基于Zigbee的土壤墒情监控系统设计

　　0引言

　　随着全球水资源供需矛盾的日益加剧，节水农业巳成为当今具有世界意义的焦点问题之一，世界各国都十分重视发展节水农业。以色列、日本、美国等国家都已采用先进的节水灌溉制度。通过采用遥感、遥测监测土壤墒情和作物生长等新技术，对灌溉区用水进行监测预报，实现灌溉区水资源的动态管理，不但成功地提高了农业产量，同时也节约了大量灌溉用水。国内部分地区也采用了一定的土壤墒情监控系统[1]，但现有系统一般采用有线组网形式，并通过工业总线来实现数据传输(如RS232协议，RS485协议等)。这种组网形式存在布线困难、系统安装调试周期长、使用复杂、需要专业人士进行日常维护等缺点.因而严重阻碍了其进一步推广和应用。

　　本文提出的采用Zigbee技术并结合现代传感器技术，同时通过无线组网的形式实现对土壤墒情的监控，从而开发了基于zigbee的土壤墒情监控系统。本系统将测控节点分布安设在灌溉区的各个地方，然后利用WSN将采集的数据传输给中心节点，再经过中心节点分析采集的数据，然后控制灌溉控制系统的状态，从而实现灌溉区灌溉的“精细灌溉”。相比于有线方式的土壤墒情监控系统，基于Zigbee的土壤含水监控系统具有如下优势：

　　(1)采用无线传输方式，受灌溉区环境约束小：

　　(2)系统具有微功耗特性;

　　(3)通信节点成本低;

　　(4)网络组建方便、快速;

　　(5)网络结构灵活，采用自组织方式，可动态路由转发以实现联网通信，当扩太监控范围时，网络可以自动接纳新增节点，而无需苛刻的日常维护和管理：

　　(6)网络容量大，覆盖面广;

　　(7)安全性高;

　　(8)通信时延短。

　　1 zigbee协议简介

　　zigbee是一种新兴的短距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的无线网络技术。主要用于近距离无线连接。该技术依据IEEE802.15.4标准，可在数千个微小的传感器之间相互协调以实现通信。Zigbee(由Zigbee Alliance所主导)标准一般需定义网络层(Network Layer)、安全层(Security Layer)、应用层(Application Layer)以及各种应用产品的资料(Profile);而由国际电子电机工程协会(IEEE)所制订的802.15.4标准，则只定义了物理层(PHY Laver)及媒体存取层(Media Access Control Layer;MAC Layer)。zigbee有数据传输速率低、功耗低、成本低、网络容量大、时延短、安全、有效范围小、工作频段灵活等特点。其主要应用领域包括工业控制、消费类电子设备、汽车自动化、家庭和楼宇自动化、医用设备控制等。

　　2系统整体设计