[发明专利]支持多协议的农业信息智能分析系统及农业环境调控方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种支持ZigBee、6LowPan、IPv6多协议的农业信息智能分析系统及方法。

背景技术

当前，以计算机技术、通信技术和自动控制技术为特征的信息化浪潮正席卷全球，成为新经济时代的基本特征。农业作为基础产业也必然会受到这场浪潮的洗礼，从而使农业信息化成为主导着未来一个时期农业现代化方向、促进农村经济发展和提高农民收入的重要途径。农业信息监测与灾害预防系统建设农业生产是经济再生产过程与自然再生产过程的辩证统一，它既服从经济规律，又要受制于自然规律。这就要求对农业生产过程进行全面的监测，按自然规律发展农业生产。只有分析掌握这些自然条件，才能因地制宜地发展农业生产。农业监测是进行这种分析的有效技术手段，是大规模、高效率发展产业化农业的技术依据。

我国农业具有偏远、分散、易变、多样等特点，针对这个特点，我们必须实现一个低复杂度、低成本、低功耗的监测系统，才可能大规模农业化，才能实现整体农业的自动化。微电子系统(Micro-Electro-Mechanism System，MEMS)、片上系统(SOC，System on Chip)、无线通信和低功耗嵌入式技术的飞速发展，孕育出无线传感器网络(Wireless Sensor Networks，WSN)，并以其低功耗、低成本、分布式和自组织的特点带来了信息感知的一场变革。无线传感器网络就是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳自组织网络，非常适合应用在农业信息的监测方面。

全IP互联方式是当前讨论最为激烈的焦点问题。在无线传感器网络内部是否需要采用IPv6，是无线传感器网络协议设计需要回答的一个基本问题，其结论将在很大程度上影响今后无线传感器网络协议发展的基本走向。IETF组织于2004年11月正式成立了IPv6overLR-WPAN(简称6LowPan)工作组，着手制定基于IPv6的低速无线个域网标准，即IPv6overIEEE 802.15.4，旨在将IPv6引入以IEEE 802.15.4为底层标准的无线个域网。其出现推动了短距离、低速率、低功耗的无线个人区域网络的发展。IEEE 802.15.4是LR-WPAN的典型代表，其应用前景非常广阔，以其为基础的研究方兴未艾。

IPv6是下一代互联网的核心协议，具有地址资源丰富、地址自动配置、支持实时业务、安全性高、移动性好等优点。将IPv6与无线传感器网络结合构建的IPv6无线传感器网络，可以满足目前无线传感器网络在地址、安全、移动及与现有网络融合等方面的需求。

802.15.4是IEEE用于低速无线个人域网(LR-WPAN)的物理层和媒体接入控制层规范。该协议能支持消耗功率最少，一般在个人活动空间(10m直径或更小)工作的简单器件。支持两种网络拓扑，即单跳星状或当通信线路超过10m时的多跳对等拓扑。但是对等拓扑的逻辑结构由网络层定义。LR-WPAN中的器件既可以使用64位IEEE地址，也可以使用在关联过程中指配的16位短地址。一个802.15.4网可以容纳最多216个器件。IEEE802.15.4是一种新兴的低速率、短距离无线标准，基于它可以产生许多令人激动不已的新技术。其中，ZigBee和6LowPan就是典型的代表，Zigbee是一种短距离、低功耗的无线通信技术。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。IETF 6LoWPAN的突破口在于，实现了IP紧凑、高效应用，消除了此前ad hoc标准和专有协议过于混杂的情形。这对相关产业协议发展意义尤其重大，如BACNet、LonWorks、通用工业协议(CIP)、数据采集与监控系统(SCADA)，此前设计用于特定、专门产业总线及连接中，从控制器区域网络总线(CAN-BUS)到AC电源线路。数年前，这些协议的开发人员为人们基于现代网络技术(如以太)提供了更多IP应用选项。而ZigBee和6LowPan二者融合是一个必然的趋势，他们必将推动下一代互联网与无线传感器网络的互通互联。