"基于Android和ZigBee的蔬菜大棚环境因子采集系统设计"
本文旨在设计一款基于Android和ZigBee的蔬菜大棚环境因子采集系统，以实现蔬菜大棚中各个区域蔬菜生长情况的实时监测。该系统采用高性能的嵌入式网关，通过串口接入ZigBee协调器，根据蔬菜大棚的实际需求，选定相应的智能传感器获取蔬菜环境因子数据，并通过ZigBee组网实现数据收发。Android移动端在局域网环境下通过Socket通信获取环境因子数据。
系统总体框架采用基于物联网的“感知、网络、应用”三层架构，设计系统结构框图如图1所示。最底层的感知部分由所选定的智能传感器和ZigBee节点组成，负责该区域的环境因子数据采集，并将所采集的数据信息通过ZigBee组网技术传输到ZigBee协调器汇总。网络层主要由搭载Android 5.0的Tiny4412嵌入式开发板实现，Tiny4412有各种常见的外设，比如WiFi、BT、串口、摄像头等，可以完成传感器通过ZigBee无线传输模块与Android手机终端的衔接。应用层主要是通过Java编写的Android应用运行在Android移动终端，调用Android 5.0系统所提供的WiFiServiceManager API与嵌入式平台进行Socket通信，实现数据的收发。
系统功能主要包括：（1）可利用ZigBee节点上所接入的各类智能传感器，实时获取蔬菜环境因子数据（土壤湿度值、空气温湿度、光照强度等）；（2）嵌入式网关可接入CAM500A摄像头模块，将采集的YUV格式图像数据转为JPG格式，利用线程技术通过Socket通信将数据不断传输到Android手机端，实现实时监控；（3）能够实时监测蔬菜大棚环境情况，如大棚火灾、温度变化，当嵌入式平台监测ZigBee节点数据异常便会发出警报，及时告知管理人员处理。
ZigBee传感器节点设计采用TI公司所提供的解决方案，传感网络的搭建采用以TI公司的CC2530芯片为主控，基于Z-Stack 2.5.1a协议栈编程。每个ZigBee节点都可接入多个智能传感器，具有无线通信和数据处理的功能。其整体结构包括前端数据采集模块、微控制器、数据通信模块和电源模块，电源模块采用3.7V锂电池。
智能传感器的选择是根据蔬菜大棚的具体需求，对不同类型多种智能传感器进行了整体的筛选试验，最后依据试验结果选用：空气温湿度传感器AM2302，其精度在市面同类产品中更高，且成本低；光照强度传感器选用GY-30；土壤湿度传感器选用YL-69；气体烟雾传感器选用MQ-2。上述传感器，在实际运行过程中，具有运行稳定，数据准确的优点。
本文设计的基于Android和ZigBee的蔬菜大棚环境因子采集系统具有较强的实时性和可移植性，在蔬菜大棚培育过程中可稳定运行，满足智慧农业的发展需求。
