基于ZigBee的传感器网络的节水灌溉控制系统的研究.pdfVIP

2008 NO.25 科技资讯 SCIENCE TECHNOLOGY INFORMATION 高 新 技 术 基于ZigBee的传感器网络的节水灌溉控制系统的研究① 管金凤 陆鹏 刘贺 冯复剑 赵燕东 (北京林业大学工学院 河北 100083) 摘 要:本文构建了一种基于ZigBee无线传感器网络的节水灌溉控制系统,并给出了系统的网络体系结构,重点研究了无线传感器网络的 自组网过程;该系统能够监测植物土壤水分的变化,通过无线传感器的反馈数据对植物采取有效的节水灌溉措施。 关键词:无线传感器网络 节水灌溉 自组网 中图分类号:TP316.8 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2008)09(a)-0003-02 土壤水分是作物生长、植被恢复的关 ①大规模网络。传感器可以部署至很 都非常短。 键性限制因素,如何准确、快速、定位测量 大的地理区域。部署节点的密度,可以根 ④网络容量大。可支持达65000个节点。 土壤水分对农田的节水灌溉、最优调控等 据需要设置。 ⑤安全。ZigBee提供了数据完整性检查 具有重要意义。土壤水分信息的准确采集 ②自组织网络。节点有自组织的能力, 和鉴权功能,加密算法采用通用的AES-128。 的研究是进行合理灌溉的基础和保证,对于 可自行进行动态配置和管理,自动形成转 ⑥高必威体育官网网址性。采用64为出厂编号并支 节水技术有效的实施具有关键性的作用。 发监测的数据。 持AES-128加密。 传统的传感器因其功能差,体积大等 ③动态性网络。能够感知对象移动和 因此,ZigBee技术十分适合于组建无人 缺点已经很难满足应用的需要而逐渐被功 新节点加人,具有动态的系统可重构性。 人5线网络。 能更加完善,体积更小的微传感器取代。 ④可靠的网络。节点维护可能性小要 现代技术领域中测控系统日益自动化和复 求传感器网络具有强壮性和容错性。 2基于ZigBee的传感器网络的节水灌溉控 杂,发展低成本、易于部署、具备自组织能 ⑤以数据为中心。网络在获取指定事 制系统 力且广泛分布的微小节点构成的无线传感 件的信息后汇报给用户,接近于自然语言 2.1系统概述 器网络(wireless sensor network,简记为 交流的习惯。因而无线传感器网络是以数 无线传感器网络技术应用在节水灌溉 WSN)也是大势所趋。 据为中心的网络。 监控系统中,通过采集分析分布在地下无 1.1.2ZigBee 线传感器的数据,能够准确判断植物根部 1无线传感器 ZigBee是一种新兴的短距离、低速率 土壤的水分缺失状况,自动控制相应的阀 1.1无线传感器的应用 无线网络技术。 门调节植物根部的水分,有效地帮助植物 传感器网络的研究将现代的先进微电 ZigBee技术的特点包括以下几方面: 管理者维护植物的生长。整个系统的硬件 子技术、现代信息通讯技术、计算机网络 ①省电。两节五号电池支持长达6个 包括传感器节点和基站。传感器节点探测 技术等融合,以实现其微型化、集成化、多 月到2年左右的使用时间。 出的数据通过无线多跳自组的Mesh网络传 功能化、网络化,特别是实现传感网络特 ②可靠。采用了碰撞避免机制,避免了 输给基站。基站将这些数据传输到上层处 有的超低功耗系统设计。无线传感网络可 竞争和冲突;节点模块间具有自动动态组 理设备,如个人电脑、PDA或手机