【正文】 b server. Agricultural greenhouse’s realtime information was collected by the server through timing detection, and send control mands. The irrigation pumps, ventilation, fan systems can be controlled realtimely through mobile phones and work clients. Physical model hacve verify the reliability of this system. Keywords: things agriculture。 Zigbee。 智能 灌溉 是一個(gè)理念， 現(xiàn)在國外溫室環(huán)境控制技術(shù)正朝著高科技方向發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、遙感技術(shù)已逐漸應(yīng)用到溫室大棚智能控制系統(tǒng)中讓農(nóng)業(yè)管理可以快捷的實(shí)現(xiàn) [1]。 農(nóng)業(yè) 的應(yīng)用 是一個(gè) 極佳 的 物聯(lián)網(wǎng) 應(yīng)用開發(fā)方向， 一 方面 作為我國的一種基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，農(nóng)業(yè)的重要地位不言而喻 ； 另一方面，在我國 悠久農(nóng)業(yè) 種植歷史中，人力勞作的狀況持續(xù)了幾千年， 如何 更好的實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化是困擾人們的問題。 隨著 全球氣候變化，自然災(zāi)害的日益增多，旱澇狀況 頻發(fā) ， 就我國基本情來講，水資源總量居第六位，但人均是 121 位，水資源時(shí)空分布不均衡年降水量集中于 68 月，很多城市出現(xiàn)水資源短缺，更為重要的是，水資源的污染，導(dǎo)致大量的淡水無法正常 使用 [2]。 農(nóng)民以前 是 靠天吃飯，到人 工 灌溉 ， 而智能灌溉則可以更加合理有效的解放勞動(dòng)力，管理 多個(gè) 溫室棚區(qū)的 環(huán)境 問題 。 Zigbee 技術(shù)是 在 短距離無 線通信方面具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的一種 方式 ，其多個(gè)節(jié)點(diǎn) 的 連接，自動(dòng)分配網(wǎng)絡(luò)地址的方式 以及信號(hào)的 穩(wěn)定性等 優(yōu)點(diǎn) 是進(jìn)行區(qū)域化種植的一個(gè)良好選擇。農(nóng)業(yè)的灌溉就是一個(gè)持續(xù)需要解決 的農(nóng)業(yè)問題。 國內(nèi) 現(xiàn)階段對(duì)于該問題的研究 多實(shí)在 農(nóng)林類高等院校及部分科研機(jī)構(gòu)， 基于 長期的研 究取得了一定水平 的 成績 ， 但是應(yīng)用尚不廣泛。 而在 我國的 “ 花卉之都 ” —— 廣州市其花卉產(chǎn)業(yè)規(guī)模較大， 而 浙江大學(xué) 有 研究基于 Zigbee 和 GPRS 的遠(yuǎn)程灌溉控制，也取得了不錯(cuò)的成果 [3]。 在 國外，例如美國和以色列其節(jié)水灌溉設(shè)備及技術(shù)處于世界領(lǐng)先的水平 。 現(xiàn)代 農(nóng)業(yè)是在國家高度提出的，可以更好的維護(hù)國家的糧食安全，更加有效的解放農(nóng)村勞動(dòng)力提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)值。而 國外的 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用也是發(fā)生著日新月異的變化， 在工業(yè) 機(jī)器人，自動(dòng) 駕駛汽車 等 人工智能領(lǐng)域都有著絕對(duì)的領(lǐng)先技術(shù)。設(shè)計(jì) 實(shí)現(xiàn) 農(nóng)業(yè)智能灌溉系統(tǒng)，主要是實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程控制， 能夠 更加精確的實(shí)現(xiàn)溫濕度測(cè)量 ， 對(duì)于區(qū)域化種植更加方便的實(shí)現(xiàn)一個(gè)控制中心操作若干個(gè)節(jié)點(diǎn)。 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 服務(wù)器后臺(tái)程序設(shè)計(jì)，后臺(tái)服務(wù)程序是作為一個(gè)連接下位機(jī)或是 Zigbee 協(xié)調(diào)器的樞紐 ，對(duì) 這個(gè)系統(tǒng)連接起著關(guān)鍵作用。 