基于wsn的溫室大棚監(jiān)測系統(tǒng)的設計

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1、托普農業(yè)物聯(lián)網締造智慧農業(yè)，開拓農業(yè)生產新局面?；赪SN的溫室大棚監(jiān)測系統(tǒng)的設計摘要：介紹了基于WSN的傳感器節(jié)點自組網、數據采集與數據傳輸等設計方法，實現(xiàn)了溫室大棚內溫濕度的實時采集、數據處理與傳送。尤其是利用DSl305外部中斷解決了WSN中的低功耗設計與時間同步問題，并且應用移動平滑濾波算法對溫濕度值進行數字濾波處理，提高了檢測數據的精確度。該系統(tǒng)解決了溫室內的復雜布線問題，具有成本低、可靠性高、精確度高、實用性強等優(yōu)點。關鍵詞：無線傳感器網絡；移動平滑濾波算法；溫室大棚監(jiān)測系統(tǒng)0引言溫室農

2、業(yè)隨著大中城市對新鮮蔬菜的需求日益高漲而得到了迅速發(fā)展?，F(xiàn)有的溫室數據采集系統(tǒng)大多是采用人工的或預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據的實時性和有效性；采用有線數據采集的監(jiān)測系統(tǒng)受地理位置、物理線路和復雜環(huán)境因素的影響具有明顯的局限性。溫室大棚內的環(huán)境溫濕度參數對農作物的生長起著至關重要的作用，為此采用新興的無線傳感器網絡技術結合先進的計算機技術、微處理器控制技術和智能傳感數據采集技術設計了農業(yè)溫室大棚溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)。隨著農業(yè)科技的發(fā)展，以及國家對三農的的高度重視，特別是國家20

3、12農業(yè)國家一號文件頒發(fā)后。國家科技園、各大農業(yè)園區(qū)、農場等農業(yè)機構企業(yè)積極尋求在良種培育、節(jié)本降耗、節(jié)水灌溉、農機裝備、新型肥藥、疫病防控、加工貯運、循環(huán)農業(yè)、海洋農業(yè)、農村民生等方面的高新技術，力求突破現(xiàn)存的農業(yè)技術瓶頸，真正實現(xiàn)現(xiàn)代化農業(yè)。浙江托普儀器有限公司和浙江大學合作積極響應科技興農政策突出農業(yè)科技創(chuàng)新重點，研發(fā)出農業(yè)物聯(lián)網智能控制系統(tǒng)通過通過射頻識別（rfid）、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設備等新型技術將農業(yè)和互聯(lián)網連接起來提大大提高了農業(yè)生產的工作效率和精細管理，

4、避免了“瘦肉精”、“毒辣椒粉”、“紅心鴨蛋”托普農業(yè)物聯(lián)網締造智慧農業(yè)，開拓農業(yè)生產新局面。等問題的再次發(fā)生，保證了食品的安全和產量。目前此物聯(lián)系統(tǒng)已在全國多家科技園、示范園區(qū)、農場、科研所、院校等區(qū)域成功運行，技術穩(wěn)定成熟，功能齊全。為在農業(yè)種植業(yè)、畜牧養(yǎng)殖業(yè)等領域的生產關鍵環(huán)節(jié)建立智能化控制、信息化管理的現(xiàn)代農業(yè)項目提供了強有力的技術支持。物聯(lián)網的實施將大大提高國家推進科技創(chuàng)新增強農產品的步伐。農業(yè)物聯(lián)網將開啟農業(yè)生產騰飛的新篇章。托普農業(yè)物聯(lián)網系統(tǒng)主要包括三個層次：感知層：采用各種傳感器（如溫

5、濕度、光照、CO2、風向、風速、雨量、土壤溫濕度等）獲取植物的各類信息。傳輸層：信息通過無線網絡傳輸系統(tǒng)和信息路由設備傳到控制中心，各個節(jié)點可以自由配對、任意監(jiān)控、互不干擾。應用層：根據WSN獲取植物實時生長環(huán)境。圖溫濕度、光照參數等，收集各個節(jié)點的數據，進行存儲和管理實現(xiàn)整個測試點的信息動態(tài)顯示，并根據各類信息進行自動灌溉、施肥、噴藥、降溫補光等控制、對異常信息進行自動報警。加裝攝像頭可以對每個大棚和整個園區(qū)進行實時監(jiān)控。1WSN簡介一個典型的無線傳感器網絡(WirelessSensorNetwo

6、rk，WSN)結構…，包括傳感器節(jié)點(SensorNode)、匯聚節(jié)點(SinkNode)和管理節(jié)點(ManagementNode)。有時候為了通訊距離的需要，網絡中可以存在一定數量的中繼節(jié)點(RelayNode)。大量的SensorNode隨機部署在檢測區(qū)域內，這種具有無線通信與數據處理能力的微小的SensorNode通過自組網方式，構成自主完成指定任務的分布式智能化監(jiān)測網絡，并以協(xié)作的方式實現(xiàn)感知、采集和處理網絡覆蓋區(qū)域中的環(huán)境參數信息，最后通過多跳的方式將SensorNode檢測到的數據經由S

7、inkNode鏈路傳送到ManagementNode．反之，用戶可以通過ManagementNode對WSN進行配置和管理，發(fā)布監(jiān)測任務和收集監(jiān)測數據口。2監(jiān)測系統(tǒng)體系結構基于WSN的溫室大棚溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)由WSN和監(jiān)控主機組成。監(jiān)控主機為一臺PC機，用來顯示、存儲與處理環(huán)境溫濕度數據，對WSN發(fā)送采集命令等。WSN則負責采集網絡的構建以及環(huán)境溫濕度數據的采集，它由sinkNode，Relay托普農業(yè)物聯(lián)網締造智慧農業(yè)，開拓農業(yè)生產新局面。Node和Sen一80rNode組成。一個典型的基于WSN的

8、溫室大棚溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)如圖1所示。SinkNode負責網絡的構建并對其管理和維護，包括對新加入的SensorNode分配網絡地址，節(jié)點的加入和離開，網絡的安全密鑰的分發(fā)更新等，并且將匯聚的各節(jié)點的數據通過串口上傳給監(jiān)控主機。當監(jiān)控主機不便于長期在現(xiàn)場使用時，監(jiān)測數據也可通過GPRS接入Intemet網絡，將數據遠傳給監(jiān)控主機或者將監(jiān)控主機的命令在網絡中發(fā)送出去，實現(xiàn)遠程監(jiān)控；SensorNode主要用來掛接各種傳感器(溫度和濕度傳感器)，采集數據并傳給RehyNode