无线传感器网络的温室测控系统方案

1 引言

　　温室环境控制是在充分利用自然资源的基础上，通过改变温度、湿度、光照度、二氧化碳浓度等温室环境因素参数来获得农作物生长的最佳条件，从而达到增加作物产量、改善品质、调节生长周期、提高经济效益的目的。

　　针对当前温室控制系统存在的扩展性差、智能化程度不高等问题，在分析了无线传感器网络特点的基础上，设计了基于无线传感器网络的温室测控系统的硬件及软件。 硬件上设计了传感器节点和汇聚节点，采用温度、湿度、光照度等传感器，实现了温室环境参数的自动采集。 软件上基于模块化的思想，实现了数据的获取、处理和控制输出等功能。 该设计具有扩展性好、实用性强、便于操作的特点。

　　2 温室测控系统的体系结构

　　无线传感器网络( wireless sensor network ,WSN) 是由部署在监测区域内的大量廉价微型传感器节点通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织网络系统，具有组网方便，灵活性强等优点。 其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，并发送给观察者。 基于无线传感器网络的特点，设计的温室测控系统的结构如图1 所示。

　　图1 温室控制系统的结构

　　传感器节点从土壤本身或周围环境收集温度、湿度、光照度等信息，完成给定的监测任务，将监测数据传输给控制计算机进行决策，使用制动器精确控制土壤中的肥料和水分。 传感器网络的信息采集可以用来指导种植以得到最大产量，还可监测并报告作物状态。

　　汇聚节点是在应用环境下联系传感器节点和管理节点计算机的中介，利用它可以连接传感器网络与Internet 或WWW 等外部网络，能够实现协议栈之间的通信协议转换，同时发布管理节点的监测任务，并把收集到的数据转发到外部网络上。

　　3 硬件设计与控制原理

　　3. 1 传感器节点的设计

　　传感器节点是为传感器网络特别设计的微型计算机系统，是无线传感器网络的基本单元，它负责传感和信息预处理， 响应监控主机的指令发送数据。 它包括五个主要的模块：微控制器、无线射频通信、非易失Flash 存储器、可扩展的I/ O 接口和电源模块。 传感器节点的设计结构框图如图2 所示。