基于ZigBee的智能農業灌溉系統研究

楊彥鑫+阮解瓊+黃兆波+李琦+趙玉清

（云南農業大學機電工程學院，云南 昆明 650201）

摘 要：傳統農業灌溉系統中，運用有線網絡實現智能化灌溉，不僅成本較為高昂，整體布設過程也很復雜，需要花費大量的人力物力。正是基于這種情況，相關技術人員研發了ZigBee智能農業灌溉系統，主要利用的是網絡節點、超聲波水位傳感器以及土壤水分傳感器等，整體系統能有效實現信息反饋和數據收集，十分便利。本文從ZigBee智能農業灌溉系統的總體結構分析入手，對硬件實施方案以及軟件實施方案進行了集中的闡釋，旨在為技術研究人員提供有價值的技術建議，以供參考。

關鍵詞：ZigBee；智能農業灌溉系統；硬件；軟件

中圖分類號：S275 文獻標識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20170230059

1 基于ZigBee的智能農業灌溉系統總體結構

ZigBee智能農業灌溉系統的參數包括用戶終端系統、主控制器、ZigBee內部協調節點以及監控系統等，利用節點參數實現網絡組網，并借助控制命令優化系統的運行流程。另外，在ZigBee智能農業灌溉系統運行過程中，當終端節點檢測到農田水位超標后，就會產生自動斷電制動，系統能利用其自身系統控制參數對電磁閥進行控制，從而有效地停止灌溉操作。而針對檢測水位在閾值范圍以下時，需要利用系統自動化控制功能開啟電磁閥，確保振動控制灌溉項目。技術人員要利用模塊對開啟灌溉和停止灌溉進行集中管理，針對狀態信息以及終端節點建立有效的控制框架[1]。

2 基于ZigBee的智能農業灌溉系統的硬件實施方案

ZigBee智能農業灌溉系統主控制結構主要包括微處理芯片、USB和SPI等，結合圖像傳感器和MCI，能優化實現系統的高效管理目標，并且可以利用JAVA進行編程操作，將信息緩存后直接輸入到存儲指令和數據控制模塊中。

2.1 基于ZigBee的智能農業灌溉系統的終端節點設計

ZigBee技術在實際應用過程中，能有效實現低能耗和低成本，同時保證整體運行結構安全可靠，正是基于其自組網能力，能在定義標準結構中實現數據鏈層級和物理層級的優化連接，保證工作參數運行環境維系在2.4G赫茲、868赫茲以及915赫茲3個頻段結構中，并保證拓撲結構運行的完整度。

2.2 基于ZigBee的智能農業灌溉系統的控制模塊電路設計

要想實現整體ZigBee智能農業灌溉系統的優化目標，就要保證系統在TC35i模塊能有效維護主控制器和用戶之間的數據交流，保證傳遞結構的安全可靠。系統運行過程中，技術人員要保證基帶處理器和天線接口之間有效連接，并且充分滿足供電電路的時序性，符合接口需求，利用40幀電纜線對主控制器和系統結構進行集中管控。在電源接線引腳數據處理時，技術人員要保證短信息收發和軟件流的系統化控制，確保工作狀態引腳也能得到有效傳遞[2]。

2.3 基于ZigBee的智能農業灌溉系統的網絡控制模塊設計

ZigBee智能農業灌溉系統之所以能實現自動化管控，主要是基于網絡連接和智能模塊技術，借助節點實現系統管控，確保能隨時隨地提高灌溉系統的訪問實效性。除此之外，在系統內還要借助主控制器嵌入以太網，從而有效支持控制層協議，利用物理結構芯片提升處理水平。

3 基于ZigBee的智能農業灌溉系統的軟件實施方案

3.1 基于ZigBee的智能農業灌溉系統的主程序設計

在軟件系統中，借助自動組網層級能實現ZigBee智能農業灌溉系統的優化運行，技術人員要對農田水位的上限和下限進行集中管理，保證水位、土壤以及電磁閥實現自動灌溉。另外，在系統中能借助路由節點和協調節點進行控制器管理，保證信息用戶終端對數據建立集中采集機制，能在提升系統容錯能力的同時，保證控制組網的可靠性。

3.2 基于ZigBee的智能農業灌溉系統的控制模塊應用程序設計

在ZigBee智能農業灌溉系統運行過程中，要滿足實時性需求，對短信息標志位進行集中關注，從而保證檢測程序發揮實效性。

3.3 基于ZigBee的智能農業灌溉系統的嵌入式網絡搜索設計

嵌入式網絡搜索設計結構被應用于ZigBee智能農業灌溉系統，能在提升系統聯網有效性的同時，優化異地管控終端結構，確保控制命令在發送后實現灌溉操作。特別要注意的是，在系統嵌入結構中，技術人員要遵循HTTP通信協議，保證結構的有效性和完整度[3]。

4 結束語

總而言之，ZigBee智能農業灌溉系統的推廣，實現了自動化農業管理項目的有效運行，不僅能運行遠程監控和系統管理，也能進一步升級參數解析能力，一定程度上推動了農業項目的可持續發展。

參考文獻

[1]滕志軍，何建強，李國強，等.基于ZigBee的智能農業管理系統設計[J].湖北農業科學，2013，52（3）：681-684.

[2]張文霞，王圓，張凱，等.基于ZigBee無線網絡的智能農業溫室大棚管理系統的設計與實現[J].中國農機化學報，2016，37（6）：247-250.

[3]李建飛，靖文.基于ZigBee和LabVIEW的智能農業大棚溫濕度監測系統設計[J].現代農業科技，2013，22（5）：205-209.