四信基于ZigBee+GPRS通信方式的農(nóng)業(yè)灌排方案
一、現(xiàn)狀描述
缺雨少水是農(nóng)業(yè)發(fā)展的一大瓶頸，而現(xiàn)如今大部分的農(nóng)田都采用有線(xiàn)的方式來(lái)傳輸終端的數(shù)據(jù)和控制指令，這樣落后的管理方式，不僅系統(tǒng)造價(jià)昂貴，布線(xiàn)麻煩，而且后期維護(hù)成本也高，組網(wǎng)方式更不靈活。
另有提出用GSM/GPRS，CDMA等無(wú)線(xiàn)通信模塊來(lái)傳遞信息，但GSM/GPRS無(wú)線(xiàn)通信模塊價(jià)格比較高，使用要收費(fèi)，且需要借助于公用通信網(wǎng)，考慮到農(nóng)場(chǎng)均在偏遠(yuǎn)地帶，多處接收不到信號(hào)，可行性不大，還有的提出了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的近距離無(wú)線(xiàn)通信模塊，其組網(wǎng)性能不佳，也不能大規(guī)模組網(wǎng)。
四信通信運(yùn)用目前發(fā)展迅猛的新通信技術(shù)－ZigBee，再加上原有的IP modem合并成為帶GPRS的ZIigBee無(wú)線(xiàn)通訊產(chǎn)品（F8x14），只需匯聚點(diǎn)借助公用通信網(wǎng)的支撐，低功耗，分布面積廣，在作物種植區(qū)中組網(wǎng)便捷，且建網(wǎng)成本低，適合用在微灌測(cè)控系統(tǒng)中，用來(lái)完成墑情信息的采集和傳遞，以及控制電磁閥動(dòng)作，從而完成整個(gè)微灌控制的過(guò)程。
下表是幾種組網(wǎng)方案優(yōu)劣勢(shì)分析：
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組網(wǎng)方式 |
產(chǎn)品型號(hào) |
優(yōu)勢(shì) |
劣勢(shì) |
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有線(xiàn)連接 |
1、線(xiàn)路連接較穩(wěn)定； 2、后期維護(hù)成本低廉。 |
1、布線(xiàn)困難、復(fù)雜； 2、容易因?yàn)楦鞯绒r(nóng)田操作導(dǎo)致線(xiàn)路中斷； 3、線(xiàn)路容易被繡化、腐蝕。 |
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IP modem |
F2X03、F2X14 |
1、GPRS網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定、技術(shù)成熟； 2、單點(diǎn)故障后不會(huì)導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)癱瘓； 3、可設(shè)置多個(gè)中心，保證單個(gè)服務(wù)器故障的時(shí)候，整個(gè)系統(tǒng)還能正常運(yùn)行。 |
每個(gè)終端都需要安裝SIM卡，維護(hù)成本昂貴。 |
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IP modem+ZigBee |
F8X14+F8914 |
1、監(jiān)控中心不受地域影響；2、系統(tǒng)維護(hù)費(fèi)用較低廉； 3、綜合了ZigBee造價(jià)低廉和GPRS網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定高效的特點(diǎn)。 |
中心節(jié)點(diǎn)如果故障容易導(dǎo)致數(shù)據(jù)無(wú)法傳送到監(jiān)控中心。 |
三、ZigBee+GPRS傳輸網(wǎng)絡(luò)
前端采用四信F8914 ZigBee模塊，通過(guò)232/485（端子接口）和采集器相連接，ZigBee作為一種無(wú)線(xiàn)連接,可工作在2. 4 GHz的傳輸速率。該型號(hào)設(shè)備一般為終端節(jié)點(diǎn)，完成信息的發(fā)送和接收。
ZigBee中心節(jié)點(diǎn)采用四信F8114 ZigBee+GPRS模塊，該模塊集成了Zigbee+GPRS，中心節(jié)點(diǎn)收到的數(shù)據(jù)可以通過(guò)串口直接是輸出到服務(wù)器上（前端與服務(wù)器的距離較近）；還可有通過(guò)GPRS把其收到的數(shù)據(jù)發(fā)送的遠(yuǎn)端的服務(wù)器上，GPRS部分采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP通信協(xié)議，且兩種方式都是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)透明傳輸功能。省去了每個(gè)終端的GPRS模塊，只需要一個(gè)中心節(jié)點(diǎn)，節(jié)約了成本。
典型的農(nóng)業(yè)灌排組成圖：
四、方案特點(diǎn)
1、本地采用ZigBee無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)，設(shè)備投入成本低，網(wǎng)絡(luò)使用零資費(fèi)，為整個(gè)項(xiàng)目節(jié)省大量的費(fèi)用支出、設(shè)備配置操作簡(jiǎn)單，易懂，所有模塊能夠完成自組網(wǎng)能力，故障自愈，低功耗，穩(wěn)定；
3、采用本地大面積ZigBee組網(wǎng)匯集通過(guò)少量GPRS廣域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程集中監(jiān)控管理，即保證了網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定也同時(shí)有效降低了成本；
4、F8X14系列除了RS232/485通訊接口外還有自帶的模擬采集和數(shù)字I/O，采用標(biāo)準(zhǔn)MODBUS方式通訊可方便客戶(hù)直接在設(shè)備上擴(kuò)展應(yīng)用，節(jié)省控制盒數(shù)據(jù)采集終端成本；
5、F8X14系列專(zhuān)為野外無(wú)人值守、工作環(huán)境惡劣等場(chǎng)合設(shè)計(jì)，特別適合灌溉等野外監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用；
6、F8X14廣域傳輸部分支持公網(wǎng)、APN、VPDN等組網(wǎng)方式，同時(shí)支持主備中心、多中心、多種激活和上下線(xiàn)等應(yīng)用方便客戶(hù)根據(jù)自己需求進(jìn)行選擇，同時(shí)支持遠(yuǎn)程配置，方便后期維護(hù)。
五、方案效益
隨著物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)無(wú)線(xiàn)通信等相關(guān)學(xué)科發(fā)展，農(nóng)業(yè)灌排通過(guò)引用相關(guān)領(lǐng)域新產(chǎn)品、新技術(shù)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、傳輸、管理、預(yù)警、應(yīng)急指揮的智能化。四信通信是中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線(xiàn)通信領(lǐng)域的骨干企業(yè)，幾年來(lái)一直緊貼物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)發(fā)展的脈搏，深入研究工業(yè)無(wú)線(xiàn)通信產(chǎn)品在水利水文、智慧農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用，逐步形成了以產(chǎn)品為基礎(chǔ)，為行業(yè)客戶(hù)提供系統(tǒng)解決方案的專(zhuān)業(yè)化經(jīng)營(yíng)特色，全面協(xié)助客戶(hù)實(shí)現(xiàn)“智慧、標(biāo)準(zhǔn)、安全、可靠”的無(wú)線(xiàn)通信目標(biāo)。
四信通信基于ZigBee+GPRS通信組網(wǎng)的農(nóng)業(yè)灌排方案具有項(xiàng)目投資成本低、運(yùn)行費(fèi)用低、組網(wǎng)維護(hù)簡(jiǎn)便，遠(yuǎn)程管控效率高、無(wú)優(yōu)升級(jí)等顯著優(yōu)勢(shì)，項(xiàng)目實(shí)施運(yùn)后，系統(tǒng)管控之管理效益與經(jīng)濟(jì)效益明顯。
