基于无线传感器网络的农业温室环境测控系统研究[精品资料].doc

基于无线传感器网络的农业温室环境测控系统研究-精品资料 本文档格式为WORD,感谢你的阅读。 　　摘要 从无线传感器网络的体系结构、在温室环境中的应用等方面探讨了基于无线传感器网络的农业温室环境测控系统，为实现把无线传感器网络技术与温室环境相结合，达到智能化、自动化的目标，进而提高温室条件下农作物生产效益做出了一定的探索。 　　关键词 无线传感器网络；温室环境；温度；湿度；测控系统 　　 TP273+.5 A 1007-5739（2013）05-0203-02 　　我国地域辽阔，气候类型复杂多样，农业中的温室环境测控系统建设发展较晚，研究工作不如国外深入，并且缺乏对温室环境监测与控制系统的深入研究，很多温室的结构与性能不是很好，对农作物的生长条件和环境不利，从而造成农作物的生产实际效益与预期相比有较大的差距。随着温室在现代农业生产中的应用规模逐步扩大，自动化程度不断提高，国内外对温室环境控制系统的研究日益深入[1]。基于无线传感器网络的温室环境测控系统，更能够克服传统基于有线网络的温室的种种不足，充分发挥无线传感器网络技术的特点和优势，充分利用自然资源，使温室中的温度、湿度、光照度、二氧化碳浓度等环境因素参数达到农作物生长的最佳条件，为农作物的增产增收、品质改善做出贡献。 　　1 温室环境控制系统 　　温室环境测控系统是基于传感技术、电子技术、通讯技术、计算机技术、网络技术、专家系统技术和图像采集处理技术的智能系统，它集成了智能控制算法、温湿环境预测模型、园艺作物生长发育模型及病害预测模型等，可根据作物生长发育规律对温室环境进行智能调控，同时对温室生产、管理和病虫害防治有指导作用。现代温室是设施农业的生产车间，温室环境信息的监测控制系统是实现其生产自动化、高效化最为关键的环节[2]。温室环境控制系统是现代化大型温室必备的，随着技术的发展，温室变得越来越复杂，温室环境管理的内容包括温度、光照、通风、湿度、二氧化碳浓度、遮荫、灌溉等环境因子的控制，温室环境控制系统的使用极大影响了温室产品的质量和生产成本。目前，温室环境控制有4种形式，分别适用于不同的温室环境控制要求。 　　1.1 自动调温器 　　自动调温器有2种基本类型：一种是开关式自动调温器，另一种是渐变式自动调温器。开关式自动调温器一般控制风扇、加热器等，只有“运行”和“停止运行”2种状态的设备，渐变式自动调温器一般用作电子控制器的传感器。自动调温器投资少，安装简单，使用方便，但控制能力有限，精确度不高，与其他设备兼容性差，扩展性差，能源利用效率低。自动调温器一般用于只需简单温度控制的温室。在温室环境里单个温室即可成为无线传感器网络一个测量控制区，采用不同的传感器节点和具有简单执行机构的节点构成无线网络来测量土壤湿度、土壤成分、pH值、降水量、温度、空气湿度和气压、光照强度、二氧化碳浓度等来获得作物生长的最佳条件，同时将生物信息获取方法应用于无线传感器节点，为温室精准调控提供科学依据[3]。 　　1.2 模拟控制系统 　　模拟控制系统利用渐变式自动调温器或电子传感器收集环境温度信息来驱动信号放大器和电子逻辑（决策）电路。模拟控制系统的成本高于自动调温器，但是控制作用较全面，控制效果更好，还可使加热和降温设备有效结合，并达到有序控制。模拟控制系统的成本低于计算机控制系统。可将较多的环境控制设备协调起来，全方位控制温室各环境因子。模拟控制系统的扩展性差，不适于有多个种植分区的温室，一般用于小规模单分区温室。 　　1.3 计算机控制系统 　　随着计算机技术的广泛应用，机械系统设计的理论、方法和手段也随之发生一些重大变革[4]。计算机微处理器取代了模拟控制系统的放大器和逻辑电路，计算机将来自各传感器（温度、湿度、光照传感器等）的信息进行综合分析，以确定如何运行各种设备以控制环境条件。计算机控制系统可控制和协调最多达20个设备。大多数计算机控制系统的综合控制能力优于模拟控制系统，它们操作相对简单。但该系统增容性差，只适用于简单的反馈控制，不适用于多区控制。该种控制系统适用于中等规模的温室生产。 　　1.4 计算机环境管理系统 　　计算机环境管理系统可协调控制各种环境控制设备，以达到环境综合管理的目的，并可控制温室的肥水管理系统。将作物生长规律、生长形态及不同时期农艺特点与环境控制系统紧密结合在一起，能完成温室内温、光、湿气、水、肥等环境因子综合调控及作物叶片温度、茎叶流量、茎秆直径等无线综合监控，实现温室生产精准控制和无人化管理，达到增产、增效及规模化生产的目的[5]。此种系统扩展性强，可根据需要逐步增加温室的控制设施，但造价较高，如加拿大的Argus