基于Zigbee技术的果园生态环境监测系统

农业电气化

20 9年04月 农机化研究

第4期基于gZe ib e技术的 果园生态环 监境测统系彭燕,何东健27O 1 l0)

北(农林技科大学a机与械电子工程学院；b信工程息学院，西陕杨凌西 . .摘要：针对我国水果生产管理水较平、低尚无科学的法方时实监测果园生环产和境果生树长状况现状，的出 提了一套无线时实监测果园生态环境 方的案。该方 基案于无线通信协议 Z g e ei术，用技Miho公p司 Z的g b e采c c i ir eb协议栈开和发平台，建构星型了无传感线器网络。温以度数据集采为例，绍了线无传感器数据采集单元； 究介研分析了 Ze议g栈络网的形成过程数据采及发送集程，序程完成序温 度数据采集，无发线送。测试证， i明协 b该e并 该方案现实环境参数无线采，集为果环境园测提监供有了效解的方决案。 关键词：果园生；态环境监测；Z g;无e线传感器网络数据；采集 i e b中图类号：分T 99 7 2 S N 1 .; 216文献标码：A识 文编号：1章 0 18 20 0 O 6O 03 8—( X09)4一 14一 40引言 国我是世水果界生产大国，果生产 在国经民济水中占有重要 额份， 是在目前的果园生产管理 ,中 但尚无一科套学的方法实时 测监自然环境中果树的生长状 况、培技 的实施和病虫术害的预防等无。线感传栽网器络( N由部)署在监测区域内部 或近附大量 W S是

指导， 了出基 Zg e于的果术生园态境环监测方 提 i技e案，b以实现果园温度、度 、以及照果 树养营状等湿光生况态因素的实检测，时佳最植培略的策制定果和 园为植培、管理 科的学化提供技术支持。

系1方统设计案目前 ,有多很公司推 出了基于 C 2 2 或已 4C 0C2 3C 40无线单片机 Z的g e发系统 Mi ohp。公 ie开 b cci r廉、价通有信、测及计能算力的微型传感器节点具感，通过自组 织成构的 “”能控络。美网加国州大学 智

司提测供了持支Z ge标议准的开发协议栈源代码 ibe协 开发和套件，本 相较低对，本选择文

Mcohp公成故 i cir司 Ze i ge议协栈和开平发台。果生态园环属于自境 b然环境大境，变量相当复 ,杂求络网具一有定的环要伯克利校采用分M i oc tma e节点控监鸭大的生态岛环境一颗， 7 m红的树杉部上署 无线传感器系，在统 0来测监它的生存环境变化 I。公t司利用C o s o公ne lsbrw司的 Moe系节点列在美国俄勒冈州的一个葡萄园 中t部署无线传感器网，络测其环境微小变化 ,些研监这都究实为时测监果园态生境提环供 有效了参考的方案 。络网节点本成、耗、积、位性能、 动性和能定移体络网安全等因素又制着约W S发 N展， 通协信议 成使为目前究研的热点之一Zg。 iee联盟于2 0 b 0 5年 6月 布了公无线个人 局域网络标之准一 Z的 e议，gibe它协

路由信和息合融力能，何任网络结构都以简单的星但结构型为基础，文本择星型网选络扑进拓研究行。故 网由若络个 Z干ge终端点 ( F节和个一Z i e g R bD ) - i be调器 ( F构建一成个星型 S W由端终节点 e协 F D) N,

上传的感采器集环境 参数(温度 度和、照光等 )并 湿，分别由终各端以无线式方传到输协调器，通过串行再接口反馈回 P C机。统总系体络架网构如图1示所。具有高信通效率、复杂度、功耗 、成本、低低低高安全性及全数字化等优 ,点为最适合构建低 速 WS率成的N标之准一。感传 1H器i e终端1 zg be

有效监为测果园生环境，态高产生和管过程理提水平 进，水果高产和优质产生，以文W S促本N理论为收稿日期：2 008—0—53 0

传器感 2H g eZ终 2端 be i

者简介作彭：燕 ( 9 4)一女，风县西人读硕，士究研生， E 18,陕在 (—

感器传3 HZge终端3 i b

me￣i a 9 4yyh 0 c. r n a l ) l8 y@a o . oc。n

通作讯者何：东健( 79)一男，5,陕西1西乡人，教授，工博学士，士博生导师。

图 系1统网络架构示意图 F .i S rc u eo

rls e w ko 1 gtt r wfie snt r u e

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农业电气化

9年4月农机化究研第期4W SN点包括节Z e gi e终端和协调器，用 MC b采UBent) Cn oI i)成 iZeb议协初 化始与 ei l和os l n完t( (e z eg

