基于Zigbee的无线农田测控系统

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摘要:提出并实现了基于Zigbee 技术的无线农田测控系统的设计方案,该系统以Jennic公司生产的Zigbee 无线徽型控制器
JN5121-M02模块为核心,给出了系统的硬件和软件的实现方案。本系统可完成对农田内测量区域的各个环境参数的采集，
并可对灌溉阀门等设备进行控制,具有重要的应用价值。
关键词: Zigbee技术;无线通信; JN5121
  U0 s2 V" s5 t1 }  P0 P/ l引言
' Z  r2 e8 b3 B( g% n0 T农业信息数据传输具有需要数据采集或监控的网点多、要
2 I  @. ]: i! h1 i: j0 P0 Z求传输的数据量不大且要求设备成本低、数据传输可靠性高、
# Z* ?% m2 t  Z* i& D: C' B安全性高、设备体积很小、不便放置较大的充电电池或者电源
模块、用电池供电、地形复杂、监测点多、需要较大的网络覆盖
9 Z$ l# ?+ \  |/ K9 G# _等特点。另外,现有移动网络的覆盖盲区,使用现存移动网络进
  Q% X$ {, G* p: B行低数据量传输的遥测遥控系统效果差或成本太高。因此,要.
选择- -种 合适的传输标准，实现并得到最好性价比的无线传输
系统。而Zigbee技术具有低功耗通信可靠、网络容量大、数据
( s% u7 [9 U' k9 {7 m$ M8 q安全等优点，它在这些方面提供了较完美的解决方案。
1Zigbee技术简介
  U% E5 ^. \& n  R6 g) YZigbee是一种新兴的短距离、低速率无线网络技术,它是
一种介于无线标记技术和蓝才之问的技术提案，主要于近距离
无线连接。Zigbee 协议是基于IEEE批准通过的802.15.4无线
标准研制开发的,有关组网.安全和应用软件方面的技术标准。
IEEE仅处理低级MAC层和物理层协议, ZigBee联盟对其网络
" u6 I  {5 b) l* \0 x" [0 e' o层协议和API进行了标准化。
Zigbee技术具备了强大的设备联网功能，它支持星型结
构、网状结构(Mesh)和簇状结构(Cluster tree)三种主要的自组织
4 O" O* F- {2 w6 d无线网络类型，特别是网状结构,它具有很强的网络健壮性和
7 r+ K! I# u, h4 B系统可靠性。Zigbee采用了CSMA-CA的碰撞避免机制，同时为
需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙，避免了发送数据时
/ q7 ^, i0 ^8 v+ Y0 d4 y- v的竞争和冲突。MAC层采用了完全确认的数据传输机制,每个
发送的数据包都必须等待接收方的确认信急。Zigbee 采用的是
$ T# A* U- L. X4 L0 H+ M2 V1 I直接序列扩频(Direet Sequence Spread Spectrum)技术,可使用的
1 p; q0 t6 J' ^1 M6 B
+ j9 E, l$ C! z2 [5 Z/ C+ P频段有三个分别是2. 4CHz的ISM频段、欧洲的868MHz频段
0 {# q( T5 g8 ^及美国的915MHz频段。不同频段可使用的信道数分别是16,
9 H; }8 x; W' l" H* s6 R10,1个。Zighee 的传输速率介于20-250Kbps之间，具有低速
率、低功耗高链接数、传输距离远等优点。因此将Zigbee技术
; B6 ~% A7 ]  Q- v. Y应用在传感器网络(Sensor Network).上,具有相当大的优势。
2无线农田测控系统的构成
本无线农田测控系统原理架构图示于图1,该系统由测控
主机和测控子机组成。通过将子机放置在需要测量的区域和被
控设备附近，实线对该区域内各个农业参数的实时数据采集和
. z# L% D5 E) T0 M( ^: ?. _# H测量以及对被控设备的实时控制。操作人员可以通过于采集控
9 C- u/ |* n* T' K+ u- E5 ~$ z$ e制主机相连的上位机实现对各个子机工作的控制。
. `- g" F- k1 V7 C7 v该系统可监控子机数目最多可达254个,采集控制范围可
7 e% c6 P4 p7 X% d$ V1 b以覆盖整个农田。
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Zigbee是一种新兴的短距离、低速率无线网络技术