ZigBee／GPRS技术在精准农业中的应用研究

基于ZigBee技术的农业温室大棚监控及智能控制方案一概述“物联网”被称为继计算机、互联网之后，世界信息产业的第三次浪潮。

业内专家认为，物联网一方面可以提高经济效益，大大节约成本；另一方面可以为全球经济的复苏提供技术动力。

目前，美国、欧盟、中国等都在投入巨资深入研究探索物联网。

我国也正在高度重视物联网的研究，工业和信息化部会同有关部门，在新一代信息技术方面正在开展研究，以形成支持新一代信息技术发展的政策措施。

智能控制是为了达到节能、舒适、便利的目的，要求对市政、家庭、农业等的智能控制和监视制定细致的策略和方案。

但是，传统的智能控制系统由于很多因素的制约，很难达到要求。

为了解决这些问题，业界尝试了很多办法，但基本上都属于封闭式的，多采用私有协议，彼此间难以互通，导致结构不透明，灵活性、扩充性不佳。

从长远看，智能控制系统的发展趋势是走向开放，尤其是智能控制与互联网的融合是其中一个重要发展趋势。

智能农业控制通过实时采集农业大棚内温度、湿度信号以及光照、土壤温度、土壤水分等环境参数，自动开启或者关闭指定设备。

可以根据用户需求，随时进行处理，为农业生态信息自动监测、对设施进行自动控制和智能化管理提供科学依据。

大棚监控及智能控制解决方案是通过光照、温度、湿度等无线传感器，对农作物温室内的温度，湿度信号以及光照、土壤温度、土壤含水量、CO浓度等环境参数进行实时采集，自动开启或者关闭指定设备(如远程控制浇灌、开关卷帘等)。

二项目需求在每个智能农业大棚内部署空气温湿度传感器2只，用来监测大棚内空气温度、空气湿度参数；每个农业大棚内部署土壤温度传感器2只、土壤湿度传感器2只、光照度传感器2只，用来监测大棚内土壤温度、土壤水分、光照度等参数。

所有传感器一律采用直流24V电源供电，大棚内仅需提供交流220V市电即可。

每个农业大棚园区部署1套采集传输设备（包含中心节点、无线3G路由器、无线3G网卡等），用来传输园区内各农业大棚的传感器数据、设备控制指令数据等到internet上与平台服务器交互。

分类号：密级：公开UDC注1：编号：硕士学位论文基于ZigBee和GPRS技术的水产养殖远程无线监控系统的应用研究Application Research on WirelessRemote Monitoring system inAquaculture指导教师刘星桥教授作者姓名程立强申请学位级别硕士学科(专业) 农业电气化与自动化论文提交日期2012年4月论文答辩日期2012年6月学位授予单位和日期江苏大学2012年6月答辩委员会主席______________评阅人______________学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权江苏大学可以将本学位论文的全部内容或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

保密在年解密后适用本授权书。

本学位论文属于不保密学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。

除文中已经注明引用的内容以外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

摘要随着水产养殖业的快速发展，传统的池塘养殖模式正在被工厂化水产养殖取代。

在工厂化水产养殖的关键技术中主要涉及智能水质检(监)控、健康养殖管理和数字化物流等，其中水质监控是实现健康养殖的关键环节。

ZigBee是近年来兴起的一种低复杂度、低成本、低功耗、低速率和高可靠性的无线网络技术；而GPRS技术是一种传输范围广、传输速率高的无线通信技术，基于此，本文提出了ZigBee无线传感器网络与GPRS传输网络相结合的水产养殖无线远程监控系统的设计。

