自古以来中国都是一个农业大国。为了促进农业增产增收,提高田间管理的能力,准确掌握大田农作物生育动态,需要对大田作物苗情、墒情、病虫情、灾情进行动态监测和趋势分析。本文从农业四情监测系统中出发,着重研究实现了土壤墒情监测系统,系统不仅要实现对土壤墒情的监测,还要利用更少的资源,降低系统成本。本文采用Zigbee无线通信技术与4G技术相结合,应用RT5350和CC2530芯片,设计智能网关模块和Zigbee无线传感节点,构架起多层无线感知网络通信系统。研究内容主要包括如下几个方面:以宁夏中宁枸杞园区为模型,设计土壤墒情监测系统的总体框架结构。确定采用Zigbee无线传感网络为底层通信系统构架,结合4G技术与上位机通信,实现对土壤墒情的远程监控。通过对几种常用智能网关芯片的分析比对,选取RT5350芯片作为智能网关的核心芯片,实现多层通信网络之间的通信,同时智能网关也可用于系统控制,作为系统的主控制器。设计RT5350智能网关和自组网Zigbee无线通信模块的硬件结构。智能网关电路包括其硬件芯片的各个接口电路,串口电路,电源电路等;Zigbee无线通信模块包括其通信模块的电源电路、指示灯&蜂鸣器电路、USB转TTL电路、485通信电路和模块的接口电路,核心板上设计了天线电路、主芯片基本电路,功能模块电路等。设计上位机监测软件,主要包括对传感器数据的读取,与上位机之间的通信等,可以通过4G模块远程通信,实现对系统的远程监测。最后,对所有设计的所有电路进行了大规模PCB的封装和焊接制作,对各个模块接口做调试,分析其具体通信情况,使得整个系统安全稳定运行。