基于ZigBee技術的智慧農業物聯網技術的研究

李琳娜 蔡長青 王麗平

?

基于ZigBee技術的智慧農業物聯網技術的研究

李琳娜 蔡長青 王麗平

長春工程學院，吉林 長春 130000

ZigBee無線通信技術在智慧農業發展中有很重要的作用，它的通信距離短、功耗低，適合對大面積的土地進行數據采集和傳輸。可按照人們的要求進行對土地的改良，比如澆水、施肥、撣藥等等。可時刻監測土壤的溫濕度變化，并隨時調節。已經在智慧農業中有著廣泛的應用和發展。

物聯網；智慧農業；ZigBee技術

1 智慧農業的概念

我們可以把“智慧農業”理解為：充分利用現在的信息技術，例如傳感器技術、互聯網技術和智能控制技術，使得農業系統的生長過程變得更透明、更快捷、更高效、更智能，以使產出的農產品產量更高、質量更好、具有較強的市場競爭力。從而達到實現農業的可持續發展，并充分有效的利用農村資源實現循環利用達到低碳、環保等目標[1]。

2 智慧農業涉及的技術應用

智慧農業中涉及的物聯網技術可分為三個層面：感知層、網絡層和應用層。感知層的主要技術包括射頻識別技術、傳感器技術、 無線傳感網技術等。網絡層是通過各種有線、無線通信技術，把源端收集來的數據經過中間節點傳送到各個目的地，從而為應用層提供最基本、最準確的數據傳送服務。應用層著重如何正確、準確地建立數學模型，并應用數據挖掘、數據處理等技術對接收的數據進行計算分析[2]。

其中無線傳感器網絡是感知層和網絡的中間層，它的作用是向應用層提供實時采集數據，來反映現場的實時狀況。無線傳感器網絡是傳感器網絡的革新一代產品，在智慧農業的發展中起著非常重要的作用，其發展和應用將會越來越深刻的影響和改變人們的生產和生活的各個領域。

3 ZigBee技術

表1 幾種無線通信技術對比

ZigBee是一種高可靠的無線數據傳輸網絡，是巧協議的代名詞，具有距離短、功耗低、使用方便、工作可靠、價格低廉等特點。主要適合用于工業現場自動控制數據傳輸和遠程控制領域，可以嵌入各種設備。簡而言之，ZigBee無線數據網絡類似于CDMA和GSM網絡，是一個由最多65535個無線數據模塊組成的網絡平臺。見表1。

通過表1的對比可知，ZigBee技術具有自組織、低成本、低功耗、網絡節點多等特點，可以充分地應用在大面積農業監控系統當中[3]。

4 無線網絡硬件電路設計總體方案

通過分布在各個區域內的無線網絡傳感器對現場數據進行實時采集，并進行遠程的數據傳送。信息平臺接收到遠程數據并進行匯總、分類、分析、計算等相應處理。要想系統自動進行數據的采集和記錄，那么系統需要有以下的功能：實時數據能被按時向信息平臺自動發送。傳感器節點的設置要有冗余，增加和減少節點要平緩，不能影響系統的正常工作。信息平臺層可以對傳感器的網絡節點進行參數的設定。遠程網絡節點要具有長時間工作的能力，要有足夠的能源支持。

圖1 總體結構圖

協調器是整個網絡的主要控制部分，主要負責建立網絡，為設備分配網絡地址和管理網絡。一個網絡中只能存在一個協調器，且只能由全功能設備（FFD）充當協調器。協調器是ZigBee網絡的組成關鍵，能夠保證整個網絡中設備之間的正常通信，因此需要較多的計算內存和空間地扯，是ZigBee網絡中最主要的耗能設備。路由器主要起路由的作用，負責維護網絡路徑、搜索設備加入網絡和數據傳輸。充當路由器的設備也只能是FFD，ZigBee路由器受網絡中協調器的控制。雖然路由器相對于協調器功能減弱，不需要那么多的計算空間和內存地址，但由于路由器要不斷地轉發實時數據和信息，功耗相對較多，所以需要采用主電源供電[4]。

5 前景展望

物聯網業的飛速發展為加快實現我國智慧農業提供了基本的技術保障，必將影響智慧農業的未來發展。但是，在物聯網領域中關鍵技術和標準體系等方面還存在著一些問題，要想解決這些問題就需要科研部門、企業、政府、及各個行業共同努力。在不久的將來，物聯網必將會給智慧農業領域帶來巨大的變化。

[1]施連敏，陳志峰，蓋之華.物聯網在智慧農業中的應用[J].農機化研究，2013（6）：250-252

[2]和偉.基于技術的無線網絡的研究與實現[D].北京郵電大學.2011

[3]周國民.淺談智慧農業[J].農業網絡信息，2009（10）：5-7.

[4]楊瑛，崔運鵬.我國智慧農業關鍵技術與未來發展[J].技術熱點，2015（6）：34-37.

Research on ZigBee Technology Intelligence Networking Technology Based on Agriculture

Li Linna Cai Changqing Wang Liping

Changchun Institute of Technology，Jilin Changchun 130000

ZigBee wireless communication technology has a very important role in the development of intelligent agriculture.Its communication distance is short，low power consumption and suitable for large area of land for data acquisition and transmission.Can be carried out in accordance with the requirements of the land improvement，such as watering，fertilizing and Shan medicine，etc..The temperature and humidity of the soil can be monitored at any time，and it can be adjusted at any time.Has been widely used and developed in the wisdom agriculture.

Internet of things；intelligent agriculture；ZigBee Technology

TN92；TP273

A

1009-6434(2016)07-0006-02

科技攻關計劃項目：智慧農業溫室蔬菜種植物聯網中的關鍵技術研究，項目編號：20150204041NY。