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随着科学技术的不断发展,温室大棚作为现代农业中一个重要的形式,其监测与控制技术也在不断提高。传统的有线控制、人工操作已经不能满足市场的需求,提升大棚栽培生产效率、提高产量,需要依靠先进的自动化技术和设备,对大棚内作物的环境进行实时采集和控制,保证植物生长的最佳环境。无线传感器网络(WSN)技术在温室大棚中得到广泛应用,ZigBee技术极大地推动了WSN技术应用于智能温室环境监控。ZigBee设备成本较低、功耗少同时可在线监测,它具有广阔的发展空间。 首先,对温室大棚内环境调研,掌握了它的特点,设计了一种基于WSN的智能温室大棚多参数监控系统,分析了对植物栽培过程有影响的参数因子,建立了智能温室多参数监控系统的数学模型,选取出适宜大棚监控系统的多参数模糊控制算法。其次,为达到大棚作物生长过程的温湿度、光线强度和气体浓度等参数的在线监控,设计了监控系统的硬件与软件部分。其中,无线传感器网络模块由传感器、汇聚两类节点硬件组成。传感器节点用来负责采集温室内各种环境参数以及其子节点数据,包括温湿度传感器SHT11和光电传感器BPW34S。汇聚节点是用来搭建网络和给出指令,汇聚各感知节点发送来的信号,同时传递给监控平台。另外ZigBee无线通信部分是由射频芯片CC2530组成,监控中心应用DSP技术。软件部分的设计包括节点流程和监控平台程序。节点流程包括传感器节点工作流程和汇聚节点工作流程,协议栈釆用TI公司的ZStack-CC2530-2.3.1-1.4.0版本,在Visual Studio2010开发环境中利用C语言实现,监控中心方便快捷的提供了用户实时在线了解温室环境情况、数据的存储以及对温室的量化管理等。最后,对系统的通信性、稳定性以及功能进行测试,由实验室搭建模拟温室大棚,验证系统可行后,将系统安装在实体大棚中,与传统手工方式测试对比。 实验测试表明:把基于ZigBee的WSN技术引入智能温室监控系统中,对植物生长全过程有影响的多参数进行控制是可实现的,能缩短植物生长周期,提高产量,达到了系统预计的设计目标。系统稳定性强、性能可靠,便于布设、维护及扩展,给大棚环境监控的自动化提供出一种新型的控制方法。