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基于NFC的抗干扰农业物联网监测系统开发

更新时间：2019-12-19 20:22:28 大小：2M 上传用户：xiaohei1810 查看TA发布的资源 标签：nfc 农业物联网监测系统 ZigBee 下载积分：1分评价赚积分（如何评价?）打赏收藏评论(0) 举报

资料介绍

为了解决农业物联网通信难以布线、操作复杂、多传感器发送数据相互干扰等问题,构建了基于近场通信(NFC)的抗干扰农业物联网监测系统.该系统采用由ZigBee抗干扰网络和NFC技术构成的两级农业监测信息物联通信方案,通过Zigbee抗扰网络实现从数据监测点到集控中心的抗干扰远场无线传输;采用NFC技术实现集控中心系统与NFC移动终端的近距离无线传输,从而大大降低布线的复杂性,在有限资源条件下提高农场环境参数集控监测的安全性、可靠性.通过试验对该系统进行验证发现,该系统在不同信噪比下均能捕获目标信号,实现对农场环境参数的采集.

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河南农业科学，2016，45(8)：149．154

Journal of Henan Sciences

Agricultural

doi：10．15933／j．enki．1004-3268．2016．08．029

基于NFC的抗干扰农业物联网监测系统开发

麻

灵1，孙红敏2+

(1．重庆工业职业技术学院信息工程学院，重庆401 120；2．东北农业大学

电气与信息学院，黑龙江哈尔滨150030)

摘要：为了解决农业物联网通信难以布线、操作复杂、多传感器发送数据相互干扰等问题，构建了

基于近场通信(NFC)的抗干扰农业物联网监测系统。该系统采用由ZigBee抗干扰网络和NFC技

术构成的两级农业监测信息物联通信方案，通过Zigbee抗扰网络实现从数据监测点到集控中心的

抗干扰远场无线传输；采用NFC技术实现集控中心系统与NFC移动终端的近距离无线传输，从而

大大降低布线的复杂性，在有限资源条件下提高农场环境参数集控监测的安全性、可靠性。通过试

验对该系统进行验证发现，该系统在不同信噪比下均能捕获目标信号，实现对农场环境参数的采集。

关键词：农业物联网；ZigBee；自组织网络：NFC

中图分类号：$685

文献标志码：A

文章编号：1004—3268(2016)08—0149—06

of Anti—disturbance

Intemet of

Development

Agricultural

Based on NFC

Things

Monitoring System

Lin91，SUN Hongmin2+

Information

(1．DepartmeI儿of

Vocational Technical

401

College，Chongqing

engineering，Chongqing Industry

120，

of Electrical and

China；2．Department

Information，Northeast

Agriculture University，Harbin 150030，China)

means of

Internet of

can achieve fine

Abstract：By

agricultural

Things，agricultural production

are some such as

and efficient

management

and

operation．However，there

problems

difficulty

routing

of Internet of

this

anti—disturbance

operation

Things

Internet of

agriculture．In

paper．the

agricultural

based on close

wireless

constructed．The

communication(NFC)was

monitoring system

range

communication scheme of the

which was

self

agricultural monitoring

composed

ZigBee

organizing

network and

NFC

was this

adapted．In

scheme．the

self

network realized

organization

technology

ZigBee

the anti—interference fa卜distance wireless transmission

from the data

node to the host

module：

acquisition

the NFC

realized the close

wireless transmission of the whole

the

of the

monitoring security，reliability

and the NFC mobile

technology

range

system

decreased the

terminal，thus

farm

complexity

under the

routing，improved

environment

condition of limited

set of

experiments．the

parameter

resource．Through

under different

communication scheme could

proposed

the

collection

capture

target signal

SNR，realize

of the farm

environment

parameters．

Internet of

Key words：agricultural

Things；ZigBee；self

network；NFC

organizing

农业是我国保障国计民生的战略性与支柱性产

业，与发达国家相比，我国农业种植方式为粗放型，

导致自然资源利用率低下、不少农作物品质不高和

单产低等问题。许多发达国家借助农业物联网技

收稿日期：2016—01—20

基金项目：国家“863”计划项目(2013AAl02303)

