摘要：我國農業的發展促使精準農業研究受到越來越高的重視，精準農業能夠實現經濟的較大提高。精準農業中要求將環境的適宜程度作為作物健康成長的有效標準。影響作物生長的因素主要為溫濕度及土壤的濕度等，快速準確地獲取農作物的生長環境信息，了解作物的實時生長環境很重要。針對傳統的環境監測所存在的采樣率低、工作效率低以及布線不便等缺點，本文設計了ZigBee無線傳感器網絡節點定位監測系統。針對農業中植物生長所需的良好環境信息的采集傳輸及上位機數據存儲等進行了十分詳細的分析與設計，最后進行數據庫的存儲為植物生長環境的研究提供有力分析數據。ZigBee技術能夠被大眾接受與使用是因為其擁有獨特的優點，例如其能量損耗小、能夠實現網絡自組、設備布置靈活以及穩定性能好等。無線傳感器網絡能夠進行實時環境信息采集、網絡環境數據通訊與處理，被廣泛用于醫療、室內建筑、軍用民用及精準農業植物生長環境方面。隨著國家對農業發展的持續關注及精準農業地迅速發展，無線傳感器網絡技術已經被廣泛應用，成為采集農業環境信息，不斷提高管理水平及增加作物產量必要手段。

　　關鍵詞：精準農業；節點定位；溫濕度：數據采集

　　1引言

　　1．1研究背景和意義

　　眾所周知，我國是農業大國，土地資源總量大人均占有量卻極少，以世界7％的土地滿足眾多人口的糧食需求。傳統農業在發展過程中主要依靠農藥化肥的大量施用提高作物產量，由于過度地投入導致生態環境惡化和農產品品質下降。面對農產品國際市場競爭激烈的事態，改變傳統的管理方式，減少資源損耗，充分利用土地這種不可再生的資源，如何在有限的資源基礎上增加產品產量、提高生產效率、結合環境與經濟的雙重效益是我國亟待解決的重要問題【l。2J。融合了農業技術及信息技術的精準農業現今成為重要研究方向，應用無線傳感器網絡技術設計農田信息管理監測系統是農業信息自動化智能化研究的熱點。

　　1．2國內外研究現狀

　　1．2．1國外研究現狀精準農業是在20世紀80年代初期由美國人首先提出。精準農業是在生產生活中應用現代信息監測技術對檢測對象進行自動監測，是現代科技發展的必然產物，也是科學技術進步的標志。在20世紀90年代初，美國召開了史上第一次關于精準農業發展的科研討論會，從此以后，精準農業成為了世界上最富有研究價值的前沿課題之一。精準農業成為了新世紀全球農業發展的旗幟與方向，面向二十一世紀的農業技術革命正在悄無聲息地進行[9-10]。

　　1．2．2國內研究現狀隨著美國提出精準農業的概念，我國科研人員對其高度重視，并開始進行相關精準農業的試驗。主要針對植物生長所需要的優良環境、精準施肥和播種以及植物生長所需要的水分及二氧化碳等相關方面。精準農業主要是摒棄傳統的人工測量監控并針對植物生長的農田進行無線數據采集精確節點定位及數據的實時無線傳輸，同時將得到的數據進行誤差數據的剔除，在數據可視化方面做到實時監控117’191。

　　2WSN技術及應用

　　2．1WSN組成結構及體系

　　WSN(WirelessSensorNetworks)是由多個無線傳感模塊組成的無線網絡系統，各模塊部署方便快捷，價格經濟廉價，體積小，便于隨實際情況進行移動，以協調配合的方式采集網絡涉及區域中物體的信息，并將得到的信息經過處理后發給檢測者，操作方便市場前景廣闊。在無線傳感模塊組成的監測網絡體統中，節點是被無規則隨意放置的，我們可以根據實際生產生活的需要進行相關對象的數據監測，同時還可以對數據進行簡單的運算處理。由于各個模塊之間是相互聯系的，因此可以形成互聯的系統。