无线传感器网络在农业中的应用一、概述无线传感器网络（WSN）作为现代信息技术的重要分支，以其独特的优势和潜力，正在逐渐渗透到农业领域的各个方面。

通过将大量的微型传感器节点部署在农田环境中，无线传感器网络能够实现对农田环境参数的实时监测与数据传输，为农业生产提供精准、高效的数据支持。

在农业领域，无线传感器网络的应用具有显著的意义。

传统的农业生产方式往往依赖于人工经验，对农田环境的感知和控制能力有限，导致资源利用效率低下，农业生产效益不高。

而无线传感器网络的出现，为农业生产提供了一种全新的智能化、自动化的解决方案。

通过实时监测农田环境参数，如土壤湿度、温度、光照等，无线传感器网络可以帮助农民更加准确地了解作物生长状况，优化农业生产过程，提高产量和品质。

无线传感器网络在农业病虫害监测、精准施肥等方面也发挥着重要作用。

通过部署在农田中的传感器节点，可以实时监测作物的生长状态，及时发现病虫害的发生，为农民提供预警信息，减少病虫害对农业生产的影响。

根据作物对养分的需求，无线传感器网络还可以智能地控制施肥系统的工作，实现精准施肥，提高肥料利用效率，降低农业对环境的负荷。

无线传感器网络在农业领域的应用具有广阔的前景和巨大的潜力。

通过实时监测农田环境参数、提供精准的数据支持，无线传感器网络有望为农业生产带来革命性的变革，推动农业生产的智能化、自动化进程，提高农业生产的效率和质量。

1. 无线传感器网络的基本概念与发展历程无线传感器网络（Wireless Sensor Network，简称WSN）是一种由大量微型传感器节点通过无线通信方式自组织形成的网络系统。

这些传感器节点被部署在监测区域内，通过协作感知、采集和处理环境信息，并将这些信息发送给观察者或管理中心进行进一步处理和应用。

无线传感器网络实现了物理世界、计算世界以及人类社会之间的三元连通，为众多领域带来了前所未有的变革。

无线传感器网络的发展历程经历了多个阶段。

物联网技术在智能农业中的应用研究在当今科技飞速发展的时代，物联网技术正逐渐渗透到各个领域，为传统行业带来了前所未有的变革。

其中，农业作为人类生存的基础产业，也受益于物联网技术的应用，实现了向智能农业的转型升级。

智能农业，简单来说，就是利用现代信息技术实现农业生产的智能化、自动化和精准化。

而物联网技术作为实现这一目标的关键手段，通过传感器、网络通信、数据分析等技术的融合，为农业生产的各个环节提供了实时、准确的数据支持和智能化的决策依据。

一、物联网技术在智能农业中的应用场景1、农业环境监测农业生产与环境条件息息相关，如温度、湿度、光照、土壤湿度、土壤酸碱度等。

物联网技术中的传感器能够实时监测这些环境参数，并将数据传输到云平台。

农民或农业管理人员可以通过手机、电脑等终端设备随时随地获取环境数据，及时调整农业生产措施。

例如，在温室大棚中，当温度过高时，系统会自动开启通风设备；当土壤湿度不足时，会自动启动灌溉系统。

2、精准灌溉与施肥基于物联网技术的精准灌溉和施肥系统能够根据土壤肥力和作物生长需求，精确控制灌溉水量和施肥量。

通过在土壤中安装传感器，实时监测土壤养分含量和水分状况，系统可以计算出最佳的灌溉和施肥方案，避免了水资源的浪费和肥料的过度使用，提高了农业资源的利用效率，同时减少了对环境的污染。

3、病虫害监测与防治物联网技术在病虫害监测与防治方面也发挥着重要作用。

利用图像识别技术和传感器，系统可以实时监测作物的生长状况，及时发现病虫害的迹象。

一旦发现病虫害，系统会自动发出预警，并提供相应的防治方案。

此外，还可以利用无人机搭载监测设备，对大面积农田进行快速巡查，提高病虫害监测的效率和准确性。

4、农产品质量追溯消费者对农产品质量和安全的关注度越来越高，物联网技术为农产品质量追溯提供了有效的手段。

通过给农产品贴上电子标签或二维码，记录农产品的生产、加工、运输、销售等环节的信息，消费者可以通过扫描标签或二维码，了解农产品的全程信息，从而放心购买。

Zigbee智慧农业应用一、概述智慧农业是农业生产的高级阶段，是集新兴的互联网、移动互联、云计算和物联网技术为一体，依托部署在农业生产现场的各种传感节点（环境温湿度、土壤水分、二氧化碳、图像等）和无线通信网络实现农业生产环境的智能感知、智能预警、智能决策、智能分析、专家在线指导，为农业生产提供精准化种植、可视化管理、智能化决策。

