ZigBee組網技術在智能溫室系統中的運用

吳永亮 顧麗霞

[摘 要]ZigBee組網技術在智能溫室系統中的運用，解決了傳統數據信息的交互方式，提升了溫室內部溫度、濕度的控制能力，實現農作物生長狀態的實時監控，滿足了現代農業發展過程中對于控制技術的使用需求。文章以ZigBee組網技術作為切入點，從多個維度出發，持續推動智能溫室系統創新優化工作的開展，實現了農業生產的智能化與信息化。

[關鍵詞]智能溫室系統 ;ZigBee組網技術 ;無線通信 ;運用方案

[中圖分類號]TP212.9 [文獻標識碼]A

為了進一步發揮溫室大棚在農業生產環節中積極作用，各地政府與企業加大資源投入，持續引進現代化的技術手段，實現溫室大棚運行機制的升級，強化溫度、濕度等農作物生產要素的調控能力。基于這種認知，技術人員持續開發智能溫室系統，通過對無線采集終端、傳感裝置的合理配置，實現了對溫室大棚內部土壤水分溫度、光照條件以及二氧化碳含量等數據參數的快速獲取，為后續管理活動的開展提供了必要的參考。但是受制于傳統思維以及技術手段，智能溫室系統在信息交互方面存在實用性差、延時較長等問題，影響最終智能溫室系統運行質量。文章以ZigBee組網技術作為切入點，在明確ZigBee組網技術原理與特點的基礎上，從設備選擇、系統設計等幾個層面出發，確保ZigBee組網技術優勢的發揮，實現智能溫室系統的升級。

1 ZigBee組網技術概述

對ZigBee組網技術原理以及特點的梳理，引導技術人員逐步形成正確的思維認知，明確ZigBee組網技術在智能溫室系統中應用的重點環節與核心訴求，提升ZigBee組網技術應用效果，實現智能溫室系統的改造升級，充分滿足現代高效農業的發展訴求。

1.1 ZigBee組網技術分析

ZigBee組網作為一種短距離通信技術，提供一種穩定的雙向無線通信模式，以IEEE802.15.4為標準，傳輸速率保持在10-250kb/s，傳輸距離為10m-70m。與其他通信技術相比，具有成本低、實用性強、延時較短等特點，因此被廣泛應用于電子產品等領域，隨著物聯網的成熟與發展，ZigBee組網技術的應用場景日益豐富，其與傳感器、控制器的結合，大大提升了信息數據的交互能力。具體來看，ZigBee組網技術實現了多個傳感器之間的相互通信，大大提升了傳感器之間的信息數據交互效率。將ZigBee組網技術應用于智能溫室系統之中，不僅可以實現溫室內部各個設備之間的互聯互通，強化了溫室對于內部環境要素的控制能力，提升了溫室環境自動化控制效能。同時ZigBee組網技術成熟度較高，技術人員能夠根據需要，進行ZigBee組網規模的擴展以及必要的維護，適應了農業生產的客觀要求，使得智能溫室系統成本得到控制，有效降低農民以及相關企業的經濟負擔。

1.2 ZigBee組網技術特點

智能溫室系統在運用ZigBee組網技術的過程中，為了提升技術應用的針對性，有必要對ZigBee組網技術特點進行梳理，明確技術運行特征，確保ZigBee組網技術的實用性。

與其他通訊技術相比，ZigBee組網技術表現出較強的組網能力，其最大網絡負擔可以滿足6萬臺設備同時運轉，由于使用調頻、擴頻技術，ZigBee組網技術在實踐使用過程中，表現出極好的抗干擾能力，確保了數據信息傳輸效能，實現數據交互的穩定性與安全性。作為一種短距離通信技術，ZigBee組網技術有著良好的網絡自愈能力，在特定情況下，通信節點的損傷或者崩潰并不會對整個組網帶來影響。同時ZigBee組網技術擴展性較強、功耗較低，ZigBee組網技術可以兼容其他類型的設備，不同品牌設備可以進行高效的信息交互，使得整個通信組網的容量得到保證。