　　2．2重要的無線通信技術

　　隨著各種網絡技術的飛速發展，許多通信協議應運而生，由于其價格低廉、消耗小、通訊方便等優點，短距離無線通信技術得以快速發展，并在各行各業發揮著巨大作用。目前，Wi．Fi、藍牙以及ZigBee技術是應用較為廣泛的短距離無線通訊技術【31。331。針對各個技術的不同特點在生產生活的各個領域發揮著巨大作用。

　　(1)Wi．Fi無線通信技術Wi-Fi技術是一種短距離無線通信聯網協議，隨著科技的發展該技術在生活中應用最為廣泛，為人們的生活帶來巨大的便利同時促進了人與人之間的網絡互連，主要的應用包括智能手機、平板電腦、無線路由等。其工作頻率為2．4GHz，最高傳輸速率可達11Mb／s，最遠的通訊距離隨著技術的發展達到了100m，并且在傳輸的覆蓋范圍方面也取得了突破性的進展。Wi．Fi的數據傳輸速度快，同時具有很強的兼容性，可以方便地進行網絡連接。但是，Wi-Fi的缺點也阻礙了其在工業監測中的應用，由于Wi．Fi功耗大、成本高并且技術標準復雜，目前多數用于個人局域網中。

　　(2)藍牙無線通信技術藍牙是在1998年被提出的一種能夠短距離通訊的低成本大容量的通信規范，工作頻率同樣為2．4GHz。藍牙的主要應用是在較小范圍內進行設備的連接，通信距離較短只能是在10m的范圍內。在日常生活中，我們應用藍牙進行移動終端之間的通信，進行文件的輕松傳輸，在數據共享方面變得更加容易和便捷。藍牙技術是全世界公開使用，兼容性好是其最重要的特點之一。藍牙技術不僅僅運用于電腦，還應用于手機及家電等眾多種類的電子設備產品，盡管藍牙存在以上的自身及應用上的優勢，但是藍牙的缺陷也較為突出，通信距離過短、成本較為昂貴并且網絡覆蓋率低，不適用于大面積無線監測。由于網絡技術飛速的發展，藍牙技術并未長期大規模應用就被新的無線傳感技術所代替。

　　3精準農業ZigBee網絡節點定位技術研究

　　無線傳感器網絡由大量傳感器節點以自組網形式構成，能夠進行實時信息收集、數據通訊和處理，被廣泛應用于醫療、軍民及農業生產環境監測等方面。隨著精細農業地不斷被重視以及迅猛的發展，無線傳感器網絡的應用成為農田環境信息采集、提高管理水平、增加作物產量的必要手段【4ll。在應用農業無線傳感器網絡進行測量感知的過程中，傳感器節點定位是重要環節，大量節點必須確定位置信息才能進行有效的環境信息監測[42l。因此，必須要采取一定的方法來確定網絡中各監測節點的位置，進而得到實際地理環境信息。考慮到節點自身能量受到制約、全部配置GPS(GlobalPositioningSystem全球定位系統)成本昂貴及部署環境受限等實際因素，本文只對少數傳感器節點通過裝載GPS進行定位準確坐標，并利用數學智能算法計算其他未知節點準確的坐標，最終實現對監測環境信息的準確判斷，同時降低成本。節點測量定位方法分為測距定位和非測距定位兩類【431，非測距類定位依靠網絡連通性進行定位，常用質心定位算法、DV-hop算法和近似三角形內點測試法等【44一鄂。優點是受環境影響小，不需要添加額外的硬件，經濟性很好，測量方便。但其缺點是測量精度不高，誤差大，所需要大量的錨節點【46。481。測距類定位需要測量節點間的距離或者角度定位。與非測距類方法比較，計算量和通信量較大，但精度高，測量準確。

　　參考文獻

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