zigbee技术在农林业中的应用研究

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1、第11期总第233期农业科技与装备No．11TotalNo．2332013年11月culturalScience&TechnologyandEquipmentNov．2013ZigBee技术在农林业中的应用研究王健，张月明，苑九海，姜博文，盛天杨(东北林业大学，哈尔滨150040)摘要：设计一个基于ZigBee技术的农林业生产环境监测系统。系统采用太阳能电池供电，利用ZigBee技术将传感器采集到的与农林业生产环境相关的数据通过无线网络传输给上位机。该系统的应用可为农林业环境质量评价、农林业环境质量变化趋势预测

2、提供实时、准确的数据。关键词：ZigBee；无线传感网络；传感器；农林业中图分类号：TP393．17文献标识码：A文章编号：1674—1161(2013)11-0025—04随着经济的飞速发展。城市工业污染逐渐向农村转移；同时，农林业自身的开发项目，如荒地开垦、牧场改造、牧场开发和新型农业化学品的研制与使用等，使我国农林资源13益减少，草地生态系统破坏、大气污染、水质污染、土壤退化污染等问题层出不穷。农林业生产环境恶化的趋势亟需得到遏制，为此，必须采取有效措施保护有限的农林资源，建立完善的农林业生产环境监测系统

3、。以全面掌握农林业生产环境的◇15动态变化，预测其发展趋势，定期提供动态监测数据，协调嚣路由嚣终端设备为农林业资源的管理和合理利用提供决策依据。图1系统构成框架图1农林业生产环境监测系统方案概述Figure1Framediagramofsystemcomposition监测是指数据采集、传输、储存、分析处理的过程网络的传输和控制中心．还要在指定的湿地内安装若在时间上的循环。农林业生产环境监测工作量大，涉干路由器和无线传感器终端节点．对监测区域内的气及的范围及内容广泛，监测指标包括气象指标、水文象指标、水文指标、

4、土地指标进行实时数据采集并对指标及土壤指标，需要的传感器有温度、湿度、风向、数据进行简单处理，再利用ZigBee无线技术发送到风速、降水量、蒸发量、二氧化碳浓度、有毒气体浓度、协闶器上，协调器通过RS485通信接口把经过简单溶解氧、pH值及日照和辐射强度等，监测数据要求具处理的数据发送给上位机，进而将数据传送到数据库有连续性、可比性、准确性。因此，农林业生产环境监电保存。测网点的布局要求很高，加上监澳0环境地形复杂，数2农林业生产环境监测系统硬件设计据传输也是要考虑的问题。协调器、路由器及终端节点的微控制器单元

5、与射ZigBee技术具有适于农林业生产环境监测的特频单元的芯片选择是系统硬件设计的关键问题。系统点：1)实现数据的无线传输；2)同时进行多网点数选用ZigBee新一代SOC芯片CC2530作为协调器、据采集或监控；3)数据传输可靠性高，设备体积很路由器和终端节点的核心．结合完全集成的、高性能小，可电池供电；4)适用于地形复杂、监测点多、现有的RF收发器与8051微处理器．8kB的RAM，321641移动网络存在盲区的区域。基于ZigBee技术的农林128／256kB闪存，以及其他强大的支持功能和外设。业生产环境

6、监测系统框架如图1所示。系统可提供101dB的链路质量。优秀的接收器灵敏ZigBee无线传感网络需要一个协调器作为整个度和健壮的抗干扰性，4种供电模式，多种闪存容量，以及一套广泛的外设集。除了支持一般的低功耗无线收稿日期：2013—09—15通信．CC2530还可以配备TI的一个标准兼容或专有作者简介：王健(1976一)，男，博士，副教授，研究生导师，从的网络协议栈来简化开发。协调器硬件设计如图2所事物联网、信号与信息处理等方面的研究工作。26农业科技与装备2013年11月示。路由器和终端设备节点由数据采集、数

7、据处理、数感器网络。ZigBee2007／PRO是最新功能ZigBee协议据传输、电源供电等功能模块组成，其原理框图如图栈产品．具有更好的互操作性，在节点密度管理、数据3所示。负荷管理、频率捷变等方面有重大进步，支持网状网数据采集主要通过不同种类的传感器对监测环络。且功耗低。系统开发环境是IAREmbeddedworkbench，使用C语言进行模块化编程。系统中协调器和终端节点的设计很关键。路由器采用终端节点设计，只需在编译时选择路由功能就可以正常工作。协调器和终端节点的程序需要调用ZigBee协议栈的API应

8、用程序接口函数，实现网络管理层的设备初始化、网络启动、网络配置以及路由等功能。协调器的程序流程图如图4所示。协调器通电后，对整个系统进行初始化，然后组图2协调器硬件设计Figure2Thecoordinatorhardwaredesign天线射频擞单元传感蕞覆][器模块徽控时钟钭器模块单元_面显示s0c芯片太阳能电源模块图3路由器和终端设备硬件设计Figure3Routersandte