基于zigbee无线传感器网络的温室大棚监控系统

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1、工程硕士学位论文基于ZigBce无线传感器网络的温室大棚监控系统1绪论1．1课题背景农业是国家的经济命脉，粮食安全是重中之重，所以就有“民以食为天”俗语。为了实现农业现代化，提高农业生产的智能化和信息化水平，需要对生产环境进行实时监控。农业生产中的温室就是能够提供一年四季的生长环境，比如PH值、溶解氧、温度、湿度、电导率、二氧化碳含量等等H“。目前，国内温室控制大部分采用人工实地测试，少部分采用有线监控方式。人工实地测试不能实时的监测温室内变化，更不能智能化的自动打开相应设备来调控参数，无法进一步实现温室作物的质量和产量的提高。部分场合采用有线监控方式，由于布线复杂，容

2、易出故障，导致可用性下降，成本较高，不利于提高温室大棚的利润率m】。ZigBee基于IEEE802．15．4标准的低功耗个域网协议，技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。它是工作在2．4GHZ(全球)、868MHZ(欧洲)和915MHZ(美洲)的频段，具有数十到数百米的中等通讯距离、40Kbps至0250Kbps灵活经济的通讯速率的无线通信技术口2I。将基于ZigBee技术无线传感网络引入我国的温室农业发展符合我国农业现代化的国情№1，它可以有效的监测范围内的各种全息实时数据，将数据发送给控制中心，控制中心根据预先设定的参数指标或设定程序

3、向控制节点发送指令，节点再根据指令控制各个设备{5】。1．2国内外研究的现献1．2．1国内外温室测控系统研究现状将温室用于生产实践，并取得最大成绩获得最大经济效益的当属荷兰[43]，由于得天独厚的地理位置，荷兰所采用的温室中有绝大多数是玻璃温室，主要用于花卉和农作物的种植。它的现场布置系统及后台的软件控制专家系统都是走在世界前列的。在人工干预农作物方面，美国走在了世界前列，通过调节作物所必须的温度、PH值、光照、湿度、氨氮等参数来保证农作物的最佳成长期，美国还利用自己的信息高速公路，通过互联网、通信网和GPS系统远程监控温室【41】。我国现代化温室的应用在很早就已见台湾

4、诸报端．台湾的环控温室的应用保护了农作物免受恶劣天气影响，提高了温室生产效率和稳定了农作物产质量。近年随着设施农业的迅猛发展，尤其足温室大棚，无土栽培，节水灌溉，工厂化养殖等在生产上得到了飞速发展，实现了农业工厂化运作，但是智能化程度与普及率过低H21。虽然也有不少单位或个人引进了一些诸如温室环境控制系统、施肥灌溉控制系统、工厂化育苗智能系统等。但因投入大、经济效益过低，制约了现代农业的发展。开发低价位实用型的农业智能计算机系统已迫在眉睫，对于推进我国农业智能化进程l绪论工程硕士学位论文具有极为重要的意义㈣。1．2．2国内外无线传感器网络及应用研究现状无线传感器网络综合

5、了传感器技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术和通信技术，能够协作地实时监测、感知和采集网络分布区域内的各种环境或监测对象的信息，并对这些信息进行处理，获得详尽而准确的信息，传送到需要这些信息的用户It]。无线传感器网络系统可以被广泛地应用于国防军事、工业过程控制、国家安全、环境监测等领域【7】。在军事领域，美国国防部在C4ISR的基础上提出了C4l(ISR计划，强调战标情报的感知能力、信息的综合能力和信息的利用能力，把传感器网络作为一个重要研究领域，设立了一系列的军事传感器网络研究项目[31。在民用领域，2002年，美国Intel公司发布了“基于微型传感器网络的新型

6、计算发展规划”。无线传感网是由传感器以及组网技术组成。传感器由温度、湿度、气压等芯片和红外线传感器组成。实际上，无线传感网就是外国现在大力发展的物联网的前身‘71。1I2．3国内外无线传感器网络在温室中应用研究现状美国在温室无线传感网络应用中比较成熟的一个监控系统是摩托沃克系统，它采用ISM波段，该波段无需付段，它所涉及的主要参数有温度、加速度、光敏、湿度、扭矩等等。操作系统是Tiny0S操作系统，3伏锂电池对节点供电。通信协议选用近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本的基于IEEE802．15．4标准的ZigBee协议f2】。在国内，已有很多物联网研究机

7、构提出“智能农业”，该技术还处于发展阶段，尚有很长的探索之路要走【15]。1．3本论文研究的主要内容本论文设计的ZigBee温室大棚监控系统目的在于解决当前温室有线监控设备麻烦，提高系统的稳定性、降低成本，实现温室大棚智能化监控。温室大棚监控领域的数据采集在广阔空间采集的，数据源的采集点比较分散。ZigBee的组网技术具有低功耗、自备电源、无线传输、价格低廉、装卸简单、防水防尘防摔等特点。所以，这种通信协议是非常适合的。ZigBee技术的研究、节点的软件和硬件设计是本论文的研究重点。节点主要采集温湿度、光照和C02等环境参数，本论文的主要