許培培， 萬雪芬， 楊 義， 韓 芳， 蔣學(xué)芹， 戶晨飛,

(1東華大學(xué) 信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，上海 201620；2 華北科技學(xué)院 計算機學(xué)院，河北 廊坊 065201)

用于觀光農(nóng)業(yè)的混合型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點設(shè)計

許培培1， 萬雪芬2， 楊 義1， 韓 芳1， 蔣學(xué)芹1， 戶晨飛1,2

(1東華大學(xué) 信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，上海 201620；2 華北科技學(xué)院 計算機學(xué)院，河北 廊坊 065201)

【目的】設(shè)計用于觀光農(nóng)業(yè)中游客服務(wù)與田間種植管理通用的混合型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。【方法】設(shè)計該節(jié)點的硬件結(jié)構(gòu)及基于Android系統(tǒng)的移動智能設(shè)備APP；利用ZigBee與上位機通信來實現(xiàn)種植環(huán)境監(jiān)測和設(shè)備控制。【結(jié)果】支持用戶使用基于近場通信和藍牙技術(shù)的節(jié)點田間快速接入功能，通過移動設(shè)備為游客和種植管理者提供園內(nèi)位置定位、種植信息查看、環(huán)境參數(shù)監(jiān)測等服務(wù)?！窘Y(jié)論】該混合型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點使用靈活、方便、快捷、功能擴展性好，可為觀光農(nóng)業(yè)提供較為靈活的多業(yè)務(wù)工程化支持。

觀光農(nóng)業(yè)； 移動智能設(shè)備； 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)； 近場通信； 藍牙技術(shù)

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是智能農(nóng)業(yè)的重要支撐手段[1-2]，近年來已在農(nóng)業(yè)相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用[3-5]。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有布設(shè)方便、使用靈活、規(guī)模伸縮性強等優(yōu)點[6-7]。利用基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)改變農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式，有助于產(chǎn)生規(guī)模化效益[8-9]。但是傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)多用于對具體種植參數(shù)遠程監(jiān)測及農(nóng)業(yè)設(shè)備的遠程控制[10-12]，結(jié)構(gòu)也多基于節(jié)點-上位機模式[13-15]。而移動智能設(shè)備的蓬勃發(fā)展有望為該領(lǐng)域帶來新的變革。首先移動設(shè)備在農(nóng)業(yè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用，有望將傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)即“節(jié)點-上位機監(jiān)測控制”模式變?yōu)椤爸行?現(xiàn)場有機結(jié)合”的監(jiān)控方式。系統(tǒng)使用者不僅可以使用上位機實現(xiàn)傳統(tǒng)的控制功能，而且能夠利用移動設(shè)備通過附近的某個節(jié)點進行田間接入，進而通過該節(jié)點獲得局部的監(jiān)測數(shù)據(jù)或?qū)Ω浇脑O(shè)備進行直接控制,由此增加使用的靈活性和實效性。另外通過移動設(shè)備的引入，可以進一步豐富農(nóng)業(yè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的附加功能。

本文提出了一種可用于觀光農(nóng)業(yè)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的混合型節(jié)點設(shè)計，該節(jié)點可以實現(xiàn)農(nóng)業(yè)種植信息監(jiān)測與控制，并能夠供移動設(shè)備接入；其通過ZigBee與上位機交互，且可結(jié)合基于Android的APP通過近場通信(Near field communication，NFC)及藍牙技術(shù)連接移動智能設(shè)備提供田間種植服務(wù)與觀光服務(wù)，從而實現(xiàn)對種植者及游客的多種業(yè)務(wù)支持。

