ZigBee组网技术在智能温室系统中的运用

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【 摘 要 】 智能温室控制系统以zigbee无线传感网解决相关的农作物生长所必须的适时温度与湿度的数据测报问题，用以改变过去只靠人工观察作物生长现状进行测报的落后状态，提高测报速度、预报精度，也扩大了测报范围和内容，并动态实时地监测数据，对新型（绿色环保）农业作物起到了重要作用。该系统包括传感终端、通信终端、无线传感网、控制终端、监控中心和应用软件平台。

【 关键词 】 Zigbee；智能温室；无线通讯；实时监控

Zigbee Networking Technology in Intelligent Greenhouse System

Yuan Shu-ping

(Yancheng Biology Engineering Higher School JiangsuYancheng 224051)

【 Abstract 】 Intelligent Greenhouse Control System,utilizing Zigbee wireless sensor network to solve timely the data of temperature and humidity measuring and reporting the problem related to the growth of crops, which can be used to change the backward state of relying on artificial observation of crop growth status quo forecast in the past so as to improve forecasting speed and prediction accuracy,and to expand the scope and content of forecast;In addition,it performs dynamic real-time monitoring data and has played an important role in the new (green) agricultural crops.The system includes: sensing terminals, communication terminals, wireless sensor networks, control terminals, the monitoring center and the application software platform.

【 Keywords 】 zigbee; intelligent greenhouse; wireless communications; real-time monitoring

1 引言

温室大棚环境信息感知单元由无线采集终端和各种环境信息传感器组成。环境信息传感器监测空气温湿度、土壤水分温度、光照强度、二氧化碳浓度等多点环境参数，通过无线采集终端以ZigBee组网技术将采集数据传输至监控中心，以指导生产。随着无线传感器网络技术的不断发展，ZigBee是一种新兴的近程、低速率、低功耗的无线网络技术，主要用于近距离无线连接，适合应用于自动控制和远程控制等领域，可以嵌入各种设备。ZigBee组网技术以其造价低、易于维护和推广、无制约、低复杂度、稳定性好、具有一定的先进性、标准性且易于扩充等优势得到了广泛推广应用。

2 ZigBee无线传感通讯技术

2.1 ZigBee概述

ZigBee最初的应用领域主要包括消费电子、能源管理、卫生保健、家庭自动化、建筑自动化和工业自动化。随着物联网的兴起，ZigBee又获得了新的应用机会。物联网的网络边缘应用最多的就是传感器或控制单元，这些是构成物联网的最基础最核心最广泛的单元细胞，而ZigBee能够在数千个微小的传感传动单元之间相互协调实现通信，并且这些单元只需要很少的能量，以接力的方式通过无线电波将数据从一个网络节点传到另一个节点，所以它的通信效率非常高。这种技术低功耗、抗干扰、高可靠、易组网、易扩容，易使用，易维护、便于快速大规模部署等特点顺应了物联网发展的要求和趋势。从技术的角度看，物联网和ZigBee技术在智能家居、健康保健、工农业监测等方面的应用有着很大的融合性，而相对其他无线技术而言，ZigBee以其在投资、建设、维护、标准化（国际HA标准）等方面的优势，必将在物联网型智能领域获得更广泛的应用。

ZigBee的基础是依据IEEE802.15.4标准,传输速率为10～250kb/s，传输距离为10～75m，用于近距离无线通信，适合现场监测, 现场采集的数据，为农业综合生态信息自动监测、对环境进行自动控制和智能化管理提供科学依据。

2.2 ZigBee的组网特点

与其它有线网络相比较，ZigBee的组网有特点，详见表1所示。

2.3 ZigBee的设备类型

ZigBee网络中包含三种设备类型：协调器、路由器和终端设备。每个网络都必须包含一台协调器。它是整个网络的中心，负责网络的组织和维护。路由器负责网络中数据包的路由选择，并能够用来拓展网络的范围，而终端设备则是实现具体功能的单元。根据功能来划分为全功能设备（FFD： Full function device）和精简功能设备（RFD：reduce function device），RFD不承担网络信息中转任务,RFD占用资源少，需要的存储容量也小，在不发射和接收数据时处于休眠状态，因此成本比较低，功耗低。FFD除具有RFD功能外，还需要具有路由功能，可以实现路由发现、路由选择，并转发数据分组。每一个ZigBee网络节点(FFD)还可在自己信号覆盖的范围内，和多个孤立的子节点(RFD)无线连接，且每一ZigBee网络节点不仅本身可以作为监控对象，例如其所连接的传感器直接进行数据采集和监控，还可以自动中转别的网络节点传过来的数据资料。协调器和路由器必须为FFD，而终端设备可以是FFD或RFD。