無線傳感器網絡的溫室測控系統方案

1 引言

　　溫室環境控制是在充分利用自然資源的基礎上，通過改變溫度、濕度、光照度、二氧化碳濃度等溫室環境因素參數來獲得農作物生長的最佳條件，從而達到增加作物產量、改善品質、調節生長周期、提高經濟效益的目的。

　　針對當前溫室控制系統存在的擴展性差、智能化程度不高等問題，在分析了無線傳感器網絡特點的基礎上，設計了基于無線傳感器網絡的溫室測控系統的硬件及軟件。 硬件上設計了傳感器節點和匯聚節點，采用溫度、濕度、光照度等傳感器，實現了溫室環境參數的自動采集。 軟件上基于模塊化的思想，實現了數據的獲取、處理和控制輸出等功能。 該設計具有擴展性好、實用性強、便于操作的特點。

　　2 溫室測控系統的體系結構

　　無線傳感器網絡( wireless sensor network ,WSN) 是由部署在監測區域內的大量廉價微型傳感器節點通過無線通信方式形成的一個多跳的自組織網絡系統，具有組網方便，靈活性強等優點。 其目的是協作地感知、采集和處理網絡覆蓋區域中感知對象的信息，并發送給觀察者。 基于無線傳感器網絡的特點，設計的溫室測控系統的結構如圖1 所示。

　　圖1 溫室控制系統的結構

　　傳感器節點從土壤本身或周圍環境收集溫度、濕度、光照度等信息，完成給定的監測任務，將監測數據傳輸給控制計算機進行決策，使用制動器精確控制土壤中的肥料和水分。 傳感器網絡的信息采集可以用來指導種植以得到最大產量，還可監測并報告作物狀態。

　　匯聚節點是在應用環境下聯系傳感器節點和管理節點計算機的中介，利用它可以連接傳感器網絡與Internet 或WWW 等外部網絡，能夠實現協議棧之間的通信協議轉換，同時發布管理節點的監測任務，并把收集到的數據轉發到外部網絡上。

　　3 硬件設計與控制原理

　　3. 1 傳感器節點的設計

　　傳感器節點是為傳感器網絡特別設計的微型計算機系統，是無線傳感器網絡的基本單元，它負責傳感和信息預處理， 響應監控主機的指令發送數據。 它包括五個主要的模塊：微控制器、無線射頻通信、非易失Flash 存儲器、可擴展的I/ O 接口和電源模塊。 傳感器節點的設計結構框圖如圖2 所示。