1 節(jié)點整體設(shè)計

節(jié)點在設(shè)計中需兼顧游覽觀光、遠距離監(jiān)測控制和田間接入的需求。節(jié)點在沒有外部移動設(shè)備接入時為常規(guī)工作模式。在這種模式下，節(jié)點通過ZigBee通信模塊接收由上位機發(fā)來的指令，并根據(jù)具體指令執(zhí)行數(shù)據(jù)收集與設(shè)備控制。節(jié)點接收到數(shù)據(jù)收集指令后讀取其上所接傳感器的數(shù)據(jù)及在該輪詢周期內(nèi)的移動設(shè)備接入次數(shù)，并將數(shù)據(jù)按照原路徑通過ZigBee發(fā)往上位機。在設(shè)備控制指令下，節(jié)點通過PWM輸出或邏輯輸出控制外圍設(shè)備，并監(jiān)測設(shè)備參數(shù)，其后將控制結(jié)果發(fā)回上位機。

支持田間移動設(shè)備接入為節(jié)點的重要功能。為方便移動設(shè)備快速接入節(jié)點，在節(jié)點上使用融合NFC和藍牙技術(shù)的設(shè)計。節(jié)點NFC標簽中含有節(jié)點標識、節(jié)點周圍種植環(huán)境、藍牙設(shè)備等信息供移動設(shè)備讀取。移動設(shè)備使用者先將手機靠近NFC標簽，通過對應(yīng)的APP讀取節(jié)點NFC標簽中信息，之后將NFC標簽中編碼規(guī)格化的信息通過查閱APP的內(nèi)建數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)化為具體的種植數(shù)據(jù)及設(shè)備參數(shù)。移動設(shè)備還根據(jù)設(shè)備參數(shù)自動獲得認證從而快速連接節(jié)點的藍牙模塊，實現(xiàn)速連接入。連接后即可實現(xiàn)節(jié)點周圍的環(huán)境參數(shù)實時查看及節(jié)點外部機電設(shè)備的現(xiàn)場控制。使用該方案不僅方便快捷，而且在人流密度較大的觀光場所中利用NFC覆蓋范圍小(<10 cm)的特性能有效避免藍牙多接入出現(xiàn)的沖突。節(jié)點所對應(yīng)的APP分為田間管理者APP和面向游客的APP，兩者都可以根據(jù)節(jié)點NFC標簽中的信息進行觀光園內(nèi)位置定位、作物種植信息查詢等，但兩者區(qū)別在于僅田間管理者APP可進行設(shè)備控制及對NFC標簽信息進行維護。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Diagram of system structure

2 節(jié)點硬件設(shè)計

節(jié)點的硬件設(shè)計不僅需要滿足系統(tǒng)的功能需求，而且還要盡可能地符合結(jié)構(gòu)簡單、可靠性好的要求。在設(shè)計中選擇微芯公司出品、采用nanoWatt XLP 技術(shù)的PIC16(L)F1947微控制器作為節(jié)點的MCU。在PIC16(L)F1947的USART1接口上使用RSM485連接各RS-485設(shè)備，在其USART2接口上連接串口設(shè)備。節(jié)點中還使用PIC16(L)F1947的內(nèi)部溫度傳感器對系統(tǒng)核心板電路部分的工作溫度進行監(jiān)測，由此避免異常的環(huán)境溫度惡化對系統(tǒng)造成的損害。

