基于Zigbee的无线农田测控系统

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摘要:提出并实现了基于Zigbee 技术的无线农田测控系统的设计方案,该系统以Jennic公司生产的Zigbee 无线徽型控制器
JN5121-M02模块为核心,给出了系统的硬件和软件的实现方案。本系统可完成对农田内测量区域的各个环境参数的采集，
并可对灌溉阀门等设备进行控制,具有重要的应用价值。
关键词: Zigbee技术;无线通信; JN5121
引言
农业信息数据传输具有需要数据采集或监控的网点多、要
8 t% y9 w% m! }求传输的数据量不大且要求设备成本低、数据传输可靠性高、
9 F5 W- V/ Y/ C# s安全性高、设备体积很小、不便放置较大的充电电池或者电源
模块、用电池供电、地形复杂、监测点多、需要较大的网络覆盖
等特点。另外,现有移动网络的覆盖盲区,使用现存移动网络进
行低数据量传输的遥测遥控系统效果差或成本太高。因此,要.
' f) i% I2 s* J8 s选择- -种 合适的传输标准，实现并得到最好性价比的无线传输
2 v( \: _& ?$ J' Y* I4 ?3 g- m' \系统。而Zigbee技术具有低功耗通信可靠、网络容量大、数据
% C+ t+ R  g1 }9 j& `安全等优点，它在这些方面提供了较完美的解决方案。
' W! P1 M9 h" K+ Y1Zigbee技术简介
Zigbee是一种新兴的短距离、低速率无线网络技术,它是
; _# P, }# n! n% W一种介于无线标记技术和蓝才之问的技术提案，主要于近距离
无线连接。Zigbee 协议是基于IEEE批准通过的802.15.4无线
标准研制开发的,有关组网.安全和应用软件方面的技术标准。
& F# E' \* P% F. RIEEE仅处理低级MAC层和物理层协议, ZigBee联盟对其网络
- [: \$ K: ?- L- y7 d$ O层协议和API进行了标准化。
6 o5 I- Z/ G1 uZigbee技术具备了强大的设备联网功能，它支持星型结
构、网状结构(Mesh)和簇状结构(Cluster tree)三种主要的自组织
  _; Q9 C# x6 b. E0 [' g5 q5 h无线网络类型，特别是网状结构,它具有很强的网络健壮性和
系统可靠性。Zigbee采用了CSMA-CA的碰撞避免机制，同时为
" T  K4 X; U% H8 K8 a! X需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙，避免了发送数据时
6 u# R6 B" G+ L; \8 u1 _的竞争和冲突。MAC层采用了完全确认的数据传输机制,每个
发送的数据包都必须等待接收方的确认信急。Zigbee 采用的是
  W( p: `  D4 l- u& L直接序列扩频(Direet Sequence Spread Spectrum)技术,可使用的
( r! L9 @9 q, u3 @; z0 g
频段有三个分别是2. 4CHz的ISM频段、欧洲的868MHz频段
  M7 d4 v5 l( G7 l及美国的915MHz频段。不同频段可使用的信道数分别是16,
10,1个。Zighee 的传输速率介于20-250Kbps之间，具有低速
率、低功耗高链接数、传输距离远等优点。因此将Zigbee技术
0 ^, G7 G4 P. M应用在传感器网络(Sensor Network).上,具有相当大的优势。
2无线农田测控系统的构成
& a' e) ^* P0 d) x; Z; Z3 w# V$ I本无线农田测控系统原理架构图示于图1,该系统由测控
- Y7 x  l1 n1 ^5 e& |/ a- j主机和测控子机组成。通过将子机放置在需要测量的区域和被
" J5 T7 Z8 B5 N( ?, C控设备附近，实线对该区域内各个农业参数的实时数据采集和
/ S& x, L; z+ ~' j; S6 {测量以及对被控设备的实时控制。操作人员可以通过于采集控
7 j0 n& b" U% l) J制主机相连的上位机实现对各个子机工作的控制。
' K: S6 n1 V1 N- P% k# a该系统可监控子机数目最多可达254个,采集控制范围可
3 E/ j( Y1 ?6 A& [/ {以覆盖整个农田。


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Zigbee是一种新兴的短距离、低速率无线网络技术