基于wsn的溫室大棚監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

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1、托普農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)締造智慧農(nóng)業(yè)，開拓農(nóng)業(yè)生產(chǎn)新局面?；赪SN的溫室大棚監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)摘要：介紹了基于WSN的傳感器節(jié)點(diǎn)自組網(wǎng)、數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)傳輸?shù)仍O(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)了溫室大棚內(nèi)溫濕度的實(shí)時(shí)采集、數(shù)據(jù)處理與傳送。尤其是利用DSl305外部中斷解決了WSN中的低功耗設(shè)計(jì)與時(shí)間同步問題，并且應(yīng)用移動(dòng)平滑濾波算法對(duì)溫濕度值進(jìn)行數(shù)字濾波處理，提高了檢測(cè)數(shù)據(jù)的精確度。該系統(tǒng)解決了溫室內(nèi)的復(fù)雜布線問題，具有成本低、可靠性高、精確度高、實(shí)用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。關(guān)鍵詞：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)；移動(dòng)平滑濾波算法；溫室大棚監(jiān)測(cè)系統(tǒng)0引言溫

2、室農(nóng)業(yè)隨著大中城市對(duì)新鮮蔬菜的需求日益高漲而得到了迅速發(fā)展?，F(xiàn)有的溫室數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)大多是采用人工的或預(yù)先布線的有線采集方式。人工方式加大了工作量且難以保證數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和有效性；采用有線數(shù)據(jù)采集的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)受地理位置、物理線路和復(fù)雜環(huán)境因素的影響具有明顯的局限性。溫室大棚內(nèi)的環(huán)境溫濕度參數(shù)對(duì)農(nóng)作物的生長(zhǎng)起著至關(guān)重要的作用，為此采用新興的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、微處理器控制技術(shù)和智能傳感數(shù)據(jù)采集技術(shù)設(shè)計(jì)了農(nóng)業(yè)溫室大棚溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。隨著農(nóng)業(yè)科技的發(fā)展，以及國(guó)家對(duì)三農(nóng)的的高度重視，特別是

3、國(guó)家2012農(nóng)業(yè)國(guó)家一號(hào)文件頒發(fā)后。國(guó)家科技園、各大農(nóng)業(yè)園區(qū)、農(nóng)場(chǎng)等農(nóng)業(yè)機(jī)構(gòu)企業(yè)積極尋求在良種培育、節(jié)本降耗、節(jié)水灌溉、農(nóng)機(jī)裝備、新型肥藥、疫病防控、加工貯運(yùn)、循環(huán)農(nóng)業(yè)、海洋農(nóng)業(yè)、農(nóng)村民生等方面的高新技術(shù)，力求突破現(xiàn)存的農(nóng)業(yè)技術(shù)瓶頸，真正實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)。浙江托普儀器有限公司和浙江大學(xué)合作積極響應(yīng)科技興農(nóng)政策突出農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新重點(diǎn)，研發(fā)出農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)智能控制系統(tǒng)通過通過射頻識(shí)別（rfid）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備等新型技術(shù)將農(nóng)業(yè)和互聯(lián)網(wǎng)連接起來提大大提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的工作效率

4、和精細(xì)管理，避免了“瘦肉精”、“毒辣椒粉”、“紅心鴨蛋”托普農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)締造智慧農(nóng)業(yè)，開拓農(nóng)業(yè)生產(chǎn)新局面。等問題的再次發(fā)生，保證了食品的安全和產(chǎn)量。目前此物聯(lián)系統(tǒng)已在全國(guó)多家科技園、示范園區(qū)、農(nóng)場(chǎng)、科研所、院校等區(qū)域成功運(yùn)行，技術(shù)穩(wěn)定成熟，功能齊全。為在農(nóng)業(yè)種植業(yè)、畜牧養(yǎng)殖業(yè)等領(lǐng)域的生產(chǎn)關(guān)鍵環(huán)節(jié)建立智能化控制、信息化管理的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)項(xiàng)目提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)施將大大提高國(guó)家推進(jìn)科技創(chuàng)新增強(qiáng)農(nóng)產(chǎn)品的步伐。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)將開啟農(nóng)業(yè)生產(chǎn)騰飛的新篇章。托普農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)主要包括三個(gè)層次：感知層：采用

