【正文】 動翅膀的 “舞蹈 ”來與同伴傳遞花粉所在方位信息，也就是說蜜蜂依靠這樣的方式構(gòu)成了群體中的通信網(wǎng)絡。 第一章 ZIGBEE 概述 第一節(jié) ZIGBEE 技術(shù) 的發(fā)展歷史及趨勢 Zigbee 是 IEEE 協(xié)議的代名詞。這種傳感器耗能極低，通過無線傳輸將數(shù)據(jù)從一個傳感器傳至另一個傳感器，因此 ZIGBEE 通信效率非常高。通過 ZIGBEE 無線傳感器測量農(nóng)田的周邊環(huán)境信息來實現(xiàn)農(nóng)業(yè)灌溉的自動化控制。因此，在這樣的背景下，解決農(nóng)業(yè)自動灌 溉的問題是十分重要的。計算機化操作運行精密、可靠、節(jié)省人力，對灌溉過程的控制可達到相當?shù)木?，在以色列，已?jīng)出現(xiàn)了在家里利用電腦對灌溉過程進行全部控制 (無線、有線 )的農(nóng)場主。地處干早缺水地帶的以色列，它是世界上微灌技術(shù)發(fā)展最具有代表性的國家，目前全國農(nóng)業(yè)土地基本上實現(xiàn)了灌溉管理自動化，并且普遍推行自動控制系統(tǒng)，按時、按量將水、肥直接送入作物根部，水資源利用率和單方水的糧食產(chǎn)量都相當高。 日本，以色列以及歐美等農(nóng)業(yè)發(fā)達國家都已實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)的自動化， 而他們發(fā)展自動化的一個重要途徑就是灌溉系統(tǒng)的自動化控制。用高新技術(shù)改造農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)，實施節(jié)水灌溉已成為我國農(nóng)業(yè)乃至國民經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展帶戰(zhàn)略性的根本大事。 我國的 自動 灌溉控制 系統(tǒng) 的研制和使用尚處于起步階段，因此，作為一個農(nóng)業(yè)大國，中國研究開發(fā)自 己的先進的低成本、使用維護方便、系統(tǒng)功能強且擴展容易的國產(chǎn)化 自動 灌溉器是一項極有意義的工作。 自動灌溉控制系統(tǒng)在我國的使用并不算普及，與歐美發(fā)達國家相比還有很大的差距，我國的農(nóng)業(yè)基本上還沒有實現(xiàn)農(nóng)業(yè)自動化的普及。 ZIGBEE 無線傳感器是作為灌溉系統(tǒng)控制和管理的有效工具，它便于操作，又可以提高操作的精確性，并且只要實現(xiàn)了自動控制系統(tǒng)，對操作員也不需要過高的要求。灌溉系統(tǒng)自動化水平較低是制約我國高效農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要原因。 由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn) 代化農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變，必須要求農(nóng)業(yè)科技有一個大的發(fā)展，進行一次新的農(nóng)業(yè)技術(shù)革命。 前 言 農(nóng)業(yè)是最基本也是最古老的行業(yè)，也是從古至今人類各行各業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。 自動灌溉 。試驗結(jié)果表明 : 該系統(tǒng)能快速準確地計算出作物的需水量 , 經(jīng)濟 實用 ,有效地 實現(xiàn) 了全自動節(jié)水灌溉 , 特別適用于中小型灌溉區(qū)域的精細灌溉。