基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的果園環(huán)境實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：針對(duì)傳統(tǒng)果園環(huán)境狀況的監(jiān)測(cè)過程復(fù)雜、實(shí)時(shí)性差等缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種基于傳感網(wǎng)絡(luò)的果園實(shí)時(shí)監(jiān)控管理系統(tǒng)，可對(duì)果園溫度、ＣＯ２濃度、光照強(qiáng)度、土壤濕度進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。該系統(tǒng)利用無線傳感器節(jié)點(diǎn)把采集的果園數(shù)據(jù)通過Ｚｉｇｂｅｅ技術(shù)傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與處理，最后將結(jié)果直觀反映給管理者。還實(shí)現(xiàn)了基于遠(yuǎn)程監(jiān)控的多傳感器融合系統(tǒng)。硬件設(shè)計(jì)包括單片機(jī)（ＭＳＰ４３０Ｆ１４９）、傳感器的設(shè)計(jì)及射頻芯片（ＣＣ２４２０）組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通訊，試驗(yàn)證明該系統(tǒng)穩(wěn)定，能夠達(dá)到預(yù)期目的。該系統(tǒng)還能擴(kuò)展更多參數(shù)指標(biāo)，滿足果園管理的需要。

關(guān)鍵詞：果園環(huán)境；傳感網(wǎng)絡(luò)；Ｚｉｇｂｅｅ；實(shí)時(shí)監(jiān)控

中圖分類號(hào)：Ｓ１２６；ＴＰ２７７．２文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Ａ文章編號(hào)：0439－８114（２０11）21－4469-04

The Design of Real-time Monitoring System for Orchard Environment based on Wireless Sensor Networks

ＬＩＵ Ｙａｎ－ｄｅ，ＷＵ Ｔａｏ

（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｅａｓｔ Ｃｈｉｎａ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｎａｎｃｈａｎｇ ３３００１３， Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ａ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｓｅｎｓｏｒ ｎｅｔｗｏｒｋｓ ａｎｄ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｚｉｇｂｅｅ ｗａｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｆｏｒ ｏｒｃｈａｒｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｆａｃｔｏｒｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ， Ｃａｒｂｏｎ ｄｉｏｘｉｄｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ， ｌｉｇｈｔ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ， ｓｏｉｌ ｈｕｍｉｄｉｔｙ ａｎｄ ｓｏ ｏｎ． Ｔｈｅ ｄａｔａs ｗｅｒｅ ｔｒａｎｓｆｅｒｒｅｄ ｆｒｏｍ ｏｒｃｈａｒｄ ｔｏ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｓｙｓｔｅｍ Nｉａ ｔｈｅ ｓｅｎｓｏｒ ｂｙ ｕｓｉｎｇ Ｚｉｇｂｅｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ． Ｔｈｅ ｆｉｎａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｗｅｒｅ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｍａｎａｇｅｒ ｏｆ ｏｒｃｈａｒｄ． Ｉｔ ｒｅａｌｉｚｅｄ ｔｈｅ ｍｕｌｔｉ－ｓｅｎｓｏｒ ｆｕｓｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｒｅｍｏｔｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ． Ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｈａｒｄｗａｒｅ ｕｎｉｔ ｉｎｃｌｕｄed ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ（MSP430F149）， ｓｅｎｓｏｒ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ＲＦ ｃｈｉｐ（CC2420）， the experiments proved that the system was stable， could meet the expected purpose． Ｉｔ ａｌｓｏ ｃｏｕｌｄ ｅｘｐａｎｄ ｍｏｒｅ ｉｎｄｅｘｅｓ ａｎｄ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｎｅｅｄ ｏｆ ｏｒｃｈａｒｄ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｏｒｃｈａｒｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ； sensor network； Ｚｉｇｂｅｅ； ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)、通訊技術(shù)、農(nóng)業(yè)技術(shù)等一系列高新技術(shù)的高速發(fā)展，推進(jìn)了農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的來臨。所謂農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，即通過各種信息傳感設(shè)備，采集各種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要的信息，與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合形成的一個(gè)巨大網(wǎng)絡(luò)。最終實(shí)現(xiàn)所有物品與網(wǎng)絡(luò)的連接，方便識(shí)別、管理和控制。無線傳感網(wǎng)絡(luò)是集信息采集、信息傳遞、信息處理于一體的綜合智能信息系統(tǒng)［１］。

果園環(huán)境是直接影響果樹產(chǎn)量的重要因素之一。只有在最佳的環(huán)境條件下，果樹的品種優(yōu)勢(shì)才能充分發(fā)揮。隨著規(guī)模化、智能化、精細(xì)化農(nóng)業(yè)的發(fā)展，對(duì)果園參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)控日益顯著。在果園中引入Ｚｉｇｂｅｅ技術(shù)后，以其靈活而強(qiáng)大的組網(wǎng)功能，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)果樹環(huán)境狀況進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控；達(dá)到滿足果樹的營(yíng)養(yǎng)需求、節(jié)約用水、監(jiān)測(cè)果樹病蟲害的目的，最終實(shí)現(xiàn)果樹栽培中各項(xiàng)關(guān)鍵參數(shù)更精確的控制。……