基于ZigBee的智能精准农业系统关键技术研究及应用

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从古至今我国都是一个农业大国,但是由于我国各个地区地理、环境和气候都有差异,传统农业已经满足不了生产的需求,实现传统农业向现代农业转变是当代世界农业研究的趋势。作为新时代信息技术上又一次革命——ZigBee技术的出现,实现了高效率大范围的数据信息的采集、高速率的数据传输和精确性地决策分析,促进了传统农业向现代精准农业的转变,实现农业现代化建设。本文主要的研究目标是国家生态农业园,设计了基于ZigBee无线网络技术和GPRS网络的智能精准农业监控系统,该系统基于ZigBee无线传感器网络技术实现对土壤墒情信息的数据采集,将采集的数据进行数据融合处理,再通过GPRS网络传送给我们的控制中心,由控制中心对处理后的数据进行分析决策,实现对该系统的实时性、精确性和可靠性的监控。本论文的主要工作如下:1.部署ZigBee无线传感器网络节点针对农业科技园,ZigBee无线传感器网络节点的合理部署可以更加有效地采集数据、减小能源消耗、降低信息冗余、延长网络系统的使用周期。首先需要对其进行区域划分,然后再对每个监测区域分布ZigBee无线传感器网络节点,根据农作物不同的生长环境,选择合适的节点感知模型和节点部署策略来部署ZigBee网络节点,进行数据采集。2. ZigBee无线传感器网络节点的硬件结构设计ZigBee节点的硬件结构设计主要以ARM9为微处理器,Linux为操作系统,CC2520为ZigBee射频接收模块以及各种温度、湿度、光照强度、雨量等传感器构建了整个节点的硬件结构。实现整个系统的数据采集与传输。3.采集后数据的融合处理和状态分析由于在系统中每个监测区域有着众多的传感器,各个传感器节点都要将采集到的数据单独传输到汇聚节点,这样就会造成网络出现大量冗余信息,通信带宽大量浪费,能量大量损耗。同时,还会降低信息的采集效率及采集信息的准确性和实时性。所以对采集后的数据融合处理是必不可少的,处理完的数据具有更高的实时性和准确性,再对其进行状态分析以便对系统更好的监控。4.对灌溉流量计表的识别和监测经过状态分析后,可以收集到农业园的土壤墒情信息,可以清楚地知道土壤的干湿程度。此时,可以灌溉系统进行识别和监测,控制灌溉系统是否灌溉或灌溉多少,就能保证适宜农作物生长的土壤环境。文章的最后,实验平台的搭建,通过实验的测试,系统能够基于ZigBee无线传感器网络实现数据的采集、传输、显示与状态分析这些功能。控制中心通过状态分析能够清楚地了解土壤墒情信息,可以很好地实现对灌溉系统的监测与控制。
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