基于嵌入式ZigBee網絡的農田信息監(jiān)測系統(tǒng)的設計與實現(xiàn).pdf

1、農田信息采集是現(xiàn)代化農業(yè)和數(shù)字化農業(yè)的研究基礎。其主要內容是對農田地理環(huán)境、土壤結構、氣候參數(shù)和農作物生長狀況等信息，實現(xiàn)動態(tài)、精確及實時監(jiān)測。
　　 ZigBee作為一種新興的雙向無線通信技術，具有近距離、低復雜度、自組織、低功耗、低成本、網絡容量大等特點，非常適合應用于數(shù)據(jù)量少、覆蓋范圍較廣、地勢起伏不大、周圍干擾較小的農田環(huán)境。
　　 本課題選擇ZigBee組建無線傳感器網絡（Wireless Sensor Net

2、works，WSN），整個無線傳感器網絡由終端節(jié)點、路由節(jié)點及網關節(jié)點組成。將路由節(jié)點與終端節(jié)點分布在所需監(jiān)測的農田區(qū)域，終端節(jié)點只負責采集與傳輸農田相關信息，路由節(jié)點不僅負責采集與傳輸信息，同時需要負責中轉終端節(jié)點的信息。網關節(jié)點由ARM9、ZigBee和GPS等模塊構成，作為整個傳感器網絡的協(xié)調者，負責接收路由節(jié)點與終端節(jié)點信息，并對其進行相應的分析處理。
　　 根據(jù)農田作物環(huán)境信息的具體需求，結合嵌入式、無線通信技術、GP

3、S技術、ZigBee技術、傳感器技術等，設計了嵌入式ZigBee網絡農田信息監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)了農田環(huán)境信息的周期性采集與實時查詢。采集與查詢的信息包括農田中的空氣溫濕度、光照強度、土壤水分、土壤pH值以及農作物生長情況等。同時，系統(tǒng)對無線傳感器網絡進行實時動態(tài)監(jiān)控，以保證整個系統(tǒng)正常運行。另外，為保證無線傳感器節(jié)點在大范圍農田中的部署有效合理，且經濟實用，分析了節(jié)點放置高度、節(jié)點電池電壓、節(jié)點的有效傳輸距離與接收信號強度指示（RSSI）之

4、間的關系，繪出了四者的關系曲線，最終得出節(jié)點部署時單個節(jié)點的有效傳輸距離范圍。通過GPS對監(jiān)測農田區(qū)域進行精確定位，進一步討論了對某一監(jiān)測區(qū)域面積全覆蓋時，采用蜂窩網格方式所需部署節(jié)點的最少個數(shù)，并得出所求節(jié)點個數(shù)能覆蓋的最大面積。
　　 在江蘇省洪澤農場農科所的麥田進行了相關試驗，通過對試驗結果以及相關數(shù)據(jù)進行分析，可以證明系統(tǒng)的設計合理，適用于對多種大范圍農田進行信息監(jiān)測，可為農業(yè)管理及決策部門提供有效的依據(jù)。因此，將Zig