计算机时代2012年第12期

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智能灌溉系统上位机软件的设计与实现

赵震奇

(无锡机电高等职业技术学校，江苏无锡214028)

摘

要：根据农田环境的水、空气、土壤环境的需求，设计了基于ZigBee无线传感器网络的智能灌溉系统。具体分析了

系统功能，设计了总体结构。探讨了基于.Net的智能灌溉系统上位机的功能需求、系统架构、实现方案及关键技术等。关键词：ZigBee；无线传感器；.Net；智能灌溉系统；上位机中图分类号：TP315

文献标志码：A

文章编号：1006-8228(2012)12-61-04

DesignandimplementationofPCsoftwareforintelligentirrigationsystem

ZhaoZhenqi

（WuxiMachineryandElectronHigherProfessionalandTechnicalSchool,Wuxi,Jiangsu214028,China）

Abstract：Accordingtotherequirementsofwater,airandsoilinfarmlandenvironment,anintelligentirrigationsystemisdesigned,basedonwirelesssensornetworkZigBee.Thesystemfunctionisanalyzedandoverallstructureisdesigned.Thefunctiondemand,systemarchitecture,http://arediscussed.

Keywords：ZigBee；wirelesssensor；.Net；intelligentirrigationsystem；PC

0引言

在水资源紧缺的条件下，要实现灌溉农业的可持续发展，就需要灌溉更加精确智能。在不影响农作物生长发育的前提下，按照农作物需水要求准确及时地预报，并实现水量的自动控制，精确施予。目前，主要采用先进的物联网技术与传统农业生产相结合的办法，通过研发先进的传感器、灌溉控制设备、功能强大的计算机灌溉管理软件等来实现科学灌溉，提高农业效益[1]。

由于全球气候的恶化和水污染等原因，水资源短缺已经成为全球性的问题。在各大园林、农业及高尔夫灌溉项目中，越来越多的人认识到了节水灌溉的重要性。为了保证人工植被和农作物的正常生长，节水灌溉系统起到了至关重要的作用。

2总体结构设计

Zigbee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议。根据这个协议规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。

无线网关实现了ZigBee、GPRS、以太网、串口的网络互联和协议转换，集成了符合ZigBee协议标准的JN5121系列通讯模块，GPRS模块，以太网接口，RS232接口。并具有通讯距离远、抗干扰能力强、组网灵活等优点和特性；可实现一点对多点、多点对多点的串口设备间的数据透明传输，也可以根据用户的需要定制软件；可按照星形网络、网状网络以及树状网络组网。兼容FCCPart15,ETSIETS300-328和日本的ARIBSTD-T16标准。主要应用领域：煤矿/油田设备远程监控、电力/水利设备远程监控、远程智能抄表/线缆取代、工业、农业自动化控制、楼宇、路灯智能控制[2]。

本系统设计由三个部分组成：监控中心、无线网关、无线路由节点。其中，监控中心主体是服务器和上位机；无线网关集成了符合ZigBee协议标准的JN5121系列通讯模块，GPRS模块，以太网接口，RS232接口，负责将各节点的数据发送给上位机处理，或接收上位机发送的指令并传送给各节点；无线路由节点可以有多个，集成了CO2浓度传感模块、土壤的干湿度传感模块、空气的干湿度传感模块和ARM模块。系统组成框图

1系统主要功能

我们设计并制作出具有监视、控制、环境数据的不间断采集、整理、统计、绘图功能的智能灌溉系统，以实现优化科学灌溉。该系统适用于庭院、园林、农田等灌溉场所。主要包括以下功能：

⑴根据CO2浓度自动控制电磁阀的开关，与CO2发生器配套使用；

⑵根据土壤的干湿度自动控制电磁阀的开关，与喷灌、微灌、滴灌等管道系统配套使用；

⑶根据空气的干湿度自动控制电磁阀的开关，与加/降温、加/除湿等设备配套使用。

收稿日期：2012-10-08

作者简介：赵震奇（1976-），男，江苏无锡人，硕士，讲师，主要研究方向：信息系统开发与应用，职业教育。

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ComputerEraNo.122012

如图1所示。

无线传感节点A

温湿度传感器节点a控制命令灌溉设备控制节点a

检测数据

ZigBee无线通信无线路由无线传感节点N

节点A

温湿度传感器节点n控制命令灌溉设备控制节点n

检测数据

无

ZigBee无线通信无ZigBee无线通信

线线网网无线传感节点A

关

GPRS无线通信

关

温湿度传感器节点a控制命令灌溉设备控制节点a

检测数据

ZigBee无线通信

无线路由无线传感节点N

节点N

温湿度传感器节点n控制命令灌溉设备控制节点n

检测数据

图1系统组成框图

3硬件原理

本系统的传感节点硬件采用CC2530，如图2所示。CC2530是用于2.4-GHzIEEE802.15.4、ZigBee和RF4CE应用的一个真正的片上系统（SoC）解决方案。它能够以非常低的总材料成本建立强大的网络节点。CC2530结合了领先的RF收发器的优良性能，业界标准的增强型8051

CPU，系统内可编程闪存，8-KBRAM和许多其他强大的功能。CC2530有四种不同的闪存版本：CC2530F32/64/128/256，分别具有32/64/128/256KB的闪存。CC2530具有不同的运行模式，使得它特别适应超低功耗要求的系统。运行模式之间的转换时间短，进一步确保了低能源消耗[3]。

图2传感节点硬件框图

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