智能农业大棚环境监视系统的设计与实现解读.doc

无线传感网络技术 课程设计报告 学生姓名 学 号 学院 计算机科学与技术学院 专 业 物联网工程 题 目 智能农业大棚环境监视系统的设计与实现 指导教师 2016 年 7 月 1 日  目录 1引言 1 1.1智能农业大棚应用的背景 1 1.2智能农业大棚设计的目的与意义 1 2监视系统ZigBee网络设计方案 1 2.1 ZigBee网络技术简介（这个抄一下老师给我们的那个参考） 1 2.2两种典型网络配置结构 2 2.2.1两层网络，系统由两类点构成： 2 2.2.2三层网络，系统由三类点构成： 3 3智能农业大棚控制系统的总体方案 3 3.1智能农业大棚的特点 3 3.2设计的总体思路 4 3.3系统分为三个模块（说一说各部分的功能与工作的流程） 5 3.3.1 ZigBee无线传感节点 5 3.3.2 ZigBee数据汇聚节点 5 3.3.3 控制系统 6 3.4无线传感器网络拓扑连接图 6 4 结论 6 4.1 系统应该完成的功能 6 4.2心得体会和感悟 7 参考文献 7 1 引言 1.1智能农业大棚应用的背景 在我国智能农业大棚控制系统还处于发展阶段，特别是传统农业与现代自动化控制技术相结合的研究成果还不够成熟。在传统的农业大棚中，浇水、通风，灯光等控制全凭经验、靠感觉。对农业大棚内的温度、湿度、光照、二氧化碳的浓度、土壤的酸碱度等环境参数都需要靠人工进行采集，这样的传统农业大棚不仅大大耗费人工成本，而且还会因为监测不到位而使农业大棚的环境得不到保障。因此智能的农业大棚应运而生。 1.2智能农业大棚设计的目的与意义 目的： 1)通过智能化的设计使得大棚的环境得到自动监视，便于管理员通过手机进行实时监查与管理。 2)将大棚内农作物的生长环境与温室环境有机结合，分析数据并确定适合温室大棚的控制系统。 意义：大大的缩减了人工巡查的成本，同时更加高效的实现了人工智能自动监管，使得农业大棚向信息化，网络化，智能化的方向发展。 2监视系统ZigBee网络设计方案 2.1 ZigBee网络技术简介 ZigBee是一组面向低速无线个人区域(LR-WPAN)的双向无线通信技术标准。它是基于IEEE 802.15.4无线标准研制开发的，有关组网、安全和应用软件方面的技术标准。其MAC层和物理层协议使用了IEEE 802.15.4标准，ZigBee联盟对网路层协议和API（应用层）进行了标准化，同时还开发了安全层，以保证这种便携设备不会意外泄漏其标识，这种利用网络的远距离传输不会被其他节点获得。与Wi-Fi,Bluetooth等其他无线接入技术相比，ZigBee具有的优势如下： 1、功耗低：工作非常省电，支持休眠状态。由于周期很短，收发信息功耗较低，以及采用了休眠模式，ZigBee可确报两节5号电池支持6个月至两年左右的使用时间； 2、工作频段灵活：使用的频段分别为2.4GHz(250Kb/s)、915MHz(40Kb/s)、和868MHz(20Kb/s)均为无须申请的ISM频段； 3、低成本：由于传输速率低，并且协议简单，降低了成本，另外使用ZigBee协议可以免专利费； 4、组网灵活、网络容量大：ZigBee可采用星型、树型和网状网络结构，由一个主节点管理若干子节点，最多一个主节点可管理254个子节点；同时主节点还可由上一场网络节点管理，最多可支持达65000个节点。 5、安全：ZigBee提供了数据完整性检查和鉴权功能，加密算法采用通用的AES-128，应用层安全属性可根据需求来配置。 6、高必威体育官网网址性：64位出厂编号和支持AES-128加密。 ZigBee网络具有三种拓扑结构，如图2-3所示。 图2-3 ZigBee网络拓扑结构图 1、星形拓扑结构：节点之间只有唯一的一条路径 2、树状拓扑结构：当从一个节点向另一个节点发送数据时，信息将沿着树的路径向上传递到最近的协调器节点，然后再向下传递到目标节点。 3、网状拓扑结构：网状拓扑结构是一种特殊的、按多跳方式传输的点对点的网络结构，其路由可自动建立和维护，并且具有多种强大的自组织、自愈功能。网络可以通过“多跳”方式通信，可以组成极为复杂的网络，具有很大的路由深度和网络节点规模。 2.2两种典型网络配置结构 2.2.1两层网络，系统由两类点构成： 无线传感器节点，包括无线空气温湿度传感器、无线土壤温度传感器、无线土壤含水量传感器、无线光照度传感器、无线CO2传感器等； 无线网关节点，包括Wi-Fi无线网关或GPRS无线网关。 　　该结构适用于园区已经有Wi-Fi局域网覆盖，或是可以采用GPRS直接上传数据的场景。在此结构中，只需要在合适的区域部署无线网关，即可实现传感器数据的采集和上传。（本次我所使用） 2.2.2三层网络，系统由三类点构