ZigBee组网技术在智能温室系统中的运用

吴永亮 顾丽霞

[摘 要]ZigBee组网技术在智能温室系统中的运用，解决了传统数据信息的交互方式，提升了温室内部温度、湿度的控制能力，实现农作物生长状态的实时监控，满足了现代农业发展过程中对于控制技术的使用需求。文章以ZigBee组网技术作为切入点，从多个维度出发，持续推动智能温室系统创新优化工作的开展，实现了农业生产的智能化与信息化。

[关键词]智能温室系统 ;ZigBee组网技术 ;无线通信 ;运用方案

[中图分类号]TP212.9 [文献标识码]A

为了进一步发挥温室大棚在农业生产环节中积极作用，各地政府与企业加大资源投入，持续引进现代化的技术手段，实现温室大棚运行机制的升级，强化温度、湿度等农作物生产要素的调控能力。基于这种认知，技术人员持续开发智能温室系统，通过对无线采集终端、传感装置的合理配置，实现了对温室大棚内部土壤水分温度、光照条件以及二氧化碳含量等数据参数的快速获取，为后续管理活动的开展提供了必要的参考。但是受制于传统思维以及技术手段，智能温室系统在信息交互方面存在实用性差、延时较长等问题，影响最终智能温室系统运行质量。文章以ZigBee组网技术作为切入点，在明确ZigBee组网技术原理与特点的基础上，从设备选择、系统设计等几个层面出发，确保ZigBee组网技术优势的发挥，实现智能温室系统的升级。

1 ZigBee组网技术概述

对ZigBee组网技术原理以及特点的梳理，引导技术人员逐步形成正确的思维认知，明确ZigBee组网技术在智能温室系统中应用的重点环节与核心诉求，提升ZigBee组网技术应用效果，实现智能温室系统的改造升级，充分满足现代高效农业的发展诉求。

1.1 ZigBee组网技术分析

ZigBee组网作为一种短距离通信技术，提供一种稳定的双向无线通信模式，以IEEE802.15.4为标准，传输速率保持在10-250kb/s，传输距离为10m-70m。与其他通信技术相比，具有成本低、实用性强、延时较短等特点，因此被广泛应用于电子产品等领域，随着物联网的成熟与发展，ZigBee组网技术的应用场景日益丰富，其与传感器、控制器的结合，大大提升了信息数据的交互能力。具体来看，ZigBee组网技术实现了多个传感器之间的相互通信，大大提升了传感器之间的信息数据交互效率。将ZigBee组网技术应用于智能温室系统之中，不仅可以实现温室内部各个设备之间的互联互通，强化了温室对于内部环境要素的控制能力，提升了温室环境自动化控制效能。同时ZigBee组网技术成熟度较高，技术人员能够根据需要，进行ZigBee组网规模的扩展以及必要的维护，适应了农业生产的客观要求，使得智能温室系统成本得到控制，有效降低农民以及相关企业的经济负担。

1.2 ZigBee组网技术特点

智能温室系统在运用ZigBee组网技术的过程中，为了提升技术应用的针对性，有必要对ZigBee组网技术特点进行梳理，明确技术运行特征，确保ZigBee组网技术的实用性。

与其他通讯技术相比，ZigBee组网技术表现出较强的组网能力，其最大网络负担可以满足6万台设备同时运转，由于使用调频、扩频技术，ZigBee组网技术在实践使用过程中，表现出极好的抗干扰能力，确保了数据信息传输效能，实现数据交互的稳定性与安全性。作为一种短距离通信技术，ZigBee组网技术有着良好的网络自愈能力，在特定情况下，通信节点的损伤或者崩溃并不会对整个组网带来影响。同时ZigBee组网技术扩展性较强、功耗较低，ZigBee组网技术可以兼容其他类型的设备，不同品牌设备可以进行高效的信息交互，使得整个通信组网的容量得到保证。