基于Zigbee技术的智慧农业解决方案，成本低廉，是一般人都能负担的价格；控制更简单，让每一位刚接触的人都能轻松使用；功耗更低、组网更方便、网络更健壮，给您带来高科技的全新感受。

您的温室大棚规模越大，基于Zigbee技术的智慧农业解决方案在使用中，要准确及时地操控所有设备，最值得关注的应该就是网络信号的稳定性。

鉴于温室大棚的网络覆盖区域比较广泛，我们贴心为您呈现物联无线组网！智慧农业能有效连接物联Internet 通信网关和超出物联Internet通信网关有效控制区域的其它Zigbee网络设备，实现中继组网，扩大覆盖区域，并传输网关的控制命令到相关网络设备，达到预期传输和控制的效果。

基于先进的Zigbee技术，物联无线中继器无需接入网线，就可自行中继组网，扩散网络信号，让您的网络灵活顺畅运行，保障您的所有设备正常运行二、具体应用：1、要风得风、要雨得雨在物联Zigbee技术的引领下，现代化的精准农业采用了先进的问世大棚种植技术。

可以在阳光不足的时候，通过物联产品自动补充人造光线，促进光合作用；可以在湿度不够的时候，通过物联产品自动为农作物补充水份；更可以创造一个恒温的空间，让农作物一年四季不停的生长，生生不息……适宜的湿度环境也是作物生长的先决条件之一，物联无线温度湿度传感器，通过检测平台，同步获取温室内空气的湿度系数，当湿度系数不在设定值范围内时，可自动控制通风设备等运行，使空气湿度控制在作物生长适宜的湿度范围内。

同样的，只需一部手机在手，就能随时随地获知所有数据信息。

《基于ZigBee的智慧农业信息监测系统研究》篇一一、引言智慧农业，借助先进的物联网（IoT）技术，已逐渐成为现代农业生产管理的趋势。

它为农业生产的精确化管理提供了有效的手段，为提高农产品质量和效率，改善农村生活水平开辟了新路径。

本文以ZigBee无线通信技术为基础，探讨了智慧农业信息监测系统的设计、实施与效果评估。

二、ZigBee技术与智慧农业ZigBee是一种基于IEEE 802.15.4标准的低速无线个人区域网络通信协议，具有低功耗、低成本、低复杂度、低数据速率和长距离通信等特点。