加射芯频片的模，式以满足复生杂态环境监测适用性稳定性要求和。每个节由点数据采集传感器、理模 处块、通线模块以信及电源模块 等部 4分成组无。 1 1数采集据单元 .串口始化初，用应调层用函子数H rw r n (成完a a lt ) d e i件初始硬化。定义 cr n ri u aet iiv踪网络通信原 r P r t跟e语，序运行初之renP ie等于tN— P I—程 u r tr ie iv mORMI V TIE语原，理完 其他原语 er后nP iv新i返 处r urt te重emi回 O—P NIT VR MIIE原。语

监测区域内的温、度湿度壤和光照等是重要的土

物理参数本。文以度温数据采集为例 ,绍介线传感无器数据采集单元。选择D ls公司的 D 1B数 0字 a alS8 2

2 1 1协器节点调软件流程 ..

协调器设备高层通向过议协络网发送层 NM L EN—ET WOR K—FORAMTI ON式温度传感器，感传器“为该一线总线口”,温范接测围为一 5~1C52,数位字量形式温度值，敏为度 5￣ 21灵

retq原语，启一动个 eu来 s网络的建新立当网络。立开始建后，网层络首将请先. 020￣.6 C。通单过线接串行口发送接和信受息，3 5含 引脚接地 (个 N据输、/人引出 ( Q)脚电源GD)数输 D线 (和D )单总有上线的寄生电容或外部+ v电源 V,D 5种两供电式模。文本采用从 VD脚引入接电供源电 D,

求M CA层协对议所规定的信道或由物理层默认的信 道，行能量检测扫描。成 收到能量检功测扫描结 果后进，能以量递的增方式对信道序排且，抛弃能量将 值并超出可许允能量 平水的信道择允许能量，道。信选 若网络成功形，成过 N M— T N通RLE EW OK— RF O—MA使 I线 0不需加要上拉强，/总线控器制在温度转

换期

间不用保总高持平电，允许单线总线在转期间进换行他其数据往来， N DG脚引不能悬空。其硬件连接图如 2所示。TO. fom语原高层向告报；网络未成，形Z— I N cnr i 若 i则 gbe调器用使 A e协MC层将一个设备同所它在的网络行进接。连M A层C使 M用 ML—AES C EAi i— S IOT. nc ad tn语原始化初网络，允许设备加入 ME, A— i o—若 ML S

5+ VSA ECrs s语 o示其表状态。后最，层 C发 IT .eOpen原M送A成功连 接应响网络层，网络接层受响应并报告上层源

微控伟 0器

网络已经形。随后成，调器发送键 值查询息信判协断终端节点是否有要送发的信息。调器协节点软件，流程图 3所如示2 S8D 21 B 0硬件接连意图示F g 2 S D 80 hr w ae C n】i n ic . B12 a d r O J l eo1 2处理微器单及无元通线单信元 .处理器元单是 WSN节点的心核，其与单元他一起成完数采集据、理和发送。 Zg处 i ee协栈对系议微统 b处理器要求有的：位微8处理器；功能设备 ( F节全 F D

点)协议的栈，O 3 k简单能功设备( F) R<M2;R D节点协议栈，O约； 6调器还 要需足够 R的，于M保 R M k协A用存点节绑表定、定发绑表及路现由等表息。信本文选择M ohip司 Zge公发平台 TZ 0,信模块 cci ire b开0S通1用使 C 2 2块。C 4模0

2无数线采集节点据软件本网络由协调器设 和备端终设备组成，同设备不

图3调器协点软件节程流图F g3 S f r h r o ori ao o i. ow eaf w ca t cod nt n d r lt2 1 2终端节软件点流程..初化后，始首先判断 设备是否已经加网络。若

入有相拥同硬件的基，础网络设备的功能是过通写不入同的软件实现的。件软序程 …… 此处隐藏：6957字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……