基于ZigBee技术的智慧农业物联网技术的研究

李琳娜 蔡长青 王丽平



基于ZigBee技术的智慧农业物联网技术的研究

李琳娜 蔡长青 王丽平

长春工程学院，吉林 长春 130000

ZigBee无线通信技术在智慧农业发展中有很重要的作用，它的通信距离短、功耗低，适合对大面积的土地进行数据采集和传输。可按照人们的要求进行对土地的改良，比如浇水、施肥、掸药等等。可时刻监测土壤的温湿度变化，并随时调节。已经在智慧农业中有着广泛的应用和发展。

物联网；智慧农业；ZigBee技术

1 智慧农业的概念

我们可以把“智慧农业”理解为：充分利用现在的信息技术，例如传感器技术、互联网技术和智能控制技术，使得农业系统的生长过程变得更透明、更快捷、更高效、更智能，以使产出的农产品产量更高、质量更好、具有较强的市场竞争力。从而达到实现农业的可持续发展，并充分有效的利用农村资源实现循环利用达到低碳、环保等目标[1]。

2 智慧农业涉及的技术应用

智慧农业中涉及的物联网技术可分为三个层面：感知层、网络层和应用层。感知层的主要技术包括射频识别技术、传感器技术、 无线传感网技术等。网络层是通过各种有线、无线通信技术，把源端收集来的数据经过中间节点传送到各个目的地，从而为应用层提供最基本、最准确的数据传送服务。应用层着重如何正确、准确地建立数学模型，并应用数据挖掘、数据处理等技术对接收的数据进行计算分析[2]。

其中无线传感器网络是感知层和网络的中间层，它的作用是向应用层提供实时采集数据，来反映现场的实时状况。无线传感器网络是传感器网络的革新一代产品，在智慧农业的发展中起着非常重要的作用，其发展和应用将会越来越深刻的影响和改变人们的生产和生活的各个领域。

3 ZigBee技术

表1 几种无线通信技术对比

ZigBee是一种高可靠的无线数据传输网络，是巧协议的代名词，具有距离短、功耗低、使用方便、工作可靠、价格低廉等特点。主要适合用于工业现场自动控制数据传输和远程控制领域，可以嵌入各种设备。简而言之，ZigBee无线数据网络类似于CDMA和GSM网络，是一个由最多65535个无线数据模块组成的网络平台。见表1。

通过表1的对比可知，ZigBee技术具有自组织、低成本、低功耗、网络节点多等特点，可以充分地应用在大面积农业监控系统当中[3]。

4 无线网络硬件电路设计总体方案

通过分布在各个区域内的无线网络传感器对现场数据进行实时采集，并进行远程的数据传送。信息平台接收到远程数据并进行汇总、分类、分析、计算等相应处理。要想系统自动进行数据的采集和记录，那么系统需要有以下的功能：实时数据能被按时向信息平台自动发送。传感器节点的设置要有冗余，增加和减少节点要平缓，不能影响系统的正常工作。信息平台层可以对传感器的网络节点进行参数的设定。远程网络节点要具有长时间工作的能力，要有足够的能源支持。

图1 总体结构图

协调器是整个网络的主要控制部分，主要负责建立网络，为设备分配网络地址和管理网络。一个网络中只能存在一个协调器，且只能由全功能设备（FFD）充当协调器。协调器是ZigBee网络的组成关键，能够保证整个网络中设备之间的正常通信，因此需要较多的计算内存和空间地扯，是ZigBee网络中最主要的耗能设备。路由器主要起路由的作用，负责维护网络路径、搜索设备加入网络和数据传输。充当路由器的设备也只能是FFD，ZigBee路由器受网络中协调器的控制。虽然路由器相对于协调器功能减弱，不需要那么多的计算空间和内存地址，但由于路由器要不断地转发实时数据和信息，功耗相对较多，所以需要采用主电源供电[4]。

5 前景展望

物联网业的飞速发展为加快实现我国智慧农业提供了基本的技术保障，必将影响智慧农业的未来发展。但是，在物联网领域中关键技术和标准体系等方面还存在着一些问题，要想解决这些问题就需要科研部门、企业、政府、及各个行业共同努力。在不久的将来，物联网必将会给智慧农业领域带来巨大的变化。

[1]施连敏，陈志峰，盖之华.物联网在智慧农业中的应用[J].农机化研究，2013（6）：250-252

[2]和伟.基于技术的无线网络的研究与实现[D].北京邮电大学.2011

[3]周国民.浅谈智慧农业[J].农业网络信息，2009（10）：5-7.

[4]杨瑛，崔运鹏.我国智慧农业关键技术与未来发展[J].技术热点，2015（6）：34-37.

Research on ZigBee Technology Intelligence Networking Technology Based on Agriculture

Li Linna Cai Changqing Wang Liping

Changchun Institute of Technology，Jilin Changchun 130000

ZigBee wireless communication technology has a very important role in the development of intelligent agriculture.Its communication distance is short，low power consumption and suitable for large area of land for data acquisition and transmission.Can be carried out in accordance with the requirements of the land improvement，such as watering，fertilizing and Shan medicine，etc..The temperature and humidity of the soil can be monitored at any time，and it can be adjusted at any time.Has been widely used and developed in the wisdom agriculture.

Internet of things；intelligent agriculture；ZigBee Technology

TN92；TP273

A

1009-6434(2016)07-0006-02

科技攻关计划项目：智慧农业温室蔬菜种植物联网中的关键技术研究，项目编号：20150204041NY。