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)計與實現(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(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，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），整個無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由終端節(jié)點、路由節(jié)點及網(wǎng)關(guān)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(nóng)田區(qū)域，終端節(jié)點只負(fù)責(zé)采集與傳輸農(nóng)田相關(guān)信息，路由節(jié)點不僅負(fù)責(zé)采集與傳輸信息，同時需要負(fù)責(zé)中轉(zhuǎn)終端節(jié)點的信息。網(wǎng)關(guān)節(jié)點由ARM9、ZigBee和GPS等模塊構(gòu)成，作為整個傳感器網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)者，負(fù)責(zé)接收路由節(jié)點與終端節(jié)點信息，并對其進(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)計了嵌入式ZigBee網(wǎng)絡(luò)農(nóng)田信息監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)了農(nóng)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(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，系統(tǒng)對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)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(nóng)田中的部署有效合理，且經(jīng)濟(jì)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(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(nóng)田區(qū)域進(jìn)行精確定位，進(jìn)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(wǎng)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(nóng)場農(nóng)科所的麥田進(jìn)行了相關(guān)試驗，通過對試驗結(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)計合理，適用于對多種大范圍農(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