無線傳感器網(wǎng)絡的溫室測控系統(tǒng)方案

無線網(wǎng)絡傳感器在充分利用自然資源的基礎上，改變溫室大棚環(huán)境因子中的溫度、濕度、光照度、二氧化碳濃度等參數(shù)，可以提高作物的產(chǎn)量、質(zhì)量、生長周期和經(jīng)濟效益，實現(xiàn)溫室大棚環(huán)境的控制。

為了解決當前溫室大棚控制系統(tǒng)擴展性差、智能化程度低的難題，在剖析無線傳感器網(wǎng)絡特點的基礎上，設計了基于無線傳感器網(wǎng)絡的溫室大棚監(jiān)控系統(tǒng)硬件和軟件。感應節(jié)點和設計在硬件上，溫度、濕度、光照度等感應自動收集溫室環(huán)境參數(shù)。在軟件方面，采用模塊化設計理念，實現(xiàn)數(shù)據(jù)收集、處理和控制輸出。該設計具有良好的擴展性、實用性和操作簡單性。

溫室檢測控制系統(tǒng)結構。

WSN是多跳自組織網(wǎng)絡系統(tǒng)，是由大量廉價的微型傳感器節(jié)點部署在監(jiān)視區(qū)域的多跳自組織網(wǎng)絡，具有組織方便、靈活性好的優(yōu)點。

其目的是協(xié)同感知、收集和處理網(wǎng)絡復蓋區(qū)域內(nèi)感知對象的信息，發(fā)送給觀察者。

溫室控制系統(tǒng)的結構。

傳感器通過傳感器節(jié)點收集土壤本身或周圍環(huán)境的溫度、濕度、光照等信息，完成給定的監(jiān)控任務，將監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂朴嬎銠C，利用剎車準確控制土壤中的肥料和水分。通過傳感器網(wǎng)絡收集信息，可用于指導栽培，最大化產(chǎn)量，監(jiān)視和報告作物狀況。

聚集節(jié)點是將傳感器節(jié)點和管理節(jié)點計算機連接到應用環(huán)境中的中介。可用于連接傳感器網(wǎng)絡、互聯(lián)網(wǎng)或WWW等外部網(wǎng)絡，實現(xiàn)協(xié)議棧之間的通信協(xié)議轉換，同時完成管理節(jié)點的監(jiān)控任務，將收集到的數(shù)據(jù)轉發(fā)到外部網(wǎng)絡。

軟硬件的設計和控制原理。

傳感器節(jié)點設計。

傳感器節(jié)點傳感器網(wǎng)絡的基本單元，傳感器節(jié)點是專門為傳感器網(wǎng)絡設計的微型計算機系統(tǒng)，負責傳感器網(wǎng)絡的感知和信息預處理，響應主機指令。該系統(tǒng)由單片機、無線射頻通信、Flash內(nèi)存、可擴展I/O接口和電源模塊五個模塊組成。

傳感器節(jié)點的硬件結構。

單片機是傳感器節(jié)點的核心部分，負責整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理和協(xié)調(diào)。一般選用耗電量低的單片機，具有混合模式處理能力。此類單片機一般在單片機上有UART、SPI、I2C等通用界面；另外，由于需要獲取傳感器收集的數(shù)據(jù)，所以需要多個ADC；最后，微控制必須具備電源管理功能，不工作就可以切換到低功耗或超低功耗模式。

無線通信射頻模塊作為與外界交換信息的界面，是傳感器節(jié)點的另一個重要組成部分。無線電射頻芯片的選擇包括數(shù)據(jù)傳輸速度、接收和發(fā)送功率、休眠能耗、啟動穩(wěn)定時間和信號調(diào)節(jié)模式。

該擴展接口采用Mica2系列通用51針標準接口，已成為連接傳感器模塊的傳感器節(jié)點的事實標準接口。該接口由兩個相同的部件組成，可分別安裝在電路板兩側，實現(xiàn)模塊的重疊擴展。根據(jù)該界面設計的傳感器節(jié)點，可直接使用Crossbow公司和各研究機構設計的大部分模塊。

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