基于无线传感网络的果园环境实时监控系统设计

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1、基于无线传感网络的果园环境实时监控系统设计摘要：针对传统果园环境状况的监测过程复杂、实时性差等缺点，设计了一种基于传感网络的果园实时监控管理系统，可对果园温度、CO2浓度、光照强度、土壤湿度进行动态监测。该系统利用无线传感器节点把采集的果园数据通过Zigbee技术传输到控制系统，然后进行数据分析与处理，最后将结果直观反映给管理者。还实现了基于远程监控的多传感器融合系统。硬件设计包括单片机、传感器的设计及射频芯片组网实现远程通讯，试验证明该系统稳定，能够达到预期目的。该系统还能扩展更多参数指标，满足果园管理的需要。关键词：果园环境；传感网络；Z

2、igbee；实时监控中图分类号：S126；TP277.2文献标识码:A文章编号:0439-811421-4469-04TheDesignofReal-timeMonitoringSystemforOrchardEnvironmentbasedonWirelessSensorNetworksLIUYan-de，WUTaoAbstract：AmonitoringsystembasedonthesensornetworksandtransfertechnologyofZigbeewasdesignedfororchardenvironmentalf

3、actorssuchastemperature,Carbondioxideconcentrations，lightintensity，soilhumidityandsoon.ThedatasweretransferredfromorchardtothecontrollersystemNiathesensorbyusingZigbeetechno1ogy.Thefinalresultswerepresentedtothemanageroforchard.Itrealizedthemulti—sensorfusionsystembasedonre

4、motemonitoring.Thesystemhardwareunitincludedmicrocontroller，sensordesignandRFchip,theexperimentsprovedthatthesystemwasstable，couldmeettheexpectedpurpose.Italsocouldexpandmoreindexesandmeettheneedoforchardmanagement.Keywords：orchardenvironment；sensornetwork；Zigbee；real—timem

5、onitoring随着现代信息技术、通讯技术、农业技术等一系列高新技术的高速发展，推进了农业物联网时代的来临。所谓农业物联网，即通过各种信息传感设备，采集各种农业生产需要的信息，与互联网结合形成的一个巨大网络。最终实现所有物品与网络的连接，方便识别、管理和控制。无线传感网络是集信息采集、信息传递、信息处理于一体的综合智能信息系统［1］。果园环境是直接影响果树产量的重要因素之一。只有在最佳的环境条件下，果树的品种优势才能充分发挥。随着规模化、智能化、精细化农业的发展，对果园参数实时监控日益显著。在果园中引入Zigbee技术后，以其灵活而强大的组

6、网功能，可以实现对果树环境状况进行动态监控；达到满足果树的营养需求、节约用水、监测果树病虫害的目的，最终实现果树栽培中各项关键参数更精确的控制。1总体设计选取几个典型果园环境参数进行远程监测，如CO2含量、温度、光照强度、土壤含水量。传感器采集的数据经过放大和A/D转化被微处理器接收，微处理器与射频芯片进行通讯，最终通过可视化平台将信息传递给果园管理者，达到对果园数据远程监控的目的。本设计包括硬件设计与软件设计，从果树信息采集、信息处理、信息传输、信息反馈等步骤到精确、实时、直观地对果园数字化监测管理［2］。果园远程在线监测实现简图见图1。2

7、硬件设计硬件设计由5个主要模块组成：数据采集模块、微处理器模块、无线通讯模块、太阳能供电模块、可视化软件平台。其中各种传感器及芯片的选用从低碳、节能、体积小、使用简单等角度考虑。硬件设计如图2。2.1传感器系统选用型号为BMG—C02-NDIR的传感器，该传感器适用于果园CO2浓度检测系统，具有性能稳定、精度高、寿命长、维护少及能抵抗高湿度的果园环境等特点。测量量程为0〜2%。，监测分辨率为±0.01%0，工作电压为24V，工作温度0~50°C。接线方式1脚接24V，2脚接GND，3脚接输出+，4脚接输出一。系统选用的DS18B20温度传感器

8、是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器。其具有独特的单线接线方式，支持多点组网以及不需要任何的外围元件。温度范围一55-125°C,精度为土