在智慧农业中，ZigBee技术因其低成本、易部署的优点被广泛用于信息监测系统。

三、智慧农业信息监测系统设计1. 系统架构设计：系统由传感器节点、协调器、上位机软件三部分组成。

传感器节点通过ZigBee协议进行数据采集和传输，协调器负责数据的接收和转发，上位机软件则负责数据的处理和展示。

2. 传感器节点设计：传感器节点包括土壤湿度传感器、温度传感器、光照传感器等，用于实时监测农田环境信息。

3. 协调器设计：协调器采用微控制器和ZigBee无线模块组成，负责接收传感器节点的数据并转发至上位机。

4. 上位机软件设计：上位机软件采用模块化设计，包括数据接收、数据处理、数据展示等功能模块。

四、系统实施与效果评估1. 系统实施：在实施过程中，首先进行硬件选型和采购，然后进行硬件组装和软件编程。

在安装和调试过程中，需确保传感器节点的准确性和通信的稳定性。

2. 效果评估：通过实际运行和测试，对系统的性能进行评估。

主要包括以下几个方面：a) 数据准确性：比较传感器节点采集的数据与实际数据，评估数据的准确性。

b) 通信稳定性：测试系统在不同环境下的通信性能，评估系统的稳定性。

c) 功耗：评估系统在长时间运行下的功耗情况，确保系统的低功耗特性。

d) 用户友好性：评估上位机软件的易用性和用户体验。

五、结论基于ZigBee的智慧农业信息监测系统为农业生产提供了有效的管理手段。

《基于ZigBee的智慧农业信息监测系统研究》篇一一、引言随着科技的不断进步，智慧农业逐渐成为农业现代化的重要发展方向。

其中，基于无线通信技术的信息监测系统是智慧农业的关键技术之一。

ZigBee作为一种具有低功耗、低复杂度、低成本、远距离和灵活拓扑结构特点的无线通信协议，非常适合在智慧农业中应用。

本文将详细介绍基于ZigBee的智慧农业信息监测系统的研究内容。

二、研究背景及意义智慧农业是通过应用现代信息技术、物联网技术等手段，实现对农业生产的精准管理和智能化决策。

其中，信息监测系统是智慧农业的重要组成部分，它可以实时监测农田环境参数，如温度、湿度、光照、土壤养分等，为农业生产提供科学依据。

而ZigBee作为一种无线通信协议，具有低功耗、低成本、远距离等特点，非常适合在智慧农业中应用。

因此，基于ZigBee的智慧农业信息监测系统的研究具有重要的现实意义和应用价值。

三、系统设计（一）硬件设计基于ZigBee的智慧农业信息监测系统主要由传感器节点、协调器节点和上位机组成。

传感器节点负责实时监测农田环境参数，并将数据通过ZigBee无线通信协议传输给协调器节点。

协调器节点负责接收传感器节点的数据，并进行数据融合和预处理，然后将处理后的数据通过有线或无线网络传输给上位机。

上位机负责接收协调器节点的数据，并进行数据分析和处理，为农业生产提供科学依据。

（二）软件设计软件设计主要包括传感器节点的程序设计和协调器节点的程序设计。

传感器节点的程序主要负责实时监测农田环境参数，并将数据通过ZigBee无线通信协议传输给协调器节点。

协调器节点的程序主要负责接收传感器节点的数据，进行数据融合和预处理，并将处理后的数据通过有线或无线网络传输给上位机。

此外，还需要设计一个上位机软件界面，方便用户查看和分析数据。

四、系统实现及性能分析（一）系统实现系统实现主要包括硬件制作、程序设计及调试等步骤。

首先需要根据系统设计要求制作传感器节点和协调器节点的硬件电路板。

浅谈几种短距离无线通信技术在精确农业中的应用前景作者：李晋楚栓成来源：《电子世界》2013年第11期【摘要】随着精确农业在21世纪的快速发展，信息传送逐渐被认为是影响精确农业快速发展的一个重要因素，尤其是实时通信技术。

文章详细介绍了几种无线通信技术，对比了无线通信技术与传统有线通信技术的性能，并且分析了这几种无线通信技术在精确农业中的应用前景。

【关键词】无线通信技术；精确农业；应用前景1.前言精确农业（Precision Agriculture）是指：根据农作物生长的环境因素（包括：土壤结构、地形、植物营养、水分、病虫害等）来调节对农作物的投入。

主要有两方面的工作：一方面查清区域农田内的土壤性状与生产力空间变异；另一方面来确定区域农田内农作物的时间差异信息。

精确农业与我们心中常规的农业耕种的主要区别有：1）可以提高农作物产量；2）可以更加有效更加合理的使用有限的农田资源；3）可以减少在劳作中一些盲目的投入，使得投入都精准无误；4）可以减少由于不当施肥、喷药所带来的环境污染；5）可以使作物的果实更加绿色健康，更加适合人们食用；6）最重要的是可以改变人们习惯了的生产方式，大大的提高生产力。

简单来说，精确农业也可以被称作为“处方农业”，也就是说精确农业的核心是动态的、实时的获取农田各个区域内的环境因素和农作物信息，诊断农作物长势和产量时空差异的原因，及时的给区域内农作物开出“处方”。

由于要及时的对区域内农作物开出“处方”，实时通信无疑成为精确农业中至关重要的一个环节。

2.短距离无线通信技术在精确农业中的应用现阶段无线传输标准和方式主要包括：蓝牙（Bluetooth）、红外（IrDA）、无线局域网（WLAN）、超宽带技术（UWB）、跳频技术（ZigBee）等短距离无线通信技术。

由于精确农业自身的特点，所以其对通信技术也是有一定要求的，主要可以归纳为：1）实时性，即能够及时的把信息传递给各个终端，使得控制终端能够及时作出判断，并作出反应；2）可靠性，即要保证各个终端接收的信息都是准确无误的，不会被一些外在的因素干扰；3）交互性，即不单只是单个终端可以与控制终端有信息交互，各个终端之间都可以进行信息的交互。