关于ZigBee技术的农用无线传感器网络体系架构研究.pdfVIP

高技术通讯2011年第21卷第6期：581．586 doi：10．3772／j．i鲫．1002-0470．2011．06．005 基于ZigBee技术的农用无线传感器网络体系架构研究① 朱丽②～” 吴华瑞③一。 李辉一。 (。国家农业信息化工程技术研究中心 北京100097) (”农业部农业信息技术重点开放实验室 北京100097) (…电子科技大学自动化工程学院 成都610054) 摘要针对精准农业对农作物生长环境监测应具备实时性、可靠性及可持续性的要求， 对无线传感器网络体系架构及路由策略进行了研究。详细描述了基于ZigBee技术的农 用无线传感器网络体系架构，并在LEACH算法基础上提出了适用于长时间监测的路由策 略，实现了网络簇首节点的建立、广播、选择和调度，并根据能量耗费确定是加入某个簇还 是作为一个独立节点直接与控制节点通信。仿真实验结果表明，该算法能够实时采集和 远程传输农田温度、湿度等信息，同时能有效减少传感器节点的能耗，延长网络寿命，保证 农用无线传感器网络的长时间稳定地工作。 关键词 (WSN)，路由策略 地解决传感器设备耗电的问题，对该技术的研究和 0引言 改进是精准农业领域中非常有实际意义的问题。如 目前，以现代信息技术与农业技术融合为特点 何以较低成本准确获取反映农田环境的各种信息是 agriculture，PA)”技术成为提“精准农业”需要解决的一个重要问题。本文设计了 的“精准农业(precision 高农业生产效率的支撑技术之一。无线传感器网 一种基于ZigBee技术的农用无线传感器设备，使其 sensor 络…(wirelessnetworks，WSN)具有抗干扰能力能够长时间对农田环境进行实时、精准的监测。同 强、监测精度高、覆盖区域大等特点，故采用无线传 时针对精准农业生产中大规模农田应用场景的特殊 感器网络可以有效地解决农作物生长环境监测的问 需要，提出了高效的、适用于大规模农业生产的节能 题，该项技术已成为精准农业领域的研究热点之一。 策略，并且通过对已有路由策略L4J的优化，对无线传 当前存在的无线通信协议旧j有很多，例如：IEEE感器网络进行了改善，进一步提高了系统的节能效 802．11系列、蓝牙、WiMAX等，但是这些通信协议当 率，并节省大部分节点的传输能耗，延长了网络寿 初的设计都是设想协议运行在能够持续供电或者方 命，使农用无线传感器设备能够高效、稳定的工作。 便更换电池的设备上面，如无线路由器、手机等设 备。无线传感器网络由很多传感器设备构成，这些 1 无线传感器节点体系总体架构 设备大量分布在需要监测的区域中，通过无线通信 协议互相关联，这些设备大部分都是采用电池供电， 如图1所示，选用JN5148无线微控制器和 因此更换电池非常不方便。由于环境数据的采集、 收发等都需要消耗传感器设备的电量，因此如果传 适用于监测农作物生长环境的传感器模块(温度采 感器设备的电量很快地耗尽，那么这套环境监测系 集器、湿度采集器等)。对于这些装置的操作需要调 统是没有实用价值的。 用这些装置提供的各种应用程序编程接口(applica． tion 在无线传感器网络中采用ZigBee[3J技术(一种programming 低成本、低功耗近距离无线组网通信技术)可以有效 读取采集数据等，应用层是建立在ZisSee协议 ’ @塞J9．，82。年．生，硕士；