摘　要：農作物生長環境數據采集分析，傳統的方法是由工作人員定期到田間采集農作物生長環境的土壤墑情、生長環境等信息，通過人工錄入并帶回實驗室化驗分析后對農作物生長環境進行評估。該方式完成全域性農作物生長環境的監測與評估周期長，缺乏實時性，無法對農作物生產環境狀況及潛在災害做出及時預警。為此，需要根據實際的農業生長環境現狀，采用無線傳感網絡技術實時獲取農作物生長環境的土壤墑情、生長環境等信息。由于農業溫室大棚實際環境復雜，對無線環境數據采集影響較大，所以本文結合農業溫室大棚數據采集研究基于ZigBee傳輸技術的數據采集組網，實現農業溫室大棚內局域網數據的可靠采集與傳輸。
關鍵詞：ZigBee　組網　環境數據采集


通信技術快速發展，短距離無線通信技術已經成為通信技術中的一大熱點。低速率、低功耗、低成本的ZigBee技術作為無線傳感器網絡的主要支撐技術獲得廣泛的關注，ZigBee作為一種新興的短距離無線通信技術，正有力地推動著低速率無線局域網絡的發展，可以廣泛應用于工業控制、家庭自動化、醫療護理、智能農業、消費類電子和遠程控制等領域?，F在該技術已經成為研究的新熱點，研究ZigBee組網技術，可為下一步應用打下良好理論基礎，本研究課題將結合農業溫室大棚農作物生長環境數據的采集與傳輸探討基于ZigBee的技術溫室大棚局域網組網方案，為大規模實現農作物生長環境數據的采集與傳輸提供有益參考。
 
1　組網方案結構
本方案結合溫室大棚的實際情況設計了基于ZigBee技術的星形網絡，由網絡協調器和若干個傳感器終端設備構成。網絡協調器負責網絡的組建、管理工作，而終端設備一方面采集模擬數據；另一方面，把這些模擬數據通過無線網絡發送給所在網絡的協調器，結構模型如圖1所示。

                   
                                                      圖1　結構模型示意圖
協調器負責將端點發送的數據包從一個節點轉發到接收終端設備的相應端點,當建立一個新的網絡時，必須告知協調器如何創建源端點和目標端點之間的鏈路。ZigBee協議定義了一個稱為端點綁定的特殊過程。作為綁定過程的一部分，一個遠程網絡或一個類似于設備管理器的節點會請求協調器修改其綁定表，協調器節點維護一個基本上包含兩個或多個端點之間的邏輯鏈路的綁定表，每個鏈路根據其源端點和群集ID來唯一定義。網絡協調器采用持續電力系統供電，而其他設備采用電池供電。星形網是由一個ZigBee協調點和一個或多個ZigBee終端節點組成的。ZigBee協調點必須是FFD，它位于網絡的中心，負責發起建立和維護整個網絡，其它的節點(終端節點)一般為RFD，也可以為FFD，它們分布在ZigBee協調點的覆蓋范圍內，直接與ZigBee協調點進行通信，匯聚到協調點的農業環境數據通過本地的電腦終端傳輸到外網進行數據分析與處理，由于傳輸的數據量很小通常采用GPRS數據傳輸。
 
2　傳感器節點路由
根據溫室大棚與采集環境數據的特點ZigBee網絡中的每一個節點都有1個16-bit網絡短地址和1個64-bitIEEE擴展地址，通過溫室大棚內的各種傳感器設備采集到的農作物生長環境數據通過該節點匯聚到網絡中心。其中，16-bit網絡地址是在節點加入網絡時由其父節點動態分配的，這種地址僅僅用于路由機制和網絡中的數據傳輸。網絡地址是在節點加入網絡時，由其父節點分配給它。網絡地址根據地址分配算法得出，目前主流的地址分配算法為分布式地址分配機制，地址間的關系映射出樹狀網絡節點間的從屬關系。當一個路由節點的Cskip(d)為0時，它就不再具備為子節點分配地址的能力，也就是說它就不能夠再使別的節點通過它加人網絡。如果一個路由節點的Cskip(d)大于0，它則可以接受其它節點為它的子節點，并為其子節點分配網絡地址。它會為第一個與它關聯的路由節點分配比自己大1的地址，之后與之關聯的路由節點的地址之間都相隔偏移量Cskip(d)。每個父節點最多可以分配Rm個這樣的地址。
 
3　組網硬件實現
在符合ZigBee技術組網的條件下，結合TI公司開發的2.4GHz IEEE 802.15.4/ZigBee片上系統解決方案CC2430/CC2431無線單片機實現物聯網開發平臺硬件規劃設計其框圖如圖2所示。
   
                            圖2　結構模型示意圖
在整個硬件方案中主要包括處理器模塊、傳感器電路、無線收發、能量供應模塊和通信模塊等五部分。通過對ZigBee組網技術的研究分析，在組網協議、路由算法等方面結合本項目硬件方案的規劃設計能夠實現農業溫室大棚農作物生長環境數據的可靠采集與傳輸。
 
4　結語
農作物生長環境信息的獲取關鍵是無線傳感網絡接入和信息傳輸、無線傳感網絡與移動網絡無縫接入、無線傳感器網絡與互聯網絡無縫接入、標準化協同感知傳感節點和信息匯聚節點研制等問題，本課題結合ZigBee無線傳輸技術探討了溫室大棚數據采集與傳輸的組網方案，為該技術在農業生產種植環境數據采集應用做有益探索。
 
參考文獻
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