以无线传感网络为基础的生态数据监测系统相对于传统的农业监测方法,有效解决了人工现场测量低效、不方便的问题,又避免了大规模布线,具有很好的应用前景。本研究根据农业生产对环境监测的需要,结合Zigduino的开发优势、ZigBee无线传输技术的特点和传感器技术,设计了基于无线传感网络的生态数据监测系统,主要研究内容如下:首先,本文对比了几种在生态监测领域应用到的无线传输技术。一方面,由于ZigBee技术低功耗、低复杂度、低速率、近距离、自组织的特性比较适合在生态监测场景下使用;另一方面,ZigBee比LoRa等低功耗广域网技术应用更加广泛、设备成本更低,比局域网的Wi-Fi技术功耗更低。因此,本研究选用ZigBee作为无线传感网络节点间的传输技术。其次,设计和实现了基于ZigBee的无线传感网络节点的硬件系统。终端节点、路由节点和协调节点都是以Zigduino控制板为原型进行设计,相对于以往无线传感网络节点所采用的Arduino控制板,不需要添加XBee模块就可以实现ZigBee的接入。为了连接控制板与传感器,设计了空气温湿度、CO₂浓度、PM2.5浓度三种传感器与控制板的电路连接图,实现了终端节点数据采集的功能。最后,在硬件设计的基础上完成了软件系统的设计和实现。主要内容有:研究了无线传感网络节点间的无线通信;设计合理的节点软件工作流程;编写传感器数据采集程序;设计上位机的数据可视化界面,从而完成了从终端数据采集、路由节点数据转发、协调节点数据汇聚到上位机数据展示的过程。为了减少节点间的数据传输量,进而减少节点功耗,本研究还在终端节点和路由节点创新性地尝试了两级数据融合。在终端节点进行第一级数据融合,对采集到的数据进行计算并剔除误差较大的数据;在路由节点进行第二级数据融合,使用了自适应加权融合算法和数据帧打包整合,进一步减少传输数据量。最后通过实验验证了数据融合的有效性。