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 2 系統(tǒng)總體 設(shè)計(jì) 本系統(tǒng) 是一個(gè) 統(tǒng)一 的整體，在實(shí)現(xiàn)上主要分為網(wǎng)站，后臺(tái)程序 ， Zigbee 無線 網(wǎng)絡(luò)以及農(nóng)業(yè)溫室模型等幾個(gè)方面。 本系統(tǒng)采用 TI（ 德州儀器 ） 開發(fā) 的 Zstack 協(xié)議棧 架構(gòu) 為基礎(chǔ)，主要在 APP 層接入傳感器的溫濕度采集模塊 ， 借助其無線功能實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)無線通信 。 Zigbee 網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的是系統(tǒng)自動(dòng)組網(wǎng) ， 協(xié)調(diào)器會(huì)自動(dòng)的分配給終端節(jié)點(diǎn)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址 。 遠(yuǎn)程網(wǎng)站 控制 智能 灌溉系統(tǒng)網(wǎng)站 系統(tǒng) 功能 簡介 產(chǎn)品 銷售 溫室 模型控制 后臺(tái) 管理 程序 環(huán)境值 獲取 用戶 管理 菜單 產(chǎn)品 管理 菜單 文件 管理 菜單 發(fā)送 控制 命令 下位機(jī) 通信 圖 21 網(wǎng)站 架構(gòu)圖 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 本系統(tǒng)初步的設(shè)計(jì) 構(gòu)想 是 以服務(wù)器接收 控制信號(hào)，以及信息處理的中心 ， 完成互聯(lián)網(wǎng)的 TCP/IP 協(xié) 議 通信，同時(shí)通過串口（ UART） 方式 實(shí)現(xiàn)與 Zigbee 協(xié)調(diào)器 節(jié)點(diǎn) 通信，使網(wǎng)站具有 更好的實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品推廣 的 能力 。 該系統(tǒng)的各節(jié)點(diǎn) 具體功能在后續(xù)文章中還會(huì)繼續(xù)介紹，從基本原理到代碼實(shí)現(xiàn)方法 。 當(dāng) 服務(wù)器與訪問終端處于 一個(gè) 網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部，通過網(wǎng)頁訪問修改數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù) [4]，在另一部分的服務(wù)器后 臺(tái) 服務(wù)程序 利用 Timer（ 定時(shí)器 ）控件 檢查數(shù)并 發(fā)送指令。 為了實(shí)現(xiàn) 產(chǎn)品更好的推廣，在網(wǎng)站加 入了產(chǎn)品銷售模塊 。在 后臺(tái) 管理中，可以實(shí)現(xiàn)用戶管理，包括增刪用戶，密碼修改 等 功能 ； 另外是產(chǎn)品管理，包括產(chǎn)品 名稱 ，圖片 和 基本參數(shù)的 描述 ； 還有一部分是上傳下載功能的實(shí)現(xiàn)，為了方便用戶的自主 學(xué)習(xí) 與操作，可以下載相關(guān)文檔，驅(qū)動(dòng)程序及 IDE 軟件 。改程序 在系統(tǒng)中起著 紐帶 作用，一方面可以連接數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)狀態(tài)掃描，另一方面可 以實(shí)現(xiàn)對(duì)下位機(jī)的連接，發(fā)送指令實(shí)現(xiàn)串口通信。 產(chǎn)品 銷售架構(gòu)的實(shí)現(xiàn) 快捷 的 購買 與支付是產(chǎn)品銷售的購買體驗(yàn)， 本系統(tǒng)借助 網(wǎng)絡(luò)連接，在淘寶開設(shè)店鋪 。 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 3 硬件 電路的設(shè)計(jì) 及 實(shí)現(xiàn) CC2530Zigbee 無線傳輸網(wǎng)絡(luò) CC2530 及 協(xié)議棧 簡介 在農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化 、智能 家居和工業(yè)等 領(lǐng)域 Zigbee 無線通信技術(shù) 得到了廣泛的應(yīng)用 ， 它 基于 協(xié)議。 協(xié)議棧簡而言之 就是一 系列的 通信標(biāo)準(zhǔn) ， 是工程項(xiàng)目開發(fā)人員與 無線 數(shù)據(jù)傳輸之間的一個(gè)接口 ， 各個(gè) 層都是通過 Zigbee 協(xié)議棧作為一個(gè)連接橋梁實(shí)現(xiàn)相互之間的連接。 