基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的溫室大棚監(jiān)控系統(tǒng)的研究.pdf

1、傳統(tǒng)的溫室大棚通常采用人工采集環(huán)境參數(shù)的方式，依靠經(jīng)驗(yàn)對溫室環(huán)境參數(shù)進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)，工作效率低。人工采集方式不單是對人力物力的極大消耗，也無法保證采集數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性，大大制約了我國溫室大棚技術(shù)的發(fā)展。無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)具有低功耗、低成本和易組網(wǎng)等優(yōu)勢，本文針對溫室大棚的實(shí)際環(huán)境監(jiān)控需求，將無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)引入到溫室大棚的監(jiān)控中，設(shè)計(jì)出一種基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的溫室大棚監(jiān)控系統(tǒng)。相比于傳統(tǒng)的人工采集方式，本系統(tǒng)不僅能夠極大地提高信息采集效率，使采集

2、的結(jié)果更加準(zhǔn)確，更降低了人力物力的投入。
　　本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要從以下兩部分進(jìn)行。第一部分是下位機(jī)的設(shè)計(jì)，通過分析當(dāng)今流行的幾種無線通信技術(shù)，綜合考慮其傳輸距離、組網(wǎng)能力、功耗、成本、傳輸速率等各種因素，最終選擇ZigBee技術(shù)作為本系統(tǒng)的無線通信技術(shù)。在監(jiān)測區(qū)域中放入終端節(jié)點(diǎn)對環(huán)境參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測，利用ZigBee網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)傳輸，將采集到的實(shí)時(shí)環(huán)境參數(shù)經(jīng)由路由器節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)，最終傳輸?shù)絽f(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)主要運(yùn)用片上系統(tǒng)方案實(shí)現(xiàn)，此設(shè)計(jì)

3、方案將主控芯片與傳感器相結(jié)合，大大降低了設(shè)計(jì)的復(fù)雜度，能夠更有效地實(shí)現(xiàn)溫室大棚中低成本、低功耗、高穩(wěn)定性等實(shí)際需求。軟件設(shè)計(jì)主要以Z-Stack協(xié)議棧作為設(shè)計(jì)依據(jù)，對Z-Stack協(xié)議棧的組成、架構(gòu)作了深入研究，對各節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了相應(yīng)的軟件設(shè)計(jì)。整個(gè)系統(tǒng)可以根據(jù)傳感器節(jié)點(diǎn)分布的不同，靈活組成各種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫问?，還可以實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)的自組網(wǎng)、動(dòng)態(tài)添加或刪除功能。
　　第二部分是上位機(jī)的設(shè)計(jì)，需要對下位機(jī)采集的溫室環(huán)境參數(shù)進(jìn)行顯示和存儲(chǔ)，并通過模

4、糊專家系統(tǒng)進(jìn)行控制策略的判斷。溫室大棚是一個(gè)比較復(fù)雜的環(huán)境，具有耦合性和非線性等特征，很難建立一個(gè)精確的模型進(jìn)行控制。本文中將模糊算法融入到專家系統(tǒng)中，以冬季溫室大棚為控制背景，以番茄為例，設(shè)計(jì)出符合番茄各階段生長需要的模糊專家控制系統(tǒng)，并詳細(xì)講述了該系統(tǒng)的組成、工作原理及各模塊的開發(fā)過程。該模糊專家控制系統(tǒng)將下位機(jī)采集傳輸來的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)模糊化處理，通過模糊推理在規(guī)則庫中查詢對應(yīng)的模糊規(guī)則，輸出相應(yīng)執(zhí)行策略，將溫室環(huán)境調(diào)節(jié)到番茄的最佳生長