无线传感器网络在农田温湿度信息采集中的应用

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1、无线传感器网络在农田温湿度信息采集中的应用　　【摘要】随着世界农业的不断发展，精准农业已成为必然的发展趋势，这在我国未来的农业可持续发展道路上的重要历程。精准农业的发展离不开农田环境信息及作物生长发育信息，而这些信息的量很大并且要有效、及时、准确才可以。本文结合笔者多年工作经验将农作物长期的生长周期内的湿度、温度等生长信息通过无线传感器网络方式进行采集，使农业管理人员及时了解农作物的生长环境，对生长环境及时做出调整，提高农作物的产量。　　【关键词】农田温湿度；信息采集；无线传感器网络　　无线传感器

2、网络（第四代传感器网络），主要由微型传感器节点组成（这些传感器位于监测区域，价格低廉），通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统，用于协作地感知、采集及处理网络覆盖区域中的感知对象的信息，最后发送给观察者。在确定目标监测区域中部署数量足够多的具备计算和无线通信能力的传感器节点，根据实际需求制定任务，并烧写在传感器节点中。各节点的数据采集与传输是通过某种无线通信协议组成网络来完成。6　　农作物必须生长在适宜的环境下，才能使农作物增产丰收。为了实现优化生长环境的目的，需要随时采集农作物生长时期

3、内的环境信息，和所需的生长环境相对比。传统上的信息采集还是有很多不足之处的，这在一些供电设施困难地区难以实施。并且在部署完成后无法根据实际情况做到灵活转变。而这些问题利用无线传感器网络即可得到有效解决，不管是布线方面还是管理方面的实施都比传统监测技术容易，且价格低廉。数据采集点可任意分布，获取信息也不受时间、地点和环境要求，这是因为无线传感器网络拓扑结构易变化，具有自我组织能力，所以才能在监测区域内灵活分布，从而实现实时获取大量可靠信息的愿望。因此，无线传感器网络将在今后的农业发展中成为重要的发展

4、趋势。　　1农田温湿度信息采集系统的设计　　无线传感器节点、汇聚节点、现场数据收集处理决策部分及分散用户接收装置等组成了无线传感器网络。在监测区域内，部署下各个无线传感器网络节点，使其数据的采集都能实现，通过自组织、多跳路由和无线通信方式将所收集的数据汇集到汇聚节点（网关节点）进行数据的汇总、存储和处理，最后由无线互联网将信息传送到终端用户。　　本系统的体系结构在设计时是以无线传感器网络的基本结构为基础并结合农田及环境信息需求而来。主要有以下三方面组成：　　（1）传感器节点：对温湿度数据的采集，需

5、要大量的部署传感器节点在所监测区域内来完成，通过ZigBee协议进行互连形成无线传感器网络。　　（2）网络节点（网络协调器）：负责处理由每个传感器节点收集上来的数据信息。　　（3）基站和终端用户。基站负责接收、汇总、处理和分析网络节点处理后的信息，最后将通过互联网传输数据给终端用户，最终实现实时监测农田环境温湿度信息。6　　1.1ZigBee技术　　ZigBee技术是一种短距离无线通信技术，其物理层和介质访问控制层协议一样，都为IEEE802.15.4。ZigBee联盟决定了应用框架和网络层协议。

6、应用层开发空间较大，用户可根据实际需求对其进行开发。　　ZigBee技术的自身特点决定它的较大优势在短距离无线通信领域。具有以下特点：　　1.功耗低；2.延时短；3.速率低；4.距离近；5.成本低；6.容量大；7.安全性高；8.免执照频段。除了以上特点，由于ZigBee技术是以IEEE802.15.4为基础的，加上其功耗低的特性，所以还具备高节能性的特点。　　协议，要根据应用环境的实际情况来选择合适的，这是至关重要的。每种协议都可适用于不同的应用场合，其特性也各不相同，它们之间的关系是：通过不断的

7、互补、竞争，然后取长补短，共同发展。越来越快捷方便的通信方式大大满足了人们对此的需求。而ZigBee协议是较适合农田温湿度信息采集系统中使用，这可根据农作物生长环境的特点看出。　　1.2开发平台及网络组建　　（1）无线传感器网络的硬件平台　　英国Jennic公司的JN5139EK010开发套件作为ZigBee网络组建的硬件平台。其中主要使用JN5139芯片，它是一款具备ZigBee功能的无线SoC（SystemonChip，片上系统）。JN5139芯片具有高性能、低功耗、高灵敏度和ROM空间较大及

8、通讯距离较远等特点。可用于各种ZigBee无线网络节点，包括协调器、路由器和终端设备等。　　（2）无线传感器网络的软件平台6　　本次所设计的软件主要由MCU程序和ZigBee协议栈等组成，通过对软件的设计，ZigBee网络节点之间所有的功能都得以实现。　　（3）无线传感器网络的组建　　ZigBee网络中常见的拓扑结构有星型结构、树状（簇）结构和网状结构。每个ZigBee网络至少需要一个FFD设备（全功能设备，可以支持任何一种拓扑结构，作为网络协调者工作，并且可以和任何一种设备进行通