吳永亮 顧麗霞

[摘 要]ZigBee組網(wǎng)技術(shù)在智能溫室系統(tǒng)中的運用，解決了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)信息的交互方式，提升了溫室內(nèi)部溫度、濕度的控制能力，實現(xiàn)農(nóng)作物生長狀態(tài)的實時監(jiān)控，滿足了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展過程中對于控制技術(shù)的使用需求。文章以ZigBee組網(wǎng)技術(shù)作為切入點，從多個維度出發(fā)，持續(xù)推動智能溫室系統(tǒng)創(chuàng)新優(yōu)化工作的開展，實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的智能化與信息化。

[關(guān)鍵詞]智能溫室系統(tǒng) ;ZigBee組網(wǎng)技術(shù) ;無線通信 ;運用方案

[中圖分類號]TP212.9 [文獻標識碼]A

為了進一步發(fā)揮溫室大棚在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中積極作用，各地政府與企業(yè)加大資源投入，持續(xù)引進現(xiàn)代化的技術(shù)手段，實現(xiàn)溫室大棚運行機制的升級，強化溫度、濕度等農(nóng)作物生產(chǎn)要素的調(diào)控能力?；谶@種認知，技術(shù)人員持續(xù)開發(fā)智能溫室系統(tǒng)，通過對無線采集終端、傳感裝置的合理配置，實現(xiàn)了對溫室大棚內(nèi)部土壤水分溫度、光照條件以及二氧化碳含量等數(shù)據(jù)參數(shù)的快速獲取，為后續(xù)管理活動的開展提供了必要的參考。但是受制于傳統(tǒng)思維以及技術(shù)手段，智能溫室系統(tǒng)在信息交互方面存在實用性差、延時較長等問題，影響最終智能溫室系統(tǒng)運行質(zhì)量。文章以ZigBee組網(wǎng)技術(shù)作為切入點，在明確ZigBee組網(wǎng)技術(shù)原理與特點的基礎(chǔ)上，從設(shè)備選擇、系統(tǒng)設(shè)計等幾個層面出發(fā)，確保ZigBee組網(wǎng)技術(shù)優(yōu)勢的發(fā)揮，實現(xiàn)智能溫室系統(tǒng)的升級。

1 ZigBee組網(wǎng)技術(shù)概述

對ZigBee組網(wǎng)技術(shù)原理以及特點的梳理，引導(dǎo)技術(shù)人員逐步形成正確的思維認知，明確ZigBee組網(wǎng)技術(shù)在智能溫室系統(tǒng)中應(yīng)用的重點環(huán)節(jié)與核心訴求，提升ZigBee組網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用效果，實現(xiàn)智能溫室系統(tǒng)的改造升級，充分滿足現(xiàn)代高效農(nóng)業(yè)的發(fā)展訴求。

1.1 ZigBee組網(wǎng)技術(shù)分析

ZigBee組網(wǎng)作為一種短距離通信技術(shù)，提供一種穩(wěn)定的雙向無線通信模式，以IEEE802.15.4為標準，傳輸速率保持在10-250kb/s，傳輸距離為10m-70m。與其他通信技術(shù)相比，具有成本低、實用性強、延時較短等特點，因此被廣泛應(yīng)用于電子產(chǎn)品等領(lǐng)域，隨著物聯(lián)網(wǎng)的成熟與發(fā)展，ZigBee組網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用場景日益豐富，其與傳感器、控制器的結(jié)合，大大提升了信息數(shù)據(jù)的交互能力。具體來看，ZigBee組網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)了多個傳感器之間的相互通信，大大提升了傳感器之間的信息數(shù)據(jù)交互效率。將ZigBee組網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于智能溫室系統(tǒng)之中，不僅可以實現(xiàn)溫室內(nèi)部各個設(shè)備之間的互聯(lián)互通，強化了溫室對于內(nèi)部環(huán)境要素的控制能力，提升了溫室環(huán)境自動化控制效能。同時ZigBee組網(wǎng)技術(shù)成熟度較高，技術(shù)人員能夠根據(jù)需要，進行ZigBee組網(wǎng)規(guī)模的擴展以及必要的維護，適應(yīng)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的客觀要求，使得智能溫室系統(tǒng)成本得到控制，有效降低農(nóng)民以及相關(guān)企業(yè)的經(jīng)濟負擔(dān)。

