式所需部署節(jié)點(diǎn)的最少個(gè)數(shù)，并得出所求節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)能覆蓋的最大面積。
　　 在江蘇省洪澤農(nóng)場農(nóng)科所的麥田進(jìn)行了相關(guān)試驗(yàn)，通過對(duì)試驗(yàn)結(jié)果以及相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以證明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)合理，適用于對(duì)多種大范圍農(nóng)田進(jìn)行信息監(jiān)測，可為農(nóng)業(yè)管理及決策部門提供有效的依據(jù)。因此，將Zig