基于zigbee技术的农业设施测控系统的设计

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第23卷第8期农业工程学报Vo1．23No．81602007年8月TransactionsoftheCSAEAug．2007基于ZigBee技术的农业设施测控系统的设计包长春，石瑞珍，马玉泉，刘荣昌，伦翠芬，王庆祝，刘士光(河北科技师范学院机械电子系，秦皇岛066004)摘要：为了提高农业设施群的自动化和信息化水平，研究了国内外农业设施测控系统的结构特点，以有线通信与无线通信相结合的方法，构建了结构相对灵活、价格相对便宜的农业设施测控网络系统。介绍了承载ZigBee技术的真正片上系统(SoC)——无线单片机CC2430的特征、优点和应用准

2、则，重点阐述了基于无线网络通信技术ZigBee的农业设施测控系统的设计与实现方法以及运行效果。关键词：ZigBee技术；农业设施；测控系统；有线通信；无线通信；无线单片机CC2430中图分类号：TP274．5；TP873．2文献标识码：A文章编号；1002—6819(2007)8-0160—05包长春，石瑞珍，马玉泉，等．基于ZigBee技术的农业设施测控系统的设计_J]．农业工程学报，2007，23(8)：16O一164．BaoChangchun，ShiRuizhen，MaYuquan，eta1．Designandrealizationofmeasuringandcontrollin

3、gsystemhasedonZigBeetechnologyinagriculturalfacilities[J]．TransactionsoftheCSAE，2007，23(8)：16O一164．(inChinesewithEnglishabstract)术_6的出现，为农业设施远程测控系统从示范到实用的0引言研究搭建了一个不可多得的技术平台。农业设施主要包括温室大棚、粮库、养鱼暖室及畜1ZigBee无线通信技术的系统结构与特点禽养殖舍等，以温室大棚的测控系统为例，国内现有的大多数系统是从国外引进的，这些系统一是价格昂贵，包含IEEE802．15．4标准_7的ZigBee技术是近年二

4、是存在“水土不服”的问题。国内在温室的自动控制与来才兴起的无线网络通信技术。2004年底才由ZigBee智能化方面进行了有价值的研究，但研究的系统体系结联盟发布了1．0版本规范，尚未进入大规模商业化生产构不合理，软件功能比较弱，可靠性不高，系统组态不灵和应用。但是，它已经成为无线通信网络技术的又一个活，不能适应温室自动化控制的要求口]。随着农业设施研究热点，预计不久，基于ZigBee技术的产品会得到迅规模的逐渐扩大、自动化程度不断提高，国内外兴起了速普及应用。对农业设施远程测控系统的研究]，其中无线通信技1．1ZigBee技术主要特点术的快速发展为快速、连续、远程采集设施农业环境信1)

5、低功耗。2节5号干电池可支持1个节点工作6息提供了可能。近年来，出现了许多采用无线公共网络～24个月，甚至更长，这是ZigBee的突出优势[8]。和无线传感器网络等无线通讯方式进行农、林、牧业的2)低成本。通过大幅简化协议(不到蓝牙技术的远程监控的范例。其中，如基于GPS数据采集为核心的1／10)_g]，而且ZigBee免协议专利费。农业信息采集系统_2]、基于GPRS农业设施环境数字化3)短时延。ZigBee的响应速度较快，一般从睡眠转监控系统、农田信息远程采集系统_4]以及将PDA／入工作状态只需15ms(蓝牙需要3～10s)，节点连接GPS／GIS等无线公共网络技术应用于农业设施

6、的研进入网络只需30ms，进一步节省了电能。究，且有较为成熟的技术和产品]。这些无线通信技术4)高容量。ZigBee可采用星状、片状和网状网络结的优势是传输速度快、信息量大、运行可靠、可远距离传构，由一个主节点管理若干子节点，最多一个主节点可输，但它们共同的缺点就是通信费用高，很难将其推广管理254个子节点；同时主节点还可由上一层网络节点应用于农业设施的检测与控制系统。ZigBee这种崭新管理，最多可组成65000个节点的大网。的、专注于低功耗、低成本、低复杂度的无线网络通信技5)免执照频段。采用直接序列扩频在工业科学医疗(ISM)2．4GHz频段。收稿日期：2007—04—25修订日

7、期：2007—07—20正是这些组网灵活、低成本、低功耗等全新的特点，基金项目：河北省科学技术厅资助重点攻关项目(Ol220140D)使ZigBee技术非常适合在无线数据传输、无线传感器作者简介；包长春(1963一)，男，河北省丰润县人，副教授，研究方向：检测与控制技术。秦皇岛河北科技师范学院机械电子系，网络等方面的应用，特别是在分散的农业设施群(它们066004。Email：baochangchun@163．com的组成每年甚至每个季节都常常