基於無線傳感器的分簇溫室大棚監控
學術研究
作者：張金良
摘 要：西藏位於高海拔地區，氣候幹燥，紫外線強，冬季幹冷，特殊的地理條件，使得一些植物無法在這樣的環境中正常生長，造成了西藏本地的蔬菜和水果數量少，很多都要從內地輸送，增加了成本和時間。為了能使西藏本地人們吃到新鮮便宜的蔬菜和水果，文章借助於現在的計算機網絡技術，提出了無線傳感器分簇溫室大棚監控方法，希望能解決以上所提到的問題。
關鍵詞：無線傳感器；ZigBee組網；分簇的方法；監控
中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2015）08-00-02
0 引 言
伴隨著時代的發展，人們對於生活質量要求更高，反季節水果和蔬菜受到人們的歡迎。在上世紀80年代，很多農村開始興起溫室大棚，一直到現在，很多的溫室大棚依然是人工管理的耕作模式，人們自己搭建和管理，這種方式耗費了大量的人力和財力，並且受到一些規模的限製，對此農業現代化應運而生。人們能夠通過在溫室大棚中使用傳感器來實時的監測大棚環境，再用ZigBee模塊搭建網絡環境，自組網以後，能通過ZigBee模塊做為協調器來發送數據到PC機上，在PC機上實現數據的處理和反饋。
外部的自然環境對農作物的影響很大，溫室的內部溫度、空氣中的濕度、太陽的光照強度和溫室內的二氧化碳濃度等都能影響作物的生長時間和產量。在溫室控製領域，室溫控製、二氧化碳濃度的控製、水肥控製、通風控製、灌溉控製以及光照補償控製等都有很高的自動化管理。
在最近的幾十年，我國也在強調自動化管理的研究和應用，通過對於發達國家技術的借鑒和自主創新，我們國家的自動化管理和監控技術有了很大的提高。但是在高海拔地區自動化管理的應用受到了限製，為了能更好服務於西藏地區，自動化技術的普及是很有必要的。
1 硬件設計
1.1 無線傳感器的應用
無線傳感器的發展是迅速的，在很多領域都能搜尋到它們的蹤跡，如環境監測和工業生產等[1]。傳感器能夠感應到周圍環境的參數，並且能夠處理這些參數，把數據傳輸出去。傳感器的體型很小，並且很節能，能很好的跟無線技術結合。
無線傳感器網絡在溫室大棚的環境調整中得到實際的應用，PC機能夠實時的監測數據，並且能處理和反饋這些數據，用戶能很好的監控溫室環境。
1.2 分簇設計方法
通過分簇法把環境分為三個區域：熱帶區，寒帶區和溫帶區。熱帶區主要是南方的一些水果和蔬菜，或者其它作物，這個區域的環境是要求光照強，空氣濕潤；寒帶區主要是北方的一些作物，這個區域的環境要求溫度要保持在一定的範圍，而且空氣比較幹燥，CO2濃度低；溫帶區主要是中部的一些作物的生長，需要根據作物不同的季節，來合理的調節一些標準，使得作物能正常的生長。
分簇法是讓不同區域的作物分配到不同是溫室中，在每個區域都有一個ZigBee協調器來傳輸數據，在主機界麵上會有每個區域的管理平台和數據處理機製，這樣能很好的監控作物的生長。
2 采集終端的設計
采集終端可使整個監測係統保證數據的正常傳輸，體現了監測功能的正常工作。采集方式是通過無線傳感器節點來完成。傳感器芯片的選擇很重要，既要做到功耗低，價格便宜，也要在意采集數據的精準度和一些其他因素。寒帶區的傳感器選擇溫度主要是-30℃～45℃之間變化，而熱帶區是-10℃～80℃之間變化，溫帶區是-20℃～60℃之間變化。