1 6lowpan和Zigbee在种植监控传感网络中应用的探索与分析3

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1、6lowpan和Zigbee在种植监控传感网络中应用的探索与分析摘要：无线网络技术已逐渐渗透到生产、生活等各个方面，通过与“物联网、云计算、大数据”等信息技术的融合，实现农业生产标准化、规模化、智能化。本文立足于精准农业中种植监控无线传感网络架构模式，针对IEEE802.15.4标准上的6LowPan和Zigbee这两种组网方式进行分析，根据目前技术成熟度与行业中常用的芯片进行无线网络架构的探索，分别归纳出两种切实可行的组网方式，给出了系统体系结构和核心硬件架构等。关键字：精准农业、传感网络、种植监控、Zigbee、6LowPan作者：龚骏毅，王筱东，姚姿娜，冯军单位：广西慧云信

2、息技术有限公司引言近年来，无线网络技术已逐渐渗透到生产种植和日常生活等各个方面，随着物联网的流行与发展，无线网络技术中的短距离无线通信技术已成为新的热点。无线传感器网络(wirelesssensornetwork，WSN)具有结构紧凑、易于布置、易于维护、价格便宜、测量精度高等优点，非常适合设施精准农业中的监测与控制，针对不同产区与作物，定位、定时、定量地实施一整套现代农业操作技术与管理，根据农作物生长状况和生长环境，智能地调节各环节投入物，以最合理的投入达到最高效的收入，取得经济效益和环境效益。2002年英特尔公司率先在俄勒冈州建立了第一个无线传感葡萄园，传感器节点被分布在葡萄

3、园的每个角落，每隔一段时间检测一次土壤温度、湿度或该区域有害物的数量以确保葡萄可以健康生长，进而获得了大丰收。IEEE802.15.4技术标准就是为上述目标制定的，由于IEEE802.15.4标准只规定了底层，具有可扩展性（单一的媒体访问控制(MAC)层和多样的物理层，至于MAC层以上的协议，可以采用不同的方案）。由此就产生了多种不同的技术，ZigBee和6LowPan就是其中的最为流行的两个，本文将立足于精准农业中的种植监控，对比和分析ZigBee和6LowPan传感网络的优劣并探索优化方案。种植监控传感网络主要功能1、环境信息的监测、传输及统计。传感器节点能够收集现场各类传感

4、信息并传输至互联网服务器平台，为精准农业指导生产提供数据基础，让离线数据挖掘和分析成为可能。2、数据访问与控制。实现对监控区域的远程数据访问，在系统运行期间，普通农业劳动者将不受地理位置限制，使用智能手机或者WEB访问的方式即可通过系统平台对传感器节点进行点到点的访问和控制。3、低功耗传感器节点。根据农作物的生长周期，监控系统在无人干预的条件下，能够依靠自身电池连续工作运转几个月，合理利用传感器的休眠状态和激活状态，将能耗降到最低，延长系统生存时间。4、现场设备控制。采用传感器节点控制生产现场的灌溉、扫风、幕帘等系统的开关实现农业环境的远程实时控制，通过现场无线传感网络与互联网相

5、结合的点到点通信，使得用户向特定传感器节点发送命令，实现对该设备的开关量或模拟量的控制。网络架构一套种植监控系统通常由前端传感器网络、网关、互联网以及软件系统平台构成，在网络结构上多采用无线内部传感网络结合互联网的结构体系，增强系统的可用性与伸缩性性，实现用户通过多种方式体验监控平台服务。通过在生产现场部署大量传感器并组成无线传感网络，实时监测微小的气候变化，远程控制现场设备；所有数据汇聚到网关并通过互联网将数据传输到系统平台进行处理，最终实现农业生产的全程监控。Zigbee传感网络ZigBee技术是一种的近距离、高可用性、低功耗、低数据速率、低成本的无线网络技术，主要应用于近距

6、离无线连接。ZigBee技术并不是完全独有的、全新的标准。ZigBee的物理层、媒质介入层、数据链路层采用了IEEE802.15.4协议标准，并在此基础上进行了完善和扩展；ZigBee的网络层、应用会聚层和高层应用规范(API)由ZigBee联盟进行了制定,通过应用汇聚和API接口将不同的应用映射到Zigbee网络上；网络层采用基于AODV路由，除了包含通用的网络层功能，还继承了IEEE802.15.4标准的低功耗，实现了网络的自组织与自维护功能，保证高可用性的基础上最大程度降低网络的维护成本。Zigbee通过独立的工作节点为基础组成网络，网络拓扑包括星型网络、树形网络、网状网络

7、三种，用户能够通过实际需求来选择拓扑结构。ZigBee技术支持地理定位功能，可由多个无线微功率数据传输模块组成一个庞大的无线数据传输网络平台，每一个ZigBee网络数据传输模块类似移动网络的一个基点，能够直接进行数据的采集和监控，在整个网络范围内，它们之间可以进行相互通信、中转其他模块传来的数据。另外，整个ZigBee网络还可以通过网关节点与现有的其他各种网络实现有效的链接。传感器节点Zigbee传感器节点是一个最小化的嵌入式系统，它由数据采集模块、处理器模块、无线收发模块和电源