1.2 ZigBee組網(wǎng)技術(shù)特點

智能溫室系統(tǒng)在運用ZigBee組網(wǎng)技術(shù)的過程中，為了提升技術(shù)應(yīng)用的針對性，有必要對ZigBee組網(wǎng)技術(shù)特點進行梳理，明確技術(shù)運行特征，確保ZigBee組網(wǎng)技術(shù)的實用性。

與其他通訊技術(shù)相比，ZigBee組網(wǎng)技術(shù)表現(xiàn)出較強的組網(wǎng)能力，其最大網(wǎng)絡(luò)負擔(dān)可以滿足6萬臺設(shè)備同時運轉(zhuǎn)，由于使用調(diào)頻、擴頻技術(shù)，ZigBee組網(wǎng)技術(shù)在實踐使用過程中，表現(xiàn)出極好的抗干擾能力，確保了數(shù)據(jù)信息傳輸效能，實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互的穩(wěn)定性與安全性。作為一種短距離通信技術(shù)，ZigBee組網(wǎng)技術(shù)有著良好的網(wǎng)絡(luò)自愈能力，在特定情況下，通信節(jié)點的損傷或者崩潰并不會對整個組網(wǎng)帶來影響。同時ZigBee組網(wǎng)技術(shù)擴展性較強、功耗較低，ZigBee組網(wǎng)技術(shù)可以兼容其他類型的設(shè)備，不同品牌設(shè)備可以進行高效的信息交互，使得整個通信組網(wǎng)的容量得到保證。

2 ZigBee組網(wǎng)技術(shù)下智能溫室系統(tǒng)總體設(shè)計

ZigBee組網(wǎng)技術(shù)在智能溫室系統(tǒng)應(yīng)用的過程中，技術(shù)人員需要從智能溫室系統(tǒng)運行實際情況出發(fā)，對系統(tǒng)框架進行梳理，以期保證ZigBee組網(wǎng)技術(shù)與智能溫室系統(tǒng)之間的有效銜接，厚植通信優(yōu)勢，滿足智能溫室管理控制工作的客觀要求。智能溫室系統(tǒng)在設(shè)計過程中，應(yīng)當從ZigBee網(wǎng)絡(luò)、GPRS通信網(wǎng)絡(luò)以及監(jiān)控中心三大模塊出發(fā)，形成完整、高效的智能溫室系統(tǒng)，確保對農(nóng)作物生長環(huán)節(jié)溫度、濕度、光照等要素的合理控制，提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，在ZigBee組網(wǎng)技術(shù)結(jié)構(gòu)設(shè)置的過程中，需要正確認識到組網(wǎng)技術(shù)的層次，厘清ZigBee組網(wǎng)技術(shù)定位，智能溫室系統(tǒng)ZigBee組網(wǎng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)建立的過程，需要將溫室環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)銜接起來，將傳感器有效分布于各個結(jié)構(gòu)節(jié)點，確保溫室內(nèi)各類數(shù)據(jù)信息的快速獲取?？紤]到智能溫室系統(tǒng)空間范圍較小，因此ZigBee組網(wǎng)技術(shù)在總體設(shè)計的過程之中，有必要確定通信節(jié)點，確保ZigBee網(wǎng)絡(luò)覆蓋于對應(yīng)的通信節(jié)點之上，在這一過程之中，為了保證ZigBee組網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的有效性，技術(shù)人員可以通過在上位機底層結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化的方式，保證ZigBee組網(wǎng)技術(shù)的覆蓋能力。各類傳感器采集到的溫室環(huán)境數(shù)據(jù)通過ZigBee終端節(jié)點無線傳輸至可編程控制器，可編程控制器對數(shù)據(jù)進行分析處理后再通過ZigBee協(xié)調(diào)器發(fā)送至中心服務(wù)器。

