基于zigbee技術(shù)的溫室無線智能控制終端開發(fā)10331

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1、萬方數(shù)據(jù)第26卷2010焦第3期3月農(nóng)業(yè)工程學(xué)報TransactionsoftheCSAE、，01．26No．3Mat．2010基于ZigBee技術(shù)的溫室無線智能控制終叢--*而ILl開發(fā)楊瑋1，呂科2，張棟1，吳松1，龍智強1，商守海1(1．北京京鵬環(huán)球科技股份有限公司，北京100094：2．北京農(nóng)業(yè)機械研究所，北京100096)摘要：針對溫室農(nóng)業(yè)控制的需要，開發(fā)了溫室無線智能控制終端。該系統(tǒng)基于Zigaee無線網(wǎng)絡(luò)，以Jennie公司生產(chǎn)的ZigBee無線微犁控制器JN5139．M01模塊為核心，整個無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由無線生理生態(tài)監(jiān)測節(jié)點、ZigBee溫室無線智能控制終端和智能語音

2、模塊組成。無線傳感器節(jié)點分布于溫室的各個測量點執(zhí)行各數(shù)據(jù)的采集、預(yù)處理和無線發(fā)送等1二作，溫室無線智能控制終端負責(zé)處理所有無線傳感器節(jié)點采集的數(shù)據(jù)信息。智能語音模塊能夠根據(jù)采集到的信息及時提供生產(chǎn)指導(dǎo)建議。溫室無線智能控制終端實現(xiàn)了對溫事環(huán)境因子(土壤溫度、葉片溫度，光照、莖稈生長、土壤水分等)的數(shù)據(jù)采集和有效控制。通過試驗驗證，該系統(tǒng)運行穩(wěn)定，并且操作簡單，使用方便。關(guān)鍵詞：溫室，智能控制，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，ZigBee，環(huán)境因子，語音模塊doi：10．39698．issn．1002—6819．2010．03．033中圖分類號：S126，TP23文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1002—68

3、19(2010)-03-0198-05楊瑋，呂科，張棟，等．基于zigBee技術(shù)的溫室無線智能控制終端開發(fā)[J]．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2010，28(3)：198--202．YangWei，LiiKe，ZhangDong，eta1．DevelopmentofwirelessintelligentcontrolterminalofgreenhousebasedonZigBee[J]．TransactionsoftheCSAE，2010，26(3)：198--202．(inChinesewithEnglishabstract)0引言自“九五”以來，國內(nèi)設(shè)施農(nóng)業(yè)經(jīng)過工廠化高效農(nóng)業(yè)示范工程等項目的

4、實施，取得了長足進步，大型連棟溫室已基本實現(xiàn)國產(chǎn)化，溫室內(nèi)相關(guān)配套設(shè)備也有一定程度的開發(fā)和應(yīng)用，初步形成了設(shè)施農(nóng)業(yè)綜合技術(shù)體系，帶動了相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。農(nóng)業(yè)自動化有了很大進步，環(huán)境監(jiān)控技術(shù)也趨于成熟，但是植物生長調(diào)控的技術(shù)還不是很成熟。因此近年來，農(nóng)業(yè)特別是溫室行業(yè)的發(fā)展更加重視植物生理信息的采集和監(jiān)控，即根據(jù)植物的生長情況調(diào)節(jié)其生長環(huán)境，并可以檢測到環(huán)境變化后植物的生長狀況，以便使調(diào)控功能更科學(xué)。國內(nèi)對這方面的需求也逐漸多起來，針對上述問題，提出了溫室環(huán)境與信息綜合監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)研究。將作物生長規(guī)律、生長形態(tài)及不同時期農(nóng)藝特點與環(huán)境控制系統(tǒng)緊密結(jié)合在·起，能完成溫室內(nèi)溫、光、濕氣、水

5、、肥等環(huán)境因子綜合調(diào)控及作物葉片溫度、莖葉流量、莖稈直徑等無線綜合監(jiān)控，實現(xiàn)溫室生產(chǎn)精準(zhǔn)控制和無人化管理，達到增產(chǎn)、增效及規(guī)?；a(chǎn)的目地。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(wirelesssensornetwork，WSN)是近年發(fā)展迅速的現(xiàn)代信息技術(shù)，它由部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)大量的廉價微型傳感器節(jié)點組成，通過無線通信方式形成的一個多跳的自組織的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其目的是協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中被感知對象的信息，并發(fā)送給觀察者。與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)相比，WSN是一種以數(shù)據(jù)為中心的自組織無線網(wǎng)絡(luò)，集成了監(jiān)測、控制以及無線通收稿日期：2009．12-ll修訂日期：2010-02．10基金項目：北京市科委鶯大項目，

6、設(shè)施農(nóng)業(yè)裝備關(guān)鍵技術(shù)研究、集成及功能示范(編號：D08060000450000)作者簡介：楊瑋(198l一)，女，內(nèi)蒙古人，博士，從事電子技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用。北京北京京鵬環(huán)球科技股份有限公司，100094。Email：weiwei81031l@163．COln信，具有可快速臨時組網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)可動態(tài)變化、抗毀性強、無需架設(shè)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，無通信費用等誘人的特點。基于以上特點，WSN技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域也得到越來越廣泛的應(yīng)用[1巧J。ZigBee是目前眾多無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中的一種主要技術(shù)，它是一種近距離、低功耗、低成本、高可靠性的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。因此，筆者開發(fā)了一種基于ZigBee的作

7、物生長生理生態(tài)參數(shù)的無線溫室智能終端系統(tǒng)，它能夠?qū)⒎植荚跍厥抑械沫h(huán)境參數(shù)(土壤溫度、葉片溫度，光照、莖稈生長、土壤水分等)通過ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)進行集中監(jiān)控和管理并提供語音功能進行提示管理。系統(tǒng)的語音報警功能使用戶能夠及早而且準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)問題，進行通風(fēng)、降溫、加濕，補光等有效措施，改善溫室環(huán)境，提高農(nóng)作物的產(chǎn)量。1系統(tǒng)硬件組成通過分析比較已有的分布式溫室控制系糾糾31，該系統(tǒng)采用了數(shù)據(jù)采集和實時控制的硬件實現(xiàn)對溫室環(huán)境因子(土壤溫度、葉片溫度，光照、莖稈生