在對土壤參數(shù)的測量中，采用RS-485接口的Hydra II土壤傳感器，通過其可獲得土壤體積含水量、土壤電導(dǎo)率和土壤溫度等參數(shù)。日光輻照數(shù)據(jù)通過Davis公司出品的6450日光輻照傳感器采集，該傳感器依照每1.67 mV的電壓輸出對應(yīng)1 W·m-2日光輻照的比例關(guān)系將日光輻照數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為電壓輸出以供PIC16(L)F1947進行A/D采集。環(huán)境溫濕度數(shù)據(jù)與灌溉水路溫度分別由AM2306和鎧裝DS18B20采集。兩者都通過1-Wire接口與PIC16(L)F1947連接。節(jié)點也可通過RS-485總線連入SM5386B風速傳感器與SM5387B風向傳感器，由此獲得風速/風向數(shù)據(jù)。為了使節(jié)點功能與成本具有一定的彈性，上述傳感器都可根據(jù)實際需要進行選配增減。用戶只需簡單地設(shè)定節(jié)點上的撥碼開關(guān)即可實現(xiàn)對節(jié)點傳感器的接入配置。節(jié)點中的PIC16(L)F1947還可為外部設(shè)備提供PWM與邏輯電平控制信號，兩者都通過與帶有電機驅(qū)動或繼電器的Plug-In模組卡連接受控設(shè)備。節(jié)點中共提供5路PWM輸出，其中3路為增強型全橋PWM，剩余2路為標準PWM/邏輯控制。每一路都可通過上位機發(fā)來的設(shè)備控制指令單獨控制。當每次數(shù)據(jù)采集及控制命令完成后，節(jié)點還要將該次的傳感器數(shù)據(jù)與設(shè)備狀態(tài)量存儲在節(jié)點的數(shù)據(jù)空間中。在節(jié)點中共存儲最近的15次數(shù)據(jù)以備移動設(shè)備接入后查看。因為現(xiàn)有農(nóng)業(yè)傳感器供電電平多樣，所以節(jié)點采用太陽能-DC/DC-LDO方式為節(jié)點提供不間斷的多電壓供電支持。40 W多晶硅太陽能板的輸出通過連接鉛酸蓄電池的太陽能控制器后輸出12 V的電壓，經(jīng)由LM2596進行DC/DC變換后獲得5 V電壓，再通過TPS73033與TPS73030提供穩(wěn)定的3.3、3.0 V電壓。

PIC16(L)F1947的RS-485總線與USART2端口上分別連接DRF-2619C型ZigBee通信模塊與RN4020藍牙模塊。DRF-2619C基于CC2530F256，實測通信距離最遠可達1 600 m，在具體設(shè)計中可根據(jù)需求將其設(shè)定為Router或Coordinator模式。由于在部分場地中節(jié)點與上位機距離較遠，還為這些節(jié)點額外配用了2.4G/18 dBi的引向天線以增加傳輸距離，較大幅度地增強ZigBee的傳輸效果。RN4020藍牙模塊內(nèi)置Bluetooth 低功耗4.1 協(xié)議棧，通過UART 實現(xiàn)ASCII 命令接口API。由于節(jié)點多布設(shè)在田間，而游客通道距離節(jié)點有一定距離，所以節(jié)點所用藍牙模塊需要有較大的通信距離，RN4020近100 m的通信距離可以較好地滿足需要。在布設(shè)中，節(jié)點與NFC標簽的平均距離約5 m。節(jié)點所用標簽為NXP出品的NTAG216芯片。該標簽易于識讀，保密性與抗干擾性較強，在標簽內(nèi)可以提供近900字節(jié)的存儲空間，可以滿足節(jié)點標識信息存儲的需求。節(jié)點功能結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

圖2 節(jié)點及功能結(jié)構(gòu)Fig.2 Node and function structure

節(jié)點在工作中分別設(shè)置高/低2個系統(tǒng)中斷響應(yīng)上位機發(fā)來的信息與移動設(shè)備接入操作。節(jié)點還需要監(jiān)測其供電與芯片溫度，發(fā)生異常后須向上位機發(fā)送警告信息。其余時間內(nèi)，節(jié)點處于休眠狀態(tài)以優(yōu)化能量利用。在上位機與節(jié)點通過ZigBee進行交互時，上位機下行對節(jié)點的調(diào)用指令格式、節(jié)點上行數(shù)據(jù)及警告格式如圖3所示。節(jié)點的工作程序結(jié)構(gòu)流程框架如圖4所示。

圖3 上位機與節(jié)點信息交互格式Fig.3 Information exchange format between computer and node

圖4 節(jié)點程序結(jié)構(gòu)流程框架Fig.4 Framework of structural flow of node program

3 用于節(jié)點接入的Android APP設(shè)計與實現(xiàn)

