基于zigbee无线传感器网络的农业大田数据监测系统设计与实现

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1、分类号：TP3910710-2015224015专业硕士学位论文基于ZigBee无线传感器网络的农业大田数据监测系统设计与实现李鹏超导师姓名职称张昌利副教授专业学位类别申请学位级别工程硕士软件工程及领域名称论文提交日期2018年4月2日论文答辩日期2018年5月26日学位授予单位长安大学DesignandImplementationofDataMonitoringSystemforAgricultureFieldBasedonZigBeeWirelessSensorNetworkADissertationSubmittedforthe

2、DegreeofMasterCandidate：LiPengchaoSupervisor：ZhangChangliChang’anUniversity,Xi’an,China摘要长期以来，我国农业生产仍旧以传统生产模式为主，信息化程度普遍较低。如何快速推进农业信息化建设，一直都是我国农业现代化发展和相关科研工作所面临的迫切任务。有鉴于此，本文针对一个典型的农业信息化系统需求，兼顾现场设备功耗，设计并实现了一款基于ZigBee无线传感器网络的农业大田远程数据监测系统。示范应用表明，该系统能够很好地支持农业数据监测任务，并能够为科研工作者

3、提供精细的农业数据支持，在农业信息化建设及现代化农田经营管理等方面具有很好的应用价值。具体而言，本文的主要研究工作如下：（1）基于农业大田数据监测系统需求，设计并搭建了系统的总体构架。该系统主要包含ZigBee无线传感器网络子系统和远程管理软件子系统两部分，两者之间通过以太网系统数据交互协议实现数据通讯。其中，ZigBee无线传感器网络子系统部署于农业大田区域，主要实现农业数据的实时采集、处理和无线传输等功能。远程管理软件子系统则主要用于数据接收、存储和展示，可以与网关节点保持通讯，从而支持远程浏览器对农业数据的实时监测。（2）利用超

4、低功耗的CC2530、STM32芯片搭建了ZigBee无线传感器节点的硬件电路系统。设计了相应的最小系统电路、ZigBee无线传感器节点等PCB板，并针对终端设备的低功耗模式、数据传感器的驱动及路由算法的优化进行了设计。其中，终端设备的低功耗模式主要体现在周期性地休眠与唤醒上，通过实现低占空比减少了终端设备的能量消耗；数据传感器驱动基于数据通信协议设计，通过与主机之间的交互程序实现了农业数据的合理采集；路由算法优化使用AODVjr算法对路由节点进行深度分层，从而达到节能的目的。（3）远程管理软件子系统是采用JavaEE技术实现的，具体

5、包含表现层、业务逻辑层及数据实体层的分层结构，向农业科研工作者或农业管理员提供了数据实时监测、查询与统计、数据下载及系统配置等功能。以某试验农田研究所的农田为应用场景，从数据传感器采集测试、网关通信测试以及远程管理软件子系统功能测试三个方面进行测试表明，该系统可以满足农业数据监测的需求，工作状态稳定且具有较高的可用性。关键词：农业信息化，ZigBee无线传感器网络，远程监测，农业数据，路由算法iAbstractForalongtime,traditionalproductionmethods,withaconsiderablylowl

6、evelofinformatization,remaintobethedominantapproachesinChineseagriculture.HowtorapidlypromotetheagriculturalinformationconstructionisalwaysanurgenttaskintheprocessofagriculturalmodernizationandfacingrelatedscientificresearchworkinChina.Inviewofthis,thispaperdesignedandi

7、mplementedaremotedatamonitoringsystembasedonZigBeewirelesssensornetworkfortheneedsofatypicalagriculturalinformationsystem,alongwithaconsiderationofthemanagementofpowerconsumptionoffielddevices.Thedemonstrationapplicationshowsthatthissystemcanwellsupportagriculturaldatam

8、onitoringtasks,supportscientificresearcherswithsophisticatedagriculturaldata,andthereforehasagoodapplicationva