基于無線傳感器網絡的節水灌溉控制系統
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信號調理電路如圖3所示。A／D轉換器則采用低功耗射頻集成電路CC2530內部的ADC轉換器，其采樣頻率為12位，內部有一個8通道多路開關，可以根據地址碼鎖存譯碼后的信號，只選通8路模擬輸入信號中的一個進行A／D轉換。本文引用地址：http://www.104case.com/article/163189.htm
2．2 無線通信模塊
基于無線傳感器網絡的節水灌溉控制系統的通信系統是建立在ZigBee無線通信技術和GPRS的基礎上。ZigBee是一種高可靠的無線數傳網絡，有2．4 GHz(全球)、915 MHz(美國)及868 MHz(歐洲)三種工作頻帶。本系統采用目前是傳感器網絡優先選擇的全球通用頻段――2．4 GHz，傳輸速率為250 KB／s，該頻段在大多數國家都無需申請許可證。
無線傳感節點(RFD)、無線路由節點(FFD)、無線網關(FFD)的通信模塊均采用CC2530芯片，在結構上也有一定的一致性，這里只詳細介紹無線網關的硬件結構。網關負責無線傳感網絡的控制和管理，實現信息的融合處理，他連接傳感器網絡與GPRS網絡，實現兩種通信協議的轉換，同時發布監測終端的任務，并把收集到的數據通過GPRS網絡傳到遠程監控中心，結構框圖如圖4所示。
網關采用華為GPRS通信模塊GTM900C和TI公司的ZigBee射頻芯片模塊CC2530。GTM900CGPRS模塊支持GSM900／1800雙頻，提供電源接口、模擬音頻接口、標準SIM卡接口和UART接口，支持語音業務、短消息業務、GPRS數據業務和電路型數據業務。CC2530是ZigBee新一代SoC芯片，擁有多達256 B的快閃記憶體，允許芯片無線下載，支持系統編程，提供了101 dB的鏈路質量，優秀的接收器靈敏度和健壯的抗干擾性。此外，CC2530結合了一個完全集成的，高性能的RF收發器與一個8051微處理器，8 KB的RAM，32／64／128／256 KB閃存，以及一套廣泛的外設集---包括2個USART、12位ADC和21個通用GPIO(General Purpose Input Output，通用輸入輸出)。遠程監控中心的PC端軟件用Delphi設計管理界面，建立相應的數據庫，實現對土壤墑情的查詢、管理、打印以及通過GPRS網絡傳遞控制命令與土壤溫濕度信息。
3 軟件設計
本節水灌溉控制系統中，監測數據與控制命令在無線傳感節點、無線路由節點、無線網關和監控中心之間傳送。傳感節點打開電源，初始化、建立鏈接后進入休眠狀態。當無線網關接到中斷請求時觸發中斷，經過路由節點激活傳感節點，發送或接收信息包，處理完畢后繼續進入休眠狀態，等待有請求時再次激活。在同一個信道中只有兩個節點可以通信，通過競爭機制來獲取信道。每個節點周期性睡眠和監聽信道，如果信道空閑則主動搶占信道，如果信道繁忙則根據退避算法退避一段時間后重新監聽信道狀態。在程序設計中主要采集中斷的方法完成信息的接收和發送。
4 結 語
本文設計的基于無線傳感器網絡的節水灌溉控制系統，應用低成本、低功耗的ZigBee無線通信技術，避免了布線的不便，提高了節水灌溉控制系統的靈活性。系統采用高精度土壤溫濕度傳感器，根據土壤墑情和作物用水規律實施精準灌溉，不但能有效解決農業灌溉用水利用率低的問題，緩解水資源日趨緊張的矛盾，而且還為作物提供了更好的生長環境，充分發揮現有節水設備的作用，優化調度，提高效益，使灌溉更加科學、方便，提高管理水平。本系統操還支持對有關參數的人工修改和遠程控制，適用于多種作物，能增加農作物的產量，降低農產品的灌溉成本，提高灌溉質量，具有很大的推廣價值。此外，配置不同的傳感器，該系統可以構成不同功能的監控網絡。
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