2 ZigBee组网技术下智能温室系统总体设计

ZigBee组网技术在智能温室系统应用的过程中，技术人员需要从智能温室系统运行实际情况出发，对系统框架进行梳理，以期保证ZigBee组网技术与智能温室系统之间的有效衔接，厚植通信优势，满足智能温室管理控制工作的客观要求。智能温室系统在设计过程中，应当从ZigBee网络、GPRS通信网络以及监控中心三大模块出发，形成完整、高效的智能温室系统，确保对农作物生长环节温度、湿度、光照等要素的合理控制，提升农业生产效率，在ZigBee组网技术结构设置的过程中，需要正确认识到组网技术的层次，厘清ZigBee组网技术定位，智能温室系统ZigBee组网内部结构建立的过程，需要将温室环境监测系统、星型网络结构衔接起来，将传感器有效分布于各个结构节点，确保温室内各类数据信息的快速获取。考虑到智能温室系统空间范围较小，因此ZigBee组网技术在总体设计的过程之中，有必要确定通信节点，确保ZigBee网络覆盖于对应的通信节点之上，在这一过程之中，为了保证ZigBee组网技术应用的有效性，技术人员可以通过在上位机底层结构进行优化的方式，保证ZigBee组网技术的覆盖能力。各类传感器采集到的温室环境数据通过ZigBee终端节点无线传输至可编程控制器，可编程控制器对数据进行分析处理后再通过ZigBee协调器发送至中心服务器。

基于智能温室系统控制需求，ZigBee组网结构在设计的过程之中，需要将系统之中的无线网关与ZigBee组网连接起来，形成ZigBee组网与GPRS网络的稳定连接，以GPRS网络为媒介，实现了温度、湿度条件的远程控制，为农作物创造更为优越的生长环境。

3 ZigBee组网拓扑结构的优化

为了保证ZigBee组网技术的实用性，技术人员应当着眼于智能温室系统对于通信技术的使用要求，在总体设计思路的框架下，对组网拓扑结构进行组合优化，确保ZigBee组网技术运行质量。

ZigBee组网技术良好的组网能力，其支持星状、网络状等多种类型的拓扑结构，不同的拓扑结构其使用场景不同，技术偏向有所差异。具体来看ZigBee组网星状拓扑结构连接方式较为简单，受到组网内部收发装置的影响，其工作范围较小;网络状拓扑结构较为复杂，从信息源到控制中心的路径较多，在网络运行过程之中，一旦发生路径中断，ZigBee技术可以通过其他路径，将信息数据传输到监控中心，大大提升了数据信息交互的稳定性。其系统结构图如下图所示

通过对结构的合理设置，强化整个智能温室系统运行的科学性以及便捷性，实现了温室系统的合理高效运行。在ZigBee组网技术拓扑结构设置与优化的过程中，技术人员需要在综合分析智能温室系统信息数据交互以及管理控制需求的基础之上，全面分析ZigBee组网技术的使用环境，对网络拓扑结构进行合理设置。目前欧美国家在进行ZigBee组网拓扑结构优化的过程之中，大多将星状拓扑结构与网络状拓扑结构机械能联合组网形成混合拓扑结构，切实提升信息数据传输的高效性与稳定性。

4 结语

ZigBee组网技术在智能温室系统之中的应用，对于提升智能温室系统自身的数据信息交互能力，增强管理质量有着极为深远的影响。文章在全面分析ZigBee組网技术运行特点的基础上，从多个维度出发，梳理智能温室系统设计整体思路。以此为切入点，对ZigBee组网技术拓扑结构进行优化，合理选择设备类型，确保ZigBee组网技术在智能温室系统之中的科学高效应用，促进现阶段智能温室系统自身管理能力的提升。

[参考文献]

[1] 涂文奇，朱郧涛，刘嘉诚.基于物联网的智能农业监控系统[J].湖北农机化，2016（02）.

[2] 于树科，祁宏宇.基于ZigBee的智能温室监控系统的研究与设计[J].现代计算机（专业版），2016（34）.