基于智能溫室系統(tǒng)控制需求，ZigBee組網(wǎng)結(jié)構(gòu)在設(shè)計的過程之中，需要將系統(tǒng)之中的無線網(wǎng)關(guān)與ZigBee組網(wǎng)連接起來，形成ZigBee組網(wǎng)與GPRS網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定連接，以GPRS網(wǎng)絡(luò)為媒介，實現(xiàn)了溫度、濕度條件的遠程控制，為農(nóng)作物創(chuàng)造更為優(yōu)越的生長環(huán)境。

3 ZigBee組網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)的優(yōu)化

為了保證ZigBee組網(wǎng)技術(shù)的實用性，技術(shù)人員應(yīng)當著眼于智能溫室系統(tǒng)對于通信技術(shù)的使用要求，在總體設(shè)計思路的框架下，對組網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)進行組合優(yōu)化，確保ZigBee組網(wǎng)技術(shù)運行質(zhì)量。

ZigBee組網(wǎng)技術(shù)良好的組網(wǎng)能力，其支持星狀、網(wǎng)絡(luò)狀等多種類型的拓撲結(jié)構(gòu)，不同的拓撲結(jié)構(gòu)其使用場景不同，技術(shù)偏向有所差異。具體來看ZigBee組網(wǎng)星狀拓撲結(jié)構(gòu)連接方式較為簡單，受到組網(wǎng)內(nèi)部收發(fā)裝置的影響，其工作范圍較小;網(wǎng)絡(luò)狀拓撲結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，從信息源到控制中心的路徑較多，在網(wǎng)絡(luò)運行過程之中，一旦發(fā)生路徑中斷，ZigBee技術(shù)可以通過其他路徑，將信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，大大提升了數(shù)據(jù)信息交互的穩(wěn)定性。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下圖所示

通過對結(jié)構(gòu)的合理設(shè)置，強化整個智能溫室系統(tǒng)運行的科學(xué)性以及便捷性，實現(xiàn)了溫室系統(tǒng)的合理高效運行。在ZigBee組網(wǎng)技術(shù)拓撲結(jié)構(gòu)設(shè)置與優(yōu)化的過程中，技術(shù)人員需要在綜合分析智能溫室系統(tǒng)信息數(shù)據(jù)交互以及管理控制需求的基礎(chǔ)之上，全面分析ZigBee組網(wǎng)技術(shù)的使用環(huán)境，對網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)進行合理設(shè)置。目前歐美國家在進行ZigBee組網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)優(yōu)化的過程之中，大多將星狀拓撲結(jié)構(gòu)與網(wǎng)絡(luò)狀拓撲結(jié)構(gòu)機械能聯(lián)合組網(wǎng)形成混合拓撲結(jié)構(gòu)，切實提升信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咝耘c穩(wěn)定性。

4 結(jié)語

ZigBee組網(wǎng)技術(shù)在智能溫室系統(tǒng)之中的應(yīng)用，對于提升智能溫室系統(tǒng)自身的數(shù)據(jù)信息交互能力，增強管理質(zhì)量有著極為深遠的影響。文章在全面分析ZigBee組網(wǎng)技術(shù)運行特點的基礎(chǔ)上，從多個維度出發(fā)，梳理智能溫室系統(tǒng)設(shè)計整體思路。以此為切入點，對ZigBee組網(wǎng)技術(shù)拓撲結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，合理選擇設(shè)備類型，確保ZigBee組網(wǎng)技術(shù)在智能溫室系統(tǒng)之中的科學(xué)高效應(yīng)用，促進現(xiàn)階段智能溫室系統(tǒng)自身管理能力的提升。

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