摘 要： 基于WSN 的水稻生长环境远程监测系统，以ARM9为核心，结合ZigBee技术和3G技术，实现水稻田间多参数的实时与远程监控。该系统将传感器节点采集到的数据通过ZigBee无线网络发送到网关节点，通过3G技术建立协调器网关节点与远程监控中心的无线连接，监控中心PC连接了3G网络和MySQL数据库。用户可通过远程PC实时监测、查询水稻生长环境信息，从而电感价格提高水稻生产自动化管理水平。

　　关键词： WSN；3G；ARM9；水稻生长环境；远程监测

　　我国是水稻种植大国，水稻总产占世界之首。水稻是全球人口赖以生存的主要粮食之一，水稻产量对于维护国家稳定、社会安定和人民安居乐业有着重要意义。优良的水稻生长环境是保证水稻的质量和产量的重要前提，搭建水稻生长环境远程监测系统，实时准确地监测水稻田环境参数，如水稻生长过程中田间水位、空气温湿度、日光照强度等，对提高水稻质量和产量具有重要意义。

　　随着我国农业由传统向精准农业的转变，信息技术在农业生产领域得到广泛应用。基于ZigBee的WSN技术[1]，是一种近距离、低成本、低功耗、低复杂度、低数据传输速率的双向无线网络传输技术，该技术满足农田信息数据传输要求，是大面积水稻田间环境采集信息传输的最佳选择。近年来，3G网络技术[2]在中国的应用己逐渐成熟，3G网络技术作为一种先进的无线通信技术，比第一代通信技术、第二代GSM和GPRS技术有着明显的技术优势。其主要优点体现在网络数据的传输速率明显提升、带宽的明显增大、数据传输更加安全可靠、能够实现无网段间的通信。3G网络提供的高带宽和多媒体技术优势能够在一定程度上改变传统的环境监测情况，用户可以通过3G网络进行大量数据监测和数据处理，并可通过摄像头进行随时的视频监测。因此，将3G技术应用于农业生产领域，为实现农田管理的信息化、智能化起到重大的加速作用，能给精准农业[3]的发展带来巨大的影响。

1 系统总体设计方案

　　为了实现对水稻生长环境信息的远程监测和智能管理，系统采用了无线传感技术、移动通信技术和计算机网络技术等，基本实现了信息的多点自动采集、无线传输、远程监测及智能管理等功能。系统主要包括信息感知层、通信链路层和应用层3部分。系统总体架构如图1所示。

　　其中信息感知层由传感器节点（包括终端采集节点、路由节点）和协调器网关节点组成[4]。传感器节点连接温湿度传感器、水位传感器、水温传感器和光照传感器，用于采集稻田现场数据，数据经过路由节点，以多跳的方式，通过ZigBee无线传感技术传至网关节点。通信链路层实现ZigBee近距离、低功耗无线传感网络、3G远程无线通信网络以及因特网之间的互连。应用层包括连接了3G网络的数据库、PC用户和PDA用户，用户可以通过登录服务中心系统实现农田信息的实时监测。

　　2 系统硬件设计

　　2.1 传感器节点

　　传感器节点分为终端采集节点和路由节点两部分，两种节点的硬件组成相同。本文传感器节点采用Jennic公司的JN5139芯片为无线控制模块[5]，外接传感器模块组成。其中JN5139芯片是一个适合于IEEE 802.15.4应用的低成本、低功耗的无线微控制器，芯片上集成了一个32 bit的RISC处理器、一个2.4 GHz频段符合IEEE 802.15.4规约的无线收发器，此外，芯片上还集成了192 KB的ROM、92 KB RAM及丰富的模数外设资源等。传感器节点示意框图如图2所示。

　　为了采集水稻田间环境参数，系统采用空气温湿度传感器、水位传感器、水温传感器和光照传感器，传感器器件参数如表1所示。

　　2.2 协调器网关节点

　　考虑到协调器网关节点需要处理大量数据，并实现与上位机间的无线数据交互，因此协调器网关要求具有较强的数据处理能力和较快运行速度。本系统协调器网关选用基于ARM 920T内核的S3C2440处理器、ZigBee无线收发模块及3G模块等组合而成[6]，如图3所示。

大电流电感

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