該系統(tǒng)通過 ZigBee 無線傳感器網(wǎng)絡采集土壤水勢與環(huán)境氣 象信息 , 由農(nóng)田蒸散量和土壤水勢作為輸入 , 以作物需水量為輸出 , 采用模糊推理規(guī)則 , 使用分段模糊控制策略獲得 了作 物的需水量 ,構(gòu)成智能灌溉系統(tǒng) 。 編 號： 審定成績： 重慶郵電大學 畢業(yè)設計（論文） 設計（論文）題目： ZIGBEE 灌溉自動控制系統(tǒng) 學 院 名 稱 ： 軟件學院 學 生 姓 名 ： 專 業(yè) ： 軟件工程 班 級 ： 1310701 學 號 ： 指 導 教 師 ： 答辯組 負責人 ： 填表時間： 2021 年 5 月 重慶郵電大學教務處制 摘 要 我國農(nóng)業(yè)灌溉缺水是一個重要的問題，因此發(fā)展高效自動化的農(nóng)業(yè)灌溉是最可行的出路。 針對節(jié)水灌溉受多種因素影響難以建立精確控制模型的特點 , 為了 實現(xiàn) 作物的自動、 適時 與適量灌溉 , 設計了基于 ZigBee 和模糊控制決策的全自動灌溉系統(tǒng)。采用 ARM9 微處理器 , 基于嵌入式 Linux 開發(fā)了網(wǎng)關(guān)節(jié)點 ,現(xiàn)了數(shù)據(jù)的匯聚 和 GPRS 通信方式的遠程數(shù)據(jù)及命令轉(zhuǎn)發(fā)。 【關(guān)鍵詞】 ZigBee。 控制系統(tǒng) 。從農(nóng)業(yè)的長遠發(fā)展來看，灌溉 系統(tǒng)是一個很關(guān)鍵的問題。要發(fā)展農(nóng)業(yè)技術(shù)，首先就要從灌溉系統(tǒng)入手。傳統(tǒng)的灌溉模式自動化程度極低，基本上屬粗放的人工操作，即便對于給定的量，在操作中也無法進行有效的控制，為了提高灌溉效率，縮短勞動時間和節(jié)約水資源，必須發(fā)展自動灌溉控制系統(tǒng)。使用 ZIGBEE 灌溉 自動控制系統(tǒng)不僅能夠極大地減少農(nóng)業(yè)灌溉所需的勞動力，并且還能進行比傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)灌溉更為精確，更有效率的工作，從而達到提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)量和質(zhì)量，節(jié)約農(nóng)業(yè)灌溉所需資源的目的。即使部分地方有自動灌溉控制系統(tǒng)，但是并沒有實現(xiàn)高效節(jié)能的自動化，只是根據(jù)經(jīng)驗來按時定量地進行灌溉，這樣并不能實現(xiàn)向高效化為目標發(fā)展的農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化。隨著計算機技術(shù)和傳感器技術(shù)的迅猛發(fā)展，計算機和傳感器的價格日益降低，可靠性日益提高， 以信息技術(shù)發(fā)展農(nóng)業(yè)已經(jīng)成為了必然的趨勢 。 現(xiàn)在我需要設計的就是通過 ZIGBEE 無線傳感器建立的自動灌溉控制系統(tǒng) ，它能 控制灌溉系統(tǒng) 對作物進行適時、適量的灌水，起到高效灌溉，節(jié)水、節(jié)能的作用。他們采用先進的節(jié)水灌溉制度，由傳統(tǒng)的充分灌溉向非充分灌溉發(fā)展，對灌區(qū)用水進行監(jiān)測預報，實行動態(tài)管理，采用遙感技術(shù)，監(jiān)測土壤墑情和作物生長，開發(fā)和制造了一系列用途廣泛，功能強大的數(shù)字式灌溉控制器，并得到了廣泛的應用。北美、澳大利亞韓國等國家和地 區(qū)都已有發(fā)展成熟并形成系列的灌溉控制器產(chǎn)品，微灌方式普遍采用計算機控制，埋在地下的濕度傳感器可以傳回有關(guān)土壤水分的信息，還有的傳感器系統(tǒng)能通過檢測植物的莖和果實的直徑變化來決定對植物的灌水間隔。 