基于农业物联网的温室小气候环境监测系统的设计与节能研究

来源 :山西农业大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:hgtata
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近年来,温室种植技术得到了迅速的推广和应用,它提高了作物的产量,解决了农作物生长的季节问题。然而,由于温室作物对其种植环境要求较高,怎样对室内的温度、湿度及光照度等环境因素进行控制已成为人们正在研究和解决的重要课题。传统的温室监测与控制系统多采用有线连接,其纵横交错的复杂布线,往往造成使用不便、系统的安装维护困难和可靠性差等问题有线连接更多的被传统的控制系统与温室监测所使用,由于繁冗复杂的布线,常常会导致安装维护困难、使用不便和可靠性差的问题。最新的发展方向便是全面使用无线传输、嵌入式及智能控制技术去建造智能大棚。本文在系统架构模型和网络通信协议的基础上,描述了温室群监测应用系统的具体设计和实现方案,并研究了无线局域网中节能的方法。论文的主要研究内容是:从应用环境,环境配置、数据需求、传感器和监测方法、网络结构、网络容错性和实时性要求等角度分析无线局域网在农业应用上的特殊性。设计并实现了一种无线通信温室监测系统。系统采用ZigBee技术完成了连栋温室信息的采集与汇聚;基于GPRS移动网络实现了信息的无线远程传输;利用VC6.0,开发了基于Windows平台的显示系统。实验结果表明数据传输可靠、稳定,满足现代温室信息采集、传输和显示的需求。针对基于物联网的温室小气候环境监测系统,分析了温室监测子网的网络拓扑结构,发现节点间沉重的中继负载使节点死亡很快,导致网络服务中断。针对这一问题,提出了一种基于博弈论能耗均衡的分簇路由(GDCR)算法。该算法通过建立一个节点能量状态、密度和链路质量为效益的博弈模型,并通过纳什均衡来寻找能耗均衡、链路稳定性的最优传输链路。最后,对系统的功能进行了测试,结果表明:温度、空气湿度、光照度最终通过无线传输很好的在控制终端的界面上实时的显示。且满足系统设计的低延迟和稳定性的要求。
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