用于用戶節(jié)點接入的APP在設(shè)計中不僅需要充分考慮應(yīng)用場景，還需要充分利用移動設(shè)備自身的特點，融合NFC和藍牙技術(shù)，實現(xiàn)用戶接入節(jié)點的快速性、便捷性，并保證其可以對節(jié)點實現(xiàn)可靠操作。此外對游客來說，其通常不愿花費較長時間來學(xué)習(xí)APP的使用，所以界面應(yīng)盡可能簡單易用。由于NFC的功能是在Android API 9+以上加入的，用戶所使用的移動設(shè)備中系統(tǒng)版本也應(yīng)為Android 2.3或者更高的版本。該APP的主要核心功能為NFC標簽直讀、藍牙自動連接、種植信息/價格顯示推送、種植環(huán)境參數(shù)實時顯示、節(jié)點機電設(shè)備控制、園內(nèi)位置定位。在APP開發(fā)中，田間管理者APP與游客APP采用相同的后臺架構(gòu)和類似的界面布局風格。區(qū)別在于游客APP的界面上沒有機電設(shè)備控制與NFC標簽維護選項。移動端APP及結(jié)構(gòu)如圖5所示。

圖5 移動端APP工作流程Fig.5 Workflow of mobile APP

3.1 讀取/更改NFC標簽信息及定位操作

圖6為移動端APP部分界面，可實時顯示相應(yīng)的信息。讀取NFC標簽信息是指NFC設(shè)備對無源的NFC標簽信息讀取，該操作主要針對的是NDEF格式的數(shù)據(jù)，它是NFC數(shù)據(jù)交換的一種二進制格式，由1個或者多個NDEF記錄組成，記錄內(nèi)容可以是URL、MIME或者NFC自定義的數(shù)據(jù)類型。在本系統(tǒng)中讀取的是寫入標簽中的藍牙設(shè)備的MAC地址和PIN匹配碼。讀取NFC標簽的步驟如下：定義標簽對象、獲取NDEF消息、NDEF消息解析、解析后的NDEF數(shù)據(jù)顯示及UI交互操作。當完成標簽讀取后，APP可通過查閱其內(nèi)建的種植數(shù)據(jù)定義，并將標簽內(nèi)規(guī)格化的信息轉(zhuǎn)換為可供用戶識讀的產(chǎn)品內(nèi)容信息，并通過UI界面呈現(xiàn)給用戶。在田間管理者對標簽中的信息進行維護時，通過預(yù)先定義的BlutoothConnectConfigWriter.java開啟前臺調(diào)度系統(tǒng)，檢測NFC的標簽類型，隨后APP則利用getNdefMsg_from_RTD_TEXT()函數(shù)來獲取寫入的NDEF信息，通過WriteTask函數(shù)將對應(yīng)的信息寫入到NFC標簽中。寫入的過程中，還通過UI提示用戶在NFC標簽信息更新完成前將移動終端始終靠近NFC標簽，以便寫入數(shù)據(jù)。此外通過標簽還獲得了該節(jié)點在園內(nèi)位置的唯一的ID信息，在本設(shè)計中調(diào)用百度地圖的API實現(xiàn)定位功能。通過匹配ID及經(jīng)緯度信息，為用戶找到其對應(yīng)的園內(nèi)具體位置，并通過圖層標記操作顯示在導(dǎo)游圖上。NFC標簽中內(nèi)容如圖7所示。

