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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9 i+ k$ A: w8 ^
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，
1 _- ]$ S1 W) \/ h并可对灌溉阀门等设备进行控制,具有重要的应用价值。
Y9 t, i: L2 ?关键词: Zigbee技术;无线通信; JN5121, j6 z- P$ A/ F* Z: r: M
引言
( L3 z; l$ ]& ]+ K$ d4 Z* J; k农业信息数据传输具有需要数据采集或监控的网点多、要4 Q1 q. [) o9 K' [- Y( T
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、- r2 G, B0 Z. {# O4 P& Y" p, q
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" L3 m. u7 H, l) r8 ^9 _
模块、用电池供电、地形复杂、监测点多、需要较大的网络覆盖0 t8 y2 A X- |2 _) w9 P7 R F
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
4 r0 A( o/ T8 e Z: V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.' B z8 i* J8 `1 l
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0 }6 V# S6 D; o N$ X9 \6 k
系统。而Zigbee技术具有低功耗通信可靠、网络容量大、数据
9 g) \" z1 z) m安全等优点，它在这些方面提供了较完美的解决方案。6 ]2 m" d( R. k
1Zigbee技术简介5 k3 p$ H8 P y. F7 N
Zigbee是一种新兴的短距离、低速率无线网络技术,它是
2 [6 W# F+ D% N9 v! H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3 ~6 Z) l, d" V. P& Z; ]7 E
无线连接。Zigbee 协议是基于IEEE批准通过的802.15.4无线+ H/ r; `" ]1 x1 y$ e7 ?
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。
2 _) d6 _. p6 F- j) Q8 j# b# oIEEE仅处理低级MAC层和物理层协议, ZigBee联盟对其网络
& D; {$ P$ T6 B# m5 a4 @层协议和API进行了标准化。/ M) D9 u+ G& a1 l$ b
Zigbee技术具备了强大的设备联网功能，它支持星型结( w( B4 i" j/ B' |2 z+ J1 P! B
构、网状结构(Mesh)和簇状结构(Cluster tree)三种主要的自组织
6 m) u$ W2 H2 i5 x8 m- \( M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1 @+ Q6 D9 f+ V" q; E* V. {
系统可靠性。Zigbee采用了CSMA-CA的碰撞避免机制，同时为* g' ?3 |8 A/ h
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! ?% Z" K/ Q! j! e/ J' ]- y" G
的竞争和冲突。MAC层采用了完全确认的数据传输机制,每个- Q+ o4 Y/ [) u9 z; D! Y$ F. P9 h: @+ F6 `
发送的数据包都必须等待接收方的确认信急。Zigbee 采用的是4 ` w. Q1 i8 V
直接序列扩频(Direet Sequence Spread Spectrum)技术,可使用的
4 e7 S& D% K, m* z G* D2 o' a2 V$ H+ U2 P. A w3 R- u- M: i
频段有三个分别是2. 4CHz的ISM频段、欧洲的868MHz频段
( O' x" R% r( S' i4 {及美国的915MHz频段。不同频段可使用的信道数分别是16,% v# x7 I; O0 V9 t
10,1个。Zighee 的传输速率介于20-250Kbps之间，具有低速
3 y( u+ b8 r- P+ \2 v/ Y) s- k率、低功耗高链接数、传输距离远等优点。因此将Zigbee技术
0 T" w: y5 V9 q' N, h. m3 Y应用在传感器网络(Sensor Network).上,具有相当大的优势。6 d$ o7 [. o9 P& x" q
2无线农田测控系统的构成2 b. G( \/ @% d; F6 g$ {$ A8 j2 c3 g( |
本无线农田测控系统原理架构图示于图1,该系统由测控% S6 N4 `) D( v( C
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
& a6 ?3 g8 j. m" q L4 `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' Y. s4 O. D4 ?! |
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! [; U0 c1 N# D( I
制主机相连的上位机实现对各个子机工作的控制。
0 U6 i$ F9 T$ A, G0 p该系统可监控子机数目最多可达254个,采集控制范围可. r' K3 w# v1 c1 Y, D/ p5 q
以覆盖整个农田。 K: J. U Z, n& d0 T2 B$ x Y% z
: Y, O$ C q9 D$ f& s/ C2 p" A$ W& P% |; I; H2 l2 N
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发表于 2020-6-4 09:14
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