基于ZigBee的智慧農業無線傳感器網絡的設計

蘇世明

摘要：基于ZigBee無線組網技術，光伏技術、定向天線技術和無線電能傳輸（Wireless Power Transmission，WPT）等電子通信技術，實現在一定范圍內實現對溫度、溫度、光照等重要環境因素的監測和調控，實現了作物生長環境的自動化監測。通過無線電能傳輸結合光伏供電保證了整個系統利用綠色能源運行。

關鍵詞：智慧農業；無線電能傳輸；傳感器網絡；ZigBee

隨著信息技術和智能化生產技術的發展，自動化電子設備在生產生活中得到了越來越多應用，[1]很多國家已經將智能化應用農業生產中，我國農業的主要生產方式還是傳統的耕作方式，隨之帶來的水土流失和大量使用化肥所帶來的環境污染等問題日益突出，需要一種可持續的發展方式取而代之，智慧農業是一個不錯的選擇。

1 應用背景

應用背景設定為面積為500m2的非露天的農業大棚。大棚長寬分別為50m和10m。系統負責大棚內的光照、溫度和空氣濕度。根據適合農作物的生長環境，在下表中給出這三項測量范圍。[2]

鑒于大棚內的環境正常情況下不會突變，將數據采樣間隔定為30分鐘，每次數據采集處理后，傳感器網絡中各個終端節點進入低功耗模式，以降低能量的消耗。根據上表中設定各個測量值的范圍，每次得到的數據，與各個測量值預設的范圍進行比較，若超出參數的極限值，將發出相應的警告。

2 方案總體設計和要點

整個系統由ZigBee傳感器網絡、數據處理、能量供應3個部分構成。[3]傳感器網絡包括了測量環境變量的傳感器和負責將數據發回控制中心的射頻模塊；數據處理部分由射頻模塊和數據處理器構成；能量供應部分主要由太陽能電池板、蓄電池和WPT模塊構成，分別負責大棚內各個模塊的供電。系統結構如圖1所示。

3 實驗結果

根據實際條件，對設計做了驗證性實驗。協調器作為通信主機將收到數據統一通過UART將收到的數據發送至核心控制器，核心控制器對數據進行拆分、顯示和處理。如圖2所示，核心控制器通過OLED顯示的一個傳感器節點所測得的各個數據。

4 結論

本文對基于ZigBee的智慧農業無線傳感器網絡的組成和實現進行了分析，根據實際條件，對設證實了方案的可行性，達到了預期的設計期望。

參考文獻：

[1]楊大蓉.中國智慧農業產業發展策略[J].江蘇農業科學，2014，42（04）：12.

[2]林凱強，劉德彬，黃晨暉，易金聰.基于Android和ZigBee的蔬菜大棚環境因子采集系統設計[J].福建電腦，2017，33（06）：2526+28.

[3]黃穎，張偉.基于物聯網的智慧農業監控系統[J].物聯網技術，2017，7（04）：3334.