圖6 移動端APP用戶界面(UI)Fig.6 User interface (UI) of mobile APP

圖7 NFC標簽中內(nèi)容Fig.7 Information of NFC tag

3.2 基于NFC標簽的藍牙接入及手機-節(jié)點交互

在藍牙連接中，移動設(shè)備在掃描NFC標簽，成功讀取標簽消息之后，即可實現(xiàn)與指定藍牙模塊的快速連接。與傳統(tǒng)的移動設(shè)備與藍牙模塊連接的方法相比，省去了傳統(tǒng)的搜索藍牙設(shè)備、選擇連接設(shè)備、輸入PIN匹配碼的繁瑣步驟，提高了連接的速度，節(jié)約了連接的時間。在獲取到解析成功的MAC地址和PIN匹配碼后，將開啟一個藍牙連接的線程，判斷藍牙設(shè)備的連接狀態(tài)，若沒有連接，則開始配對。利用讀取標簽信息的PIN匹配碼的信息來設(shè)置自動配對的值，在配對成功后，APP界面將會成功跳轉(zhuǎn)到讀取種植信息/環(huán)境參數(shù)顯示的界面。由于藍牙設(shè)備在實現(xiàn)通信時，均是以客戶端、服務(wù)端的模式通信，而在該設(shè)計中，移動設(shè)備始終是客戶端。當節(jié)點與移動智能設(shè)備實現(xiàn)連接后，不再響應(yīng)上位機的指令。

接入節(jié)點之后，移動設(shè)備可以讀取各個環(huán)境參數(shù)的信息，并繪制環(huán)境參數(shù)變化的曲線。在移動設(shè)備與節(jié)點的交互中，節(jié)點收到種植環(huán)境參數(shù)查詢指令后，將實時傳感器讀數(shù)與之前存儲的15次監(jiān)測值一起發(fā)給移動設(shè)備。當接收到的數(shù)據(jù)符合該形式，則截取數(shù)據(jù)包的特定位置上的字符串，并通過數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)化來獲得并顯示所采集到的傳感器數(shù)據(jù)。為了方便用戶監(jiān)測環(huán)境參數(shù)的變化趨勢，在APP中設(shè)計多個按鈕，點擊即可查看各個環(huán)境參數(shù)變化的曲線圖。在該界面上，繪制的環(huán)境參數(shù)的變化曲線每秒刷新1次，較快的刷新速度能夠使用戶及時準確地發(fā)現(xiàn)其變化，并做出相應(yīng)的控制。同樣對節(jié)點上設(shè)備的控制也由用戶通過點擊UI界面上特定的按鈕實現(xiàn)。在移動設(shè)備連入節(jié)點后，移動設(shè)備與節(jié)點之間的控制指令及信息交互格式與前述上位機與節(jié)點之間的交互格式類似，但是由于此時的藍牙連接是唯一的，連接架構(gòu)為P2P，所以在設(shè)計的節(jié)點-移動設(shè)備交互格式中，省略了前述交互格式中節(jié)點網(wǎng)內(nèi)地址和上位機地址。

4 系統(tǒng)測試

系統(tǒng)完成后于河北省秦皇島市昌黎縣進行了現(xiàn)場測試。測試中共布設(shè)11個節(jié)點，其中5個布設(shè)在園林中，其余布設(shè)于蔬菜溫室內(nèi)。節(jié)點與上位機之間的距離為200～500 m。上位機采用華北工控EMB3870低功耗嵌入式工控板，軟件基于C#設(shè)計。節(jié)點ZigBee模塊采用基于CC2530的DRF-2618A。對應(yīng)地在上位機采用2.4 G/14 dBi的全向玻璃鋼天線。每1個節(jié)點所對應(yīng)的NFC標簽與節(jié)點距離約3～5 m。系統(tǒng)輪詢周期為220 s。在實測中發(fā)現(xiàn)，雖然大多數(shù)節(jié)點與上位機的無線電視距傳輸通道內(nèi)都存在部分障礙物(植物枝葉或大棚支架薄膜等)，但是節(jié)點與上位機之間在各種氣象條件下都可以進行較好的命令與數(shù)據(jù)交互。即便天氣為中到大雨，也能保證信道增益可彌補雨衰對信號的損耗。

