文档介绍：2009 年第 8 期计算机系统应用

基于无线传感器网络的精准农业环境
监测系统设计①
Design of Precision Agriculture Environment Monitoring System Based on
Wireless work

吕立新 1,2 汪伟2 卜天然 2 ( 230039;
241000)
摘要: 在充分研究现有农业环境监测系统的基础上,将基于 ZigBee 的无线传感器网络技术应用于精准农业
环境监测领域,给出了农业环境监测系统的组网方案,重点设计了基于 MSP4300 2420 芯片的
传感器节点硬件结构和软件流程,系统可以对目标监测区内的温度、湿度、光照度等农业环境信息进
行快速、可靠的远程采集和传输。解决了传统农业环境监测信息存储的有限性和移动测量的不便性等
问题,为精准农业环境监测提供了一种有效的解决方案。
关键词: 无线传感器网络精准农业 ZigBee 环境监测

1 引言处理,无线通信和自动组网的能力,协作完成大型或
精准农业(Precision Agriculture)的基本涵义是复杂的监测任务。无线传感器网络有监测精度高、低
根据作物生长的环境状况,调节对作物的投入,以最功耗、低成本、实时性好、高容量、覆盖区域大等显
少的或最节省的投入达到同等收入或更高的收入,并著优点,非常适合于农业环境监控系统的实现。本文
改善环境[1]。准确实时的信息供给是精准农业的必须在对现有农业环境监测系统和无线传感器网络充分研
前提。精准农业的实现首先在于认识农田内农作物生究的基础上,应用 ZigBee 技术设计了一种基于的无
长环境和生长情况的差异,而这必须依赖于各种先进线传感器网络的农业环境监测系统,系统可以对目标
的传感器,如大气温度、大气湿度、风速、太阳辐射、监测区内的温度、湿度、光照度,CO2 浓度等农业环
作物生长情况、作物产量等各种类型传感器。如何将境信息进行快速、可靠的远程采集和传输。
这些传感器采集的信息及时准确地收集,为农业专家
提供决策并制定农田变量作业处方的主要数据源和参 2 系统总体设计
数,一直是一个难题。近年来, 出现了许多采用无线系统体系结构
公共网络和无线网络等无线通讯方式进行农、林、牧基于无线传感器网络的农业环境监测系统由无线
业的远程监测的研究[2]。这些无线通信技术的优势是传器节点、无线网关和监测中心服务器三部分组成。
传输速度快、信息量大、可远距离传输,但都存在功 ZigBee 明确定义了星形、簇状和网状 3 种拓扑结构[3]。
耗高、时延长、通信费用高等因素制约,使其很难广为减小能量损耗和数据包丢失,本文采用簇状网络拓
泛地应用到农业环境监测中。扑结构和层次路由协议。具体做法是将监测目标区域
无线传感器网络是由大量传感器节点通过无线通中的所有传感器节点分为若干个簇,每个簇相当于是
信技术自组织构成的网络,传感器节点具有数据采集一块较为固定的自组织网络。簇的范围由网络覆盖面

①收稿时间:2008-11-23
System Construction 系