摘 要：为克服传统土壤墒情监测系统便携性差、布线繁琐的缺点，减少无线节点电量的损耗，本文设计开发了结合ZigBee技术和无线WIFI技术的移动智能土壤墒情监控系统。系统采用Java语言依托Eclipse幵发环境在Android智能手机平台上开发了监测和控制客户端。WIFI接收模块通过串口与ZigBee模块进行通信，将手机发送给WIFI 模块的命令传输给ZigBee模块。Zig+++Bee模块接受命令并读取传感器的数据，实现数据读取及电磁阀的控制。
关键词：WIFI；Android；远程遥控；农田信息采集；ZigBee无线传感器
引言
土壤墒情在水资源配置和抗旱方面发挥重要作用[1]。开展土壤墒情的监测预报可以实现精确灌溉，有效克服水资源浪费 [1,2]。随着信息科技不断发展，土壤墒情监测与预测的自动化、信息化已经在世界范围内受到广泛关注[1,2]
本文设计了一套基于物联网下的移动土壤墒情监控系统，该设计用Android 系统开发平台下的智能手机终端控制各个ZigBee节点。只要使用Android系统的手机下载程序，连接 WIFI就可实现各传感器数据的读取及电磁阀远距离控制，提高了控制的移动性和灵活性。
1 系统体系结构设计
如图1所示。本设计主要是由Android智能手机、ZigBee模块、WIFI接收模块、控制模块和传感器模块等五部分构成。Zigbee无线网络技术具有功耗低、成本低的优势。Zigbee模块在网络体系中扮演协调器、路由器、终端设备3种角色。在部署温室系统时，将各个传感器设备均匀布置在温室中，可以实时监测土壤。协调器采集各个终端节点发送的数据，然后通过串口(RS232)与WIFI模块相连，安卓手机连接到由WIFI接收模块发出的无线信号，手机发给WIFI接收模块命令传输给协调器模块，协调器模块接收到命令，进而控制单个或所有电磁阀和开关，同时协调器把各终端采集的传感器上面的数据通过WIFI接受模块的将数据传输给手机客户端，并实时将数据保存到手机的内存卡上，方便之后的分析和处理。
2 硬件设计
2.1 通讯模块设计
本系统的核心通信模块是CC2530芯片，它是TI公司研制的片上系统（SoC）。相比于CC2430，此芯片的Flash 增加一倍，适用ZigBeePro/2007协议栈；RF模块适用于2.4-GHzIEEE802.15.4下，具有极高的抗干扰性和接受灵敏性，可编程输出功率最大到4.5dBm；采用6-mm×6-mm的QFN40封装。CC2530结构图如图 2 所示。
2.2 传感控制模块设计
传感器模块的选择要综合考虑室温、测量精度、成本、影响作物生长的参数以及与CC3520芯片的匹配程度等。本论文选用AMT2001型温湿一体传感器和FDR型的土壤水分传感器，其性能指标如表1所示。为了能精确监测作物需水状况，应将土壤水分传感器安置在距离植物根部离地表40厘米处；同理为方便测量温室的空气湿度，将温湿度传感器安置在植物顶部。
采用配备了TBOS控制模块的200-PGA型的电磁阀，因阀的启停可由正负脉冲来控制，所以很适合无交流电场合。
作者：侯绪杰,程义民，杨晓燕