我國是一個水資源嚴重缺乏和水旱災害頻繁發(fā)生的國家，農(nóng)業(yè)用水量大且農(nóng)業(yè)灌溉用水率普遍十分低下，這對于我國農(nóng)業(yè)發(fā)展是一個極大的制約。為灌溉系統(tǒng)合理地發(fā)展自動化控制 ,不僅可以提高資源利用率 ,緩解水資源日趨緊張的矛盾 ,還可以增加農(nóng)作物的產(chǎn)量 ,降低農(nóng)產(chǎn)品的成本。 ZIGBEE 作為一種新興的近距離、低復雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的無線網(wǎng)絡技術(shù) ,它依據(jù) 標準 ,在數(shù)千個微小的傳感器之間相互協(xié)調(diào)實現(xiàn)通信。 ZIGBEE 灌溉控制系統(tǒng)通過將傳感 器和芯片以網(wǎng)狀埋設于農(nóng)田各地，在通過無線傳輸將農(nóng)田信息傳遞至控制系統(tǒng)，然后再由控制系統(tǒng)分析數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)自動灌溉。 與藍牙相似 ， 根據(jù)這個協(xié)議規(guī)定的技術(shù)是一種短距離、低功耗的無線通信技術(shù)。 它的 特點是 低復雜度、 近距離 、自組織、 低數(shù)據(jù)速率、 低功耗、低成本。 早在上世紀末，就已經(jīng)有人在考慮發(fā)展一種新的通信技術(shù)，用于傳感控制應用，這個想法后來在 工作組當中提出來，于是就成立了 TG4 工作組，并且制定了規(guī)范 。兩年之后， ZigBee 的第一個規(guī)范 誕生，但這個規(guī)范推出的比較倉促，存在一些錯誤，并不實用。據(jù)聯(lián)盟最新的消息，今年年底將會發(fā)布更新版本的規(guī)范 ZigBee2021，這個版本增加了一些新的特性。實際上 ZigBee 和 的關(guān)系，有點類似于 WiMAX和 ， WiFi 和 ， Bluetooth 和 。事物是不斷的發(fā)展變化的，尤其是通信技術(shù)，可以想象將來的 ZigBee 可能不會使用 定義的底層， 就跟藍牙 (Bluetooth)宣布下一代底層采用 UWB 技術(shù)一樣，但是“ZigBee”這個商標以及高層的技術(shù)還會繼續(xù)保留。 ZigBee工作在三種頻帶上，分別是用于歐洲的 868MHz 頻帶，用于美國的 915MHz 頻帶，以及全球通用的 頻帶，但這三個頻帶的物理層并不相 同，它們各自的信道帶寬分別是 ,2MHz 和 5MHz，分別有 1 個， 10 個和 16 個信道。調(diào)制方面都使用了調(diào)相技術(shù)，但 868MHz和 915MHz 頻段采用的是 BPSK，而 頻段采用的是 OQPSK?？赡芪覀儠乃男阅埽覀兛梢栽倏纯此?Bluetooth/ 以及WiFi/ 的性能比較，在同樣比特信噪比的情況下， 要優(yōu)于其他兩者。在發(fā)射功率為 0dBm 的情況下， Bluetooth 通常能有 10m 作用范圍，而基于 的 ZigBee 在室內(nèi)通常能達到 30~50m作用距離，在室外如果障礙物較少，甚至可以達到 100m 作用距離 。因此綜合起來， 具有性能比較好的物理層。因此我們完全可以把它歸為低速率的短距離無線通信技術(shù)。不過 ZigBee 實際上并沒有對時分復用 GTS 技術(shù)進行相關(guān)的支持，因此我們可以暫不考慮它，而專注于 CSMA/CA。為此 MAC 層采用了 CSMA/CA 的技術(shù)，簡單來說，就是節(jié)點在發(fā)送數(shù)據(jù)之前先監(jiān)聽信道，如果信道空閑則可以發(fā)送數(shù)據(jù)，否則就要進行隨機的退避，即延遲一段隨機時間，然后再進行監(jiān)聽，這個退避的時間是指數(shù)增長的，但有一個最大值 ，即如果上一次退避之后再次監(jiān)聽信道忙，則退避時間要增倍，這樣做的原