ZigBee农作物生长环境监测系统的设计+源代码(2)
1.2 物联网研究目的
农作物的生长与其生长环境是密切相关联的，传统的测试方法是靠人工来完成的，不仅消耗大量的人力物力，也无法进行24小时环境监测，不能达到及时调控农作物生长环境的要求。将无线传感器网络应用于监测农作物生长环境中，来提高对农作物的生长环境的监测，展示了以新技术、低成本的科学监测水平，为用户提供可靠地监测的数据，同时降低了投资成本[4]。由于无线传感器网络拓扑图的结构易变化，并且具有自我组织的能力，数据采集点可以广泛分布在不同的区域中，又可以灵活改变监测布局，用户可以及时获得大量可靠的信息。
2. 物联网相关技术介绍
2.1 温湿度传感器介绍
不管从物理量本身，还是在实际生活中，温度和湿度都与其息息相关的，所以产生了温湿度为一体的传感器。温湿度传感器是将温度量和湿度量转换成能被测量处理的电信号设备[5]。
该系统使用的是温湿度传感器SHT10采集周围环境中的温度和湿度，其工作电压为2.4~5.5v，测湿精度为±4.5%RH，25℃时测温精度为±0.5℃，采用 SMD 贴片封装。传感器 SHT10采集了周围环境中的温湿度数据之后，将模拟量转换为数字量输出，通过装有Android开发环境的PC机转化成人们能识别的数据。SHT10 内部结构示意图如图1所示：
图 1 SHT10 内部结构示意图
2.2 光照传感器介绍
无论是自然光，还是人工照明光，都可以采用光电转换模块，将光照强度值转化为电压值，再经调理电路将此电压值转换为0～2V或4～20mA。通过装有Android开发环境的PC机转化成人们能识别的数据。
光电转化模块中的光敏电阻是采集光照度信息，通过内光电效应，在半导体光敏材料两端用电极引线，将其封装在带有透明窗的管壳里。光敏电阻是半导体，半导体导带内载流子数目越多半导体的导电能力越强。当光敏电阻受到光照时，价带中的电子吸收光子能量后跃迁到导带，成为自由电子，同时产生空穴，电子—空穴对出现使电阻率变小。光照愈强，光生电子—空穴对就越多，阻值就愈低。当光敏电阻两端加上电压后，流过光敏电阻的电流随光照增大而增大[6]。入射光消失，电子—空穴对逐渐复合，电阻也逐渐恢复原值，电流也逐渐减小。如图2 所示。
图 2 光敏电阻工作原理
2.3 ZigBee介绍
短距离无线通信技术包括蓝牙、Wi-Fi和ZigBee，以及国内合法的433MHZ技术。由于无线传感器网络支持多个节点的，而蓝牙技术只支持点对点通信，无法满足多个节点接入，因此排除蓝牙技术；而Wi-Fi可以实现低功耗，但是高速通信技术成本比较高，组网规模也比较小，安全性不高；由于433MHZ不是国际通用的频率，安全性不高，没有加密算法； 而ZigBee技术安全性高，到目前为止好没有向蓝牙、Wi-Fi、433MHZ等无线技术的安全事故频繁发生，并且ZigBee技术采用了低功耗设计，一个ZigBee网关可以连接65000多个设备，组网能力强，通过对比可知，物联网网络采用了ZigBee协议[7]。
2.4 传感器网络的体系结构
传感器网络是有传感器节点、汇集节点、现场数据收集处理决策部分及分散用户接受装置组成（图3）。传感器节点随机部署在感知区域内，每个节点都是可以采集数据、获得信息，并采用自组多跳路通过方式把数据传输到汇聚节点(网关)，同时汇聚节点也可以将信息发送到各节点[8]。汇聚节点直接通过互联网来实现与终端用户的通信。