對(duì)于 其網(wǎng) 絡(luò)層的結(jié)構(gòu)組成可以參見下圖，其中的 各層 通過協(xié)議棧構(gòu)成一個(gè) 完整 的 整體 ， 用戶 可以通過其中 以函數(shù)調(diào)用 等方式，實(shí)現(xiàn)代碼編寫及其他各種操 作 。 各個(gè) 層之間的連接都有著其 鏈路 ，通過底層程序進(jìn)行數(shù)據(jù) 傳輸 。 組網(wǎng) 及傳感器連接 圖 31 Zigbee 無線網(wǎng)絡(luò) 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 組網(wǎng) 時(shí)由協(xié)調(diào)器發(fā)起，然后終端節(jié)點(diǎn)接收協(xié)調(diào)器所發(fā)來的信號(hào)， 其中 發(fā)起模式是檢測(cè)終端的節(jié)點(diǎn)的數(shù)量后分配網(wǎng)絡(luò)地址以確保其連接 。一般而言星形網(wǎng)絡(luò)適用于簡單網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；網(wǎng) 狀 結(jié)構(gòu)一般較為穩(wěn)定；對(duì)于樹狀網(wǎng)絡(luò)由于其良好的擴(kuò)展性一般應(yīng)用于比較大型的 Zigbee 網(wǎng)絡(luò)中 。該網(wǎng)絡(luò) 結(jié)構(gòu)采用的是廣播模式 ， 各個(gè)終端設(shè)備都可以接收到協(xié)調(diào)器的 指令 。 = SAMPLEAPP_ENDPOINT。 設(shè)置周期性 廣播代碼如下： void SampleApp_SendPeriodicMessage( void ) { T_H[0]=wendu_shi+48。 T_H[2]=shidu_shi+48。 if ( AF_DataRequest( amp。SampleApp_epDesc, SAMPLEAPP_PERIODIC_CLUSTERID, 4, T_H, amp。 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 基于 51 內(nèi)核 的 CC2530 可以 很容易的實(shí)現(xiàn) ， 其關(guān)鍵是 通信 代碼的編寫，因?yàn)樾枰ㄟ^串口發(fā) 回 采集到的數(shù)據(jù) [6]。 uchar temp1[5]=temp=。 uchar humidity1[9]=humidity=。 } 之后是 數(shù)據(jù)傳感器啟動(dòng)后 ， 將其測(cè) 得 的值轉(zhuǎn) 化為 數(shù)字量 ， 待寫入完成后 重新 配置 IO口 P0DIR amp。其余 過程可見程序內(nèi)的具體過程，之后是對(duì)數(shù)字量分別轉(zhuǎn)化為十 位和個(gè)位的數(shù)值 。由于 無線網(wǎng)絡(luò)開始已經(jīng)組建完畢，所以根據(jù)其 網(wǎng)內(nèi) 固定的獨(dú)有網(wǎng)絡(luò)地址便可以將數(shù)據(jù)傳送到協(xié)調(diào)器，當(dāng)然這都是以之前提到的協(xié)議棧為基礎(chǔ) 框架 進(jìn)行。協(xié)調(diào)器 的串口輸出程序如下： switch ( pktclusterId ) { case SAMPLEAPP_PERIODIC_CLUSTERID: /***********溫度打印 ***************/ HalUARTWrite(0,T:,2)。pkt[0],2)。 // 回車換行 /***************濕度打印 **************** HalUARTWrite(0,amp。 //濕度 HalUARTWrite(0,\n,1)。 ｝ 對(duì)于溫濕度 的值，其循環(huán)發(fā)送的設(shè)置是一個(gè)設(shè)置參數(shù)的方式，在開發(fā)環(huán)境中可以找到函數(shù)： (SAMPLEAPP_SEND_PERIODIC_MSG_TIMEOUT + (osal_rand() amp。 需要跳轉(zhuǎn)至括號(hào)的函數(shù)定義， 在 下面的一個(gè)函數(shù)： 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 define SAMPLEAPP_SEND_PERIODIC_MSG_TIMEOUT 5500//參數(shù)設(shè)定 在協(xié)議棧內(nèi)部的個(gè)程序之間都是通過固定的模式連接在一起，函數(shù)之間很多都是通過跳轉(zhuǎn)的方式實(shí)現(xiàn)， 無論是對(duì) 與溫室環(huán)境的檢測(cè) ，還是 其他的方面 [9]。 20xx 年 校園網(wǎng)進(jìn)行了大規(guī)模的改擴(kuò)建之后，成為連接學(xué)校 內(nèi) 各區(qū)域 ，海都 校區(qū) 以及 翰林院家屬區(qū)的一個(gè)重要信息樞紐。 由于 校址由煙臺(tái)遷移到青島，其接入教育網(wǎng)的方式也由原來的通過煙臺(tái)大學(xué)改為通過中國海洋大學(xué) 進(jìn)行 教育網(wǎng)絡(luò)接入。 