由于游客或田間管理者所使用的移動智能設(shè)備對節(jié)點的訪問是高度隨機的，在部分情況下會與上位機-節(jié)點之間的信息交互過程產(chǎn)生沖突。研究中發(fā)現(xiàn)，沖突出現(xiàn)的最主要時間段是節(jié)點采集傳感器數(shù)據(jù)的時段。通過分析節(jié)點發(fā)往上位機的輪詢間隔內(nèi)移動智能設(shè)備接入次數(shù)還發(fā)現(xiàn)，通常游客或田間管理者對節(jié)點的訪問時間小于1個輪詢間隔，且較少出現(xiàn)對節(jié)點連續(xù)性的占用。所以在設(shè)計中采用可容納2～3個輪詢周期數(shù)據(jù)的緩存能較好地解決上述沖突問題。研究還針對節(jié)點與配套APP的使用體驗對游客進行了問卷調(diào)查。問卷調(diào)查重點針對游客游覽時間、興趣度(5分制)與人均消費這3個與游客游園體驗密切關(guān)聯(lián)的問題。在問卷調(diào)查中共計回收有效問卷754份，其中291份為使用NFC接入游客，其余為普通游客。NFC接入游客組的人均游覽時間(3 h 21 min)、人均興趣度(4.71分)與人均消費(154.64元)比普通游客組(3 h 37 min、4.53分、114.32元)都有一定程度的提升。問卷調(diào)查結(jié)果表明該方式有效地提高了游客游園的興趣度。尤其是通過該節(jié)點對游客實現(xiàn)了種植過程信息與田間管理實時信息的公開化、透明化，較大程度地促進了游客在游園過程中對農(nóng)產(chǎn)品的消費，進而提高了園區(qū)收入。系統(tǒng)的測試結(jié)果表明，該節(jié)點不僅可以較好地服務(wù)于常規(guī)農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)的采集與設(shè)備控制，更能有效地服務(wù)觀光農(nóng)業(yè)游客、提高園區(qū)營收。

5 結(jié)論

針對使用移動設(shè)備訪問無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的需求，本文提出了一種可用于農(nóng)業(yè)觀光領(lǐng)域的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點設(shè)計。設(shè)計包括節(jié)點的硬件結(jié)構(gòu)及軟件APP。該節(jié)點不僅可以利用傳統(tǒng)ZigBee方式與上位機交互監(jiān)測信息與控制信息，還可為用戶提供基于NFC技術(shù)與藍牙技術(shù)的節(jié)點交互功能。由此可滿足對農(nóng)業(yè)田間管理的遠場/近場綜合性管理需求。此外還可通過節(jié)點對移動設(shè)備的支持，為游客提供商業(yè)信息推廣、園內(nèi)定位等游園功能，且實現(xiàn)種植過程對游客的透明化。該系統(tǒng)具有使用靈活、功能伸縮性好、通用化程度高、配置便捷與使用方便等特點，在觀光農(nóng)業(yè)領(lǐng)域預(yù)期會有較好的應(yīng)用前景。

[1] 李道亮. 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論[M]. 北京：科學(xué)出版社, 2012:100-103.

[2] OJHA T, MISRA S, RAGHUWANSHI N S. Wireless sensor networks for agriculture: The state-of-the-art in practice and future challenges[J]. Comput Electron Agr, 2015, 118: 66-84.

[3] ABBASI A Z, ISLAM N, SHAIKH Z A. A review of wireless sensors and networks’ applications in agriculture[J]. Comput Stand Inter, 2014, 36(2): 263-270.

[4] SRBINOVSKA M, GAVROVSKI C, DIMCEV V, et al. Environmental parameters monitoring in precision agriculture using wireless sensor networks[J]. J Clean Prod, 2015, 2(1): 297-307.

[5] ABO-ZAHHAD M, SABOR N, SASAKI S, et al. A centralized immune-voronoi deployment algorithm for coverage maximization and energy conservation in mobile wireless sensor networks[J]. Inform Fusion, 2016, 30: 36-51.