作者简介：麻灵(1985一)，女，重庆人，讲师，硕士，主要从事农业信息技术方面的研究。E—mail：mali。9450@163．。o。

t通讯作者：孙红敏(1971一)，女，黑龙江哈尔滨人，教授，硕士，主要从事农业信息技术方面的研究。

E—mail：Sunhongminlll@126．COIll

万方数据

150

河南农业科学

第45卷

术，广泛施行精准农业种植，使农业生产效率得到了

显著提高‘1小。对于我国而言，精细化农业种植和

科学农业种植正处于起步阶段，研究重要农作物在

获得较高产量情况下所处的生长环境因素(如空气

温湿度、土壤温度、光照度等)信息具有重要意

义一。1。通过对农作物的生长环境进行数据采集和

跟踪，可得到该作物在高产量和高品质情况下的某

些环境参数数据。这些数据对于种植者而言，有助

于优化种植过程、提高种植效率，从而有望在较大程

度上提高作物产量与经济效益。3|。近年来，已经

出现了多种借助RS485、WIFI或移动通信网络等技

术的农业物联网参数采集系统¨ 4。。但上述研究

通常需要农场集控中心对监控点实时参数进行通

信、保存、计算等工作，除此之外，还需在监控点中添

加网络管理功能，增加了采集系统的成本与复杂

波的目标信号捕获技术设计，用于实现从数据监测

点到集控中心的抗干扰远场无线传输。

图l 基于NFC的抗干扰农业物联网监测系统总体框架

空气温湿度监测点

7审与漏温府I

度Ⅲ。2

2I。为了解决农业物联网布线困难、操作复

守气温湿度i监测点

杂、多传感器发送数据相互干扰等问题，本研究采用

由ZigBee抗干扰网络和近场通信(NFC)技术构成

的两级农业监测信息物联通信方案，通过Zigbee抗

扰网络实现从数据监测点到集控中心的抗干扰远场

无线传输；采用NFC技术实现集控中心系统与NFC

移动终端的近距离无线传输，大大降低布线的复杂

性，在有限资源条件下提高农场环境参数集控监测

的安全性、可靠性。

ZigBee

：|二壤温度监测点

抗干扰

通信系

统

微机

系统

』

3收据与时问标签

：士壤温度

、

I：壤温度监测点

日照监测点

』

I_照强度l

R照监测点

图2数据采集集控中心系统结构

基于NFC的抗干扰农业物联网监

1．2

ZigBee网络的抗干扰设计

测系统设计

为了解决ZigBee远距离通讯网络在通信过程

1．1结构设计

中存在的多类型、多尺度参数数据之问的相互干扰，

本研究采用匹配滤波方法对收发双方传输信号的载

波频率按照预定规律进行离散变化，通信中使用的载

波频率根据伪随机变化码的控制而随机转移，从而实

现实时、准确地捕获ZigBee网络中传输的目标信号。

基于NFC的抗干扰农业物联网监测系统由1个

集控中心系统和多个数据监测点构成，数据监测点

采集到的数据参数信息通过ZigBee抗干扰网络发

送至集控中心系统，然后通过NFC无线传输技术将

数据发送至RFID射频扫描移动终端，该系统总体

框架如图1所示。其中，集控中心系统主要包括微

1．2．1

匹配滤波器算法匹配滤波器是频率响应

与输入的信号频谱相一致的滤波器，其功能是将不同

相位的本地码与输人数据进行相关运算，得到不同码

相位的相关能量。本研究采用迭代计算匹配滤波

器‘23I，该匹配滤波器具有速度快、抗干扰强等优点。

1．2．2基于匹配滤波的目标信号捕获利用本地

载波数字控制振荡器(NCO)将模拟数字转换器

(ADC)获得的数字中频数据经过变频传输到基带，

同本地扩频伪码一起传送到ZigBee网络中进行远

距离通信，并在接收端采用上述匹配滤波器算法捕

机系统和ZigBee抗干扰通信系统(图2)。微机系

统作为整个系统的核心部分，在对各种数字信号进

行判断、分析后，合理地调度各个功能模块的运作以

保证各个监测点数据的计算、存储等操作的实现。

各数据监测点采集的环境参数数据主要包括空气温

湿度、土壤温度、日照强度，并以数字信号的形式传

送至微机系统。ZigBee抗干扰网络采用基于匹配滤

万方数据

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