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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)田都采用有線的方式來傳輸終端的數(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,布線麻煩,而且后期維護(hù)成本也高,組網(wǎng)方式更不靈活。
二、需求分析
目前,國(guó)內(nèi)大部分微灌系統(tǒng)都是采用有線方式來采集和傳遞墑情信息。這種方式不僅構(gòu)建起來現(xiàn)場(chǎng)布線麻煩,而且管理維護(hù)也不方便、組網(wǎng)方式也不靈活,并且農(nóng)田的面積大的話,布線費(fèi)用的造價(jià)也比無線的方式昂貴。
另有提出用GSM/GPRS,CDMA等無線通信模塊來傳遞信息,但GSM/GPRS無線通信模塊價(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)的近距離無線通信模塊,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無線通訊產(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)微灌控制的過程。
下表是幾種組網(wǎng)方案優(yōu)劣勢(shì)分析:
組網(wǎng)方式 | 產(chǎn)品型號(hào) | 優(yōu)勢(shì) | 劣勢(shì) |
有線連接 |
| 1、線路連接較穩(wěn)定; 2、后期維護(hù)成本低廉。 | 1、布線困難、復(fù)雜; 2、容易因?yàn)楦鞯绒r(nóng)田操作導(dǎo)致線路中斷; 3、線路容易被繡化、腐蝕。 |
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。 | 1、每個(gè)終端都需要安裝SIM卡,維護(hù)成本昂貴。 |
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)定的特點(diǎn)。 | 1、中心節(jié)點(diǎn)如果故障容易導(dǎo)致數(shù)據(jù)無法傳送到監(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232/485(端子接口)和采集器相連接,ZigBee作為一種無線連接,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無線組網(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;
2、采用本地大面積ZigBee組網(wǎng)匯集通過少量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;
3、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;
4、F8X14系列專為野外無人值守、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;
5、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、多種激活和上下線等應(yīng)用方便客戶根據(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)無線通信等相關(guān)學(xué)科發(fā)展,農(nóng)業(yè)灌排通過引用相關(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)無線通信領(lǐng)域的骨干企業(yè),幾年來一直緊貼物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)發(fā)展的脈搏,深入研究工業(yè)無線通信產(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)客戶提供系統(tǒng)解決方案的專業(yè)化經(jīng)營(yíng)特色,全面協(xié)助客戶實(shí)現(xiàn)“智慧、標(biāo)準(zhǔn)、安全、可靠”的無線通信目標(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。
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