[6] 李玉株, 肖江. 基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的野生動物生存環(huán)境監(jiān)測節(jié)點硬件設(shè)計[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué), 2012, 40(5): 339-342.

[7] 孫玉文. 基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的農(nóng)田環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)研究與實現(xiàn)[D]. 南京：南京農(nóng)業(yè)大學(xué), 2013.

[8] 瞿華香, 趙萍, 陳桂鵬, 等. 基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的精準農(nóng)業(yè)研究進展[J]. 中國農(nóng)學(xué)通報, 2014, 30(33): 268-272.

[9] 頓文濤, 夏斌, 車銀超, 等. 基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的農(nóng)業(yè)精量灌溉系統(tǒng)設(shè)計[J]. 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技, 2012(24): 216-217.

[10]胡霸橋. 基于ZigBee技術(shù)的農(nóng)業(yè)大棚環(huán)境溫度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計[D]. 哈爾濱：哈爾濱理工大學(xué), 2012.

[11]岳學(xué)軍, 王葉夫, 劉永鑫, 等. 基于 GPRS 與 ZigBee 的果園環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)[J]. 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報, 2014，35(4): 109-113.

[12]DONG X, VURAN M C, IRMAK S. Autonomous precision agriculture through integration of wireless underground sensor networks with center pivot irrigation systems[J]. Ad Hoc Netw, 2013, 11(7): 1975-1987.

[13]馬從國, 趙德安, 王建國, 等. 基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的水產(chǎn)養(yǎng)殖池塘溶解氧智能監(jiān)控系統(tǒng)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報, 2015, 31(7): 193-200.

[14]蔣毅瓊, 張漫, 李婷, 等. 基于 WSN 的日光溫室 CO2濃度監(jiān)控系統(tǒng)[J]. 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報, 2014, 19(4): 166-171.

[15]王文山, 柳平增, 臧官勝, 等. 基于物聯(lián)網(wǎng)的果園環(huán)境信息監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計[J]. 山東農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版), 2012, 43(2): 239-243.

【責任編輯 霍 歡】

A design of hybrid wireless sensor network nodes for tourism-agriculture

XU Peipei1, WAN Xuefen2, YANG Yi1, HAN Fang1, JIANG Xueqin1, HU Chenfei1, 2

(1 College of Information Science and Technology, Donghua University, Shanghai 201620, China;
2 College of Computer, North China Institute of Science and Technology, Langfang 065201, China)

【Objective】 To design hybrid wireless sensor network nodes for the field managements and tourist services of tourism-agriculture. 【Method】 Node hardware structure and mobile APP based on Android system for smart devices were designed. The planting environment was monitored and equipments were controlled by communication between host computer and ZigBee.【Result】 Tourists and field managers could quickly access the nodes in the field based on near field communication(NFC) and bluetooth techniques, and could get location, planting information, environmental monitoring and other services via the mobile devices.【Conclusion】 The hybrid wireless sensor network nodes are flexible, convenient and fast with good expansibility, and can more flexibly support multi-service engineering in tourism-agriculture.

tourism-agriculture; mobile smart device; wireless sensor network; NFC; bluetooth

2016- 06- 18優(yōu)先出版時間：2017-01-10

許培培(1992— )，女，碩士研究生，E-mail：1530279026@qq.com；通信作者：楊 義(1978—)，男，副教授，博士， E-mail：yiyang@dhu.edu.cn

國家自然科學(xué)基金(11572084，61201249)；中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(3142012051)

TN709； S237

A

1001- 411X(2017)02- 0118- 07

優(yōu)先出版網(wǎng)址：http://www.cnki.net/kcms/detail/44.1110.s.20170110.1424.042.html

許培培， 萬雪芬， 楊 義， 等.用于觀光農(nóng)業(yè)的混合型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點設(shè)計[J].華南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2017,38(2):118- 124.