5、各種傳感器（如溫濕度、光照、CO2、風(fēng)向、風(fēng)速、雨量、土壤溫濕度等）獲取植物的各類信息。傳輸層：信息通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)和信息路由設(shè)備傳到控制中心，各個(gè)節(jié)點(diǎn)可以自由配對(duì)、任意監(jiān)控、互不干擾。應(yīng)用層：根據(jù)WSN獲取植物實(shí)時(shí)生長(zhǎng)環(huán)境。圖溫濕度、光照參數(shù)等，收集各個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，進(jìn)行存儲(chǔ)和管理實(shí)現(xiàn)整個(gè)測(cè)試點(diǎn)的信息動(dòng)態(tài)顯示，并根據(jù)各類信息進(jìn)行自動(dòng)灌溉、施肥、噴藥、降溫補(bǔ)光等控制、對(duì)異常信息進(jìn)行自動(dòng)報(bào)警。加裝攝像頭可以對(duì)每個(gè)大棚和整個(gè)園區(qū)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。1WSN簡(jiǎn)介一個(gè)典型的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WirelessS

6、ensorNetwork，WSN)結(jié)構(gòu)…，包括傳感器節(jié)點(diǎn)(SensorNode)、匯聚節(jié)點(diǎn)(SinkNode)和管理節(jié)點(diǎn)(ManagementNode)。有時(shí)候?yàn)榱送ㄓ嵕嚯x的需要，網(wǎng)絡(luò)中可以存在一定數(shù)量的中繼節(jié)點(diǎn)(RelayNode)。大量的SensorNode隨機(jī)部署在檢測(cè)區(qū)域內(nèi)，這種具有無線通信與數(shù)據(jù)處理能力的微小的SensorNode通過自組網(wǎng)方式，構(gòu)成自主完成指定任務(wù)的分布式智能化監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，并以協(xié)作的方式實(shí)現(xiàn)感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中的環(huán)境參數(shù)信息，最后通過多跳的方式將SensorN

7、ode檢測(cè)到的數(shù)據(jù)經(jīng)由SinkNode鏈路傳送到ManagementNode．反之，用戶可以通過ManagementNode對(duì)WSN進(jìn)行配置和管理，發(fā)布監(jiān)測(cè)任務(wù)和收集監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)口。2監(jiān)測(cè)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)基于WSN的溫室大棚溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由WSN和監(jiān)控主機(jī)組成。監(jiān)控主機(jī)為一臺(tái)PC機(jī)，用來顯示、存儲(chǔ)與處理環(huán)境溫濕度數(shù)據(jù)，對(duì)WSN發(fā)送采集命令等。WSN則負(fù)責(zé)采集網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建以及環(huán)境溫濕度數(shù)據(jù)的采集，它由sinkNode，Relay托普農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)締造智慧農(nóng)業(yè)，開拓農(nóng)業(yè)生產(chǎn)新局面。Node和Sen一80rNode

8、組成。一個(gè)典型的基于WSN的溫室大棚溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)如圖1所示。SinkNode負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建并對(duì)其管理和維護(hù)，包括對(duì)新加入的SensorNode分配網(wǎng)絡(luò)地址，節(jié)點(diǎn)的加入和離開，網(wǎng)絡(luò)的安全密鑰的分發(fā)更新等，并且將匯聚的各節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)通過串口上傳給監(jiān)控主機(jī)。當(dāng)監(jiān)控主機(jī)不便于長(zhǎng)期在現(xiàn)場(chǎng)使用時(shí)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)也可通過GPRS接入Intemet網(wǎng)絡(luò)，將數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳給監(jiān)控主機(jī)或者將監(jiān)控主機(jī)的命令在網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送出去，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控；SensorNode主要用來掛接各種傳感器(溫度和濕度傳感器)，采集數(shù)據(jù)并傳給RehyNode