四信基于ZigBee+GPRS通信方式的農業灌排方案
一、現狀描述
缺雨少水是農業發展的一大瓶頸，而現如今大部分的農田都采用有線的方式來傳輸終端的數據和控制指令，這樣落后的管理方式，不僅系統造價昂貴，布線麻煩，而且后期維護成本也高，組網方式更不靈活。
目前，國內大部分微灌系統都是采用有線方式來采集和傳遞墑情信息。這種方式不僅構建起來現場布線麻煩，而且管理維護也不方便、組網方式也不靈活，并且農田的面積大的話，布線費用的造價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無線通信模塊價格比較高，使用要收費，且需要借助于公用通信網，考慮到農場均在偏遠地帶，多處接收不到信號，可行性不大，還有的提出了點對點的近距離無線通信模塊，其組網性能不佳，也不能大規模組網。
四信通信運用目前發展迅猛的新通信技術－ZigBee，再加上原有的IP modem合并成為帶GPRS的ZIigBee無線通訊產品（F8x14），只需匯聚點借助公用通信網的支撐，低功耗，分布面積廣，在作物種植區中組網便捷，且建網成本低，適合用在微灌測控系統中，用來完成墑情信息的采集和傳遞，以及控制電磁閥動作，從而完成整個微灌控制的過程。
下表是幾種組網方案優劣勢分析：
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組網方式 |
產品型號 |
優勢 |
劣勢 |
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有線連接 |
1、線路連接較穩定； 2、后期維護成本低廉。 |
1、布線困難、復雜； 2、容易因為耕作等農田操作導致線路中斷； 3、線路容易被繡化、腐蝕。 |
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IP modem |
F2X03、F2X14 |
1、GPRS網絡穩定、技術成熟； 2、單點故障后不會導致整個網絡癱瘓； 3、可設置多個中心，保證單個服務器故障的時候，整個系統還能正常運行。 |
每個終端都需要安裝SIM卡，維護成本昂貴。 |
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IP modem+ZigBee |
F8X14+F8914 |
1、監控中心不受地域影響；2、系統維護費用較低廉； 3、綜合了ZigBee造價低廉和GPRS網絡穩定高效的特點。 |
中心節點如果故障容易導致數據無法傳送到監控中心。 |
三、ZigBee+GPRS傳輸網絡
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。該型號設備一般為終端節點，完成信息的發送和接收。
ZigBee中心節點采用四信F8114 ZigBee+GPRS模塊，該模塊集成了Zigbee+GPRS，中心節點收到的數據可以通過串口直接是輸出到服務器上（前端與服務器的距離較近）；還可有通過GPRS把其收到的數據發送的遠端的服務器上，GPRS部分采用國際標準TCP/IP通信協議，且兩種方式都是實現數據透明傳輸功能。省去了每個終端的GPRS模塊，只需要一個中心節點，節約了成本。
典型的農業灌排組成圖：
四、方案特點
1、本地采用ZigBee無線組網，設備投入成本低，網絡使用零資費，為整個項目節省大量的費用支出、設備配置操作簡單，易懂，所有模塊能夠完成自組網能力，故障自愈，低功耗，穩定；
3、采用本地大面積ZigBee組網匯集通過少量GPRS廣域網實現遠程集中監控管理，即保證了網絡穩定也同時有效降低了成本；
4、F8X14系列除了RS232/485通訊接口外還有自帶的模擬采集和數字I/O，采用標準MODBUS方式通訊可方便客戶直接在設備上擴展應用，節省控制盒數據采集終端成本；
5、F8X14系列專為野外無人值守、工作環境惡劣等場合設計，特別適合灌溉等野外監控系統應用；
6、F8X14廣域傳輸部分支持公網、APN、VPDN等組網方式，同時支持主備中心、多中心、多種激活和上下線等應用方便客戶根據自己需求進行選擇，同時支持遠程配置，方便后期維護。
五、方案效益
隨著物聯網、工業無線通信等相關學科發展，農業灌排通過引用相關領域新產品、新技術實現了數據監測、傳輸、管理、預警、應急指揮的智能化。四信通信是中國物聯網無線通信領域的骨干企業，幾年來一直緊貼物聯網行業發展的脈搏，深入研究工業無線通信產品在水利水文、智慧農業等領域的應用，逐步形成了以產品為基礎，為行業客戶提供系統解決方案的專業化經營特色，全面協助客戶實現“智慧、標準、安全、可靠”的無線通信目標。
四信通信基于ZigBee+GPRS通信組網的農業灌排方案具有項目投資成本低、運行費用低、組網維護簡便，遠程管控效率高、無優升級等顯著優勢，項目實施運后，系統管控之管理效益與經濟效益明顯。