網(wǎng)站 主題架構(gòu)編寫完成后 ， 需要進(jìn)一步解決 遠(yuǎn)程 登錄方面的問題 。在沒有申請(qǐng) 域名 及 空間之前，如果將 網(wǎng)站 發(fā)布在 IIS 上則 只能 通過局域網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訪問，局域網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)相對(duì)的概念，在本設(shè)計(jì)的測(cè)試中，校園網(wǎng)就可以 被 當(dāng)作一個(gè)可靠的局域網(wǎng)絡(luò) 進(jìn)行 系統(tǒng)測(cè)試。 校園網(wǎng) 海都學(xué)院 學(xué)校 各區(qū)域 教育網(wǎng)， 經(jīng)海大 翰林院 家屬 區(qū) 圖 33 青島農(nóng)業(yè)大學(xué) 校園網(wǎng)絡(luò)分布 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 本系統(tǒng) 的測(cè)試選取的地址分別是實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部，教學(xué)樓 以及 宿舍區(qū)。這 是 因 路由器 為自動(dòng)的分 配一個(gè) IP 地址給予服務(wù)器， 其他 的終端也是 一個(gè) 類似 的 IP 地址類型，一般是 .***.***這種 方式是一種內(nèi)部的無線登錄形式； 但是 在校區(qū)其他位置訪問時(shí) 服務(wù)器 接入互聯(lián)網(wǎng)的方式必須是一個(gè) IP 固定的 IP 地址，這樣才可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程登錄 形式。 而 校園網(wǎng)其余區(qū)域才 需要 設(shè)置自動(dòng)獲取 IP地址的方式， 通過 CMD 命令提示操作對(duì)話框 進(jìn)行 IP 地址查詢后得知。 圖 34 IP 地址設(shè)置對(duì)話框 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 IIS（ Inter Information Services）服務(wù)器原理 IIS 及 Framework 簡介 IIS 服務(wù)器是 發(fā)布 網(wǎng)站所 必須 的一個(gè)工具 ， 在 沒有購買域名和托管服務(wù)器的前提下，如果 想 發(fā)布網(wǎng)站則 需要 在 Inter Information Services 即 互聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù) 發(fā)布 網(wǎng)站，可以實(shí)現(xiàn)局域 網(wǎng) 的訪問 。 同樣 起著 關(guān)鍵作用的是 網(wǎng)絡(luò) 框架 ， 做一個(gè)形象的比喻 ： 如果我們?nèi)粘＞W(wǎng)上瀏覽的信息是 車 的話，那么 Framework 便是 路 ， 它提供給每一個(gè)信息傳輸與 交互 的工具 。 正如 我們的道路系統(tǒng)有普通公路， 省道 ，國道和 高速 公路一樣， 信息的通道也是在逐步改善。 網(wǎng)絡(luò) 服務(wù)器配置 想要 發(fā)布網(wǎng)站，配置服務(wù)器是必須的一個(gè)步驟 。 如果 想 通過別的終端進(jìn)行訪問，首先要 指明 默認(rèn)文檔所在位置 。網(wǎng)站 發(fā)布后 其運(yùn)行是獨(dú)立的，但是功能的實(shí)現(xiàn)要依托服務(wù)器響應(yīng)進(jìn)行。 在 服務(wù)器配置過程中由于文件屬性， 計(jì)算機(jī) 設(shè)置等 方面 的原因經(jīng)常會(huì)遇到一些問題 。 運(yùn)行 調(diào)試就是一個(gè)一個(gè)的發(fā)現(xiàn)并解決問題的過程，因?yàn)樾⌒途W(wǎng)站的配置與 發(fā)布 等服務(wù)在現(xiàn)在的技術(shù) 層面已經(jīng)相當(dāng)成熟，所以網(wǎng)上有大量教程供學(xué)習(xí)參考，解決遇到的問題 。 網(wǎng)站 發(fā)布與訪問 對(duì)于網(wǎng)站 的發(fā)布，是在編輯好文檔后選擇將其發(fā)布在 IIS 上即可實(shí)現(xiàn) ， 這里應(yīng)當(dāng)注意其路徑。 在 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的測(cè)試過程中，終端設(shè)備在瀏覽器框 中 輸入服務(wù)器的 IP（ 須在 查詢 已知 的情況下 進(jìn)行） 溫室 模型的設(shè)計(jì) 該 灌溉系統(tǒng)的起點(diǎn)是傳感器檢測(cè) 農(nóng)業(yè) 溫室的 溫濕度 值 或是 加上傳感器檢測(cè)其他條件，之后 依靠 Zigbee 無線網(wǎng)絡(luò)傳送到協(xié)調(diào)器 ， 之后傳送至 服務(wù)器 ， 服務(wù)器通過后臺(tái)服務(wù)程序簡稱作 “中間件 ”做三 方面的工作： 一 是