2 ZigBee組網技術下智能溫室系統總體設計

ZigBee組網技術在智能溫室系統應用的過程中，技術人員需要從智能溫室系統運行實際情況出發，對系統框架進行梳理，以期保證ZigBee組網技術與智能溫室系統之間的有效銜接，厚植通信優勢，滿足智能溫室管理控制工作的客觀要求。智能溫室系統在設計過程中，應當從ZigBee網絡、GPRS通信網絡以及監控中心三大模塊出發，形成完整、高效的智能溫室系統，確保對農作物生長環節溫度、濕度、光照等要素的合理控制，提升農業生產效率，在ZigBee組網技術結構設置的過程中，需要正確認識到組網技術的層次，厘清ZigBee組網技術定位，智能溫室系統ZigBee組網內部結構建立的過程，需要將溫室環境監測系統、星型網絡結構銜接起來，將傳感器有效分布于各個結構節點，確保溫室內各類數據信息的快速獲取。考慮到智能溫室系統空間范圍較小，因此ZigBee組網技術在總體設計的過程之中，有必要確定通信節點，確保ZigBee網絡覆蓋于對應的通信節點之上，在這一過程之中，為了保證ZigBee組網技術應用的有效性，技術人員可以通過在上位機底層結構進行優化的方式，保證ZigBee組網技術的覆蓋能力。各類傳感器采集到的溫室環境數據通過ZigBee終端節點無線傳輸至可編程控制器，可編程控制器對數據進行分析處理后再通過ZigBee協調器發送至中心服務器。

基于智能溫室系統控制需求，ZigBee組網結構在設計的過程之中，需要將系統之中的無線網關與ZigBee組網連接起來，形成ZigBee組網與GPRS網絡的穩定連接，以GPRS網絡為媒介，實現了溫度、濕度條件的遠程控制，為農作物創造更為優越的生長環境。

3 ZigBee組網拓撲結構的優化

為了保證ZigBee組網技術的實用性，技術人員應當著眼于智能溫室系統對于通信技術的使用要求，在總體設計思路的框架下，對組網拓撲結構進行組合優化，確保ZigBee組網技術運行質量。

ZigBee組網技術良好的組網能力，其支持星狀、網絡狀等多種類型的拓撲結構，不同的拓撲結構其使用場景不同，技術偏向有所差異。具體來看ZigBee組網星狀拓撲結構連接方式較為簡單，受到組網內部收發裝置的影響，其工作范圍較小;網絡狀拓撲結構較為復雜，從信息源到控制中心的路徑較多，在網絡運行過程之中，一旦發生路徑中斷，ZigBee技術可以通過其他路徑，將信息數據傳輸到監控中心，大大提升了數據信息交互的穩定性。其系統結構圖如下圖所示

通過對結構的合理設置，強化整個智能溫室系統運行的科學性以及便捷性，實現了溫室系統的合理高效運行。在ZigBee組網技術拓撲結構設置與優化的過程中，技術人員需要在綜合分析智能溫室系統信息數據交互以及管理控制需求的基礎之上，全面分析ZigBee組網技術的使用環境，對網絡拓撲結構進行合理設置。目前歐美國家在進行ZigBee組網拓撲結構優化的過程之中，大多將星狀拓撲結構與網絡狀拓撲結構機械能聯合組網形成混合拓撲結構，切實提升信息數據傳輸的高效性與穩定性。

4 結語

ZigBee組網技術在智能溫室系統之中的應用，對于提升智能溫室系統自身的數據信息交互能力，增強管理質量有著極為深遠的影響。文章在全面分析ZigBee組網技術運行特點的基礎上，從多個維度出發，梳理智能溫室系統設計整體思路。以此為切入點，對ZigBee組網技術拓撲結構進行優化，合理選擇設備類型，確保ZigBee組網技術在智能溫室系統之中的科學高效應用，促進現階段智能溫室系統自身管理能力的提升。

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