物聯網的溫室環境監測研討范文

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1溫室環境監控系統的設計要求

溫室按照用途分，可分為兩種類型。一種為商品型溫室，主要用于蔬菜、瓜果、花卉等商品性植物的種植。該類型溫室通常面積較大，并充分考慮溫室運營成本。另一種為科研型溫室，主要為科學研究培養植物材料，或者用于研究環境對植物生長的影響。該類型的溫室一般面積較小，對溫室環境參數的控制要求較精確。但無論何種類型的溫室，對于溫室環境監測的要求都是一致的。概況起來有以下幾個方面：（1）監測系統的實時性和可靠性，要求系統獲取實時準確的溫室環境參數；（2）監測系統智能化，對實時獲取的溫室環境參數作出是否超出預設范圍進行判斷響應；（3）監測系統的可擴展性，要求能便捷地擴展環境監測的范圍和項目；（4）監測系統便于維護，盡量采用無線傳輸技術，避免過多地使用線纜連接；（5）系統建設及運行成本低廉，盡可能降低監測系統的能耗。

2系統設計方案

按照溫室環境監控系統的設計要求，針對溫室環境的特點，基于物聯網技術提出了溫室環境監測系統的設計方案，其系統設計如圖1所示，圖中虛線代表無線傳輸方式，實線代表有線網絡傳輸方式，箭頭表示信息傳輸方向。該系統能夠實時收集溫室內諸如土壤溫濕度、空氣溫濕度、光照強度、CO2濃度等環境參數，并自動判斷是否滿足所種植物的生長條件。如果環境參數超出了設定的范圍，系統將向溫室管理者發出預警信息。植物生長期間的所有環境數據都會被采集并儲存。溫室管理者無論何時何地都可以借助于連接在網絡上的電腦或智能手機方便地獲取溫室信息。溫室中的環境傳感器是整個監測系統的基礎，其作用是負責采集溫室內的空氣溫濕度、光照強度、土壤溫濕度、CO2濃度等溫室環境參數。數據接收器用于接收傳感器收集到的溫室環境數據，它們之間通過ZigBee無線網絡連接。ZigBee技術是一種近距離、低復雜度、低功耗、低速率、低成本的雙向無線通訊技術。主要用于距離短、功耗低且傳輸速率不高的各種電子設備之間的數據傳輸。數據接收器通過串口將數據輸入數據處理器。數據處理器是整個系統的核心。具體而言就是一臺電腦或服務器。主要用于處理來自于溫室中各種傳感器的數據信號，并將數據存儲于數據庫中，以便溫室管理者調閱分析。數據處理器接入互聯網（Internet），遠程終端可以登錄到數據處理器對整個監測系統進行管理和監測。對于一些地處偏僻的小型溫室，接入互聯網可能會增加建設成本，這種情況可以考慮只建立局域網LAN。局域網內部的終端可以登錄到數據處理器，對整個監測系統進行管理和監測。另外，對于通過有線方式接入互聯網困難的地方，可以考慮將數據處理器連接至3G網絡，實現無線方式接入互聯網。可以看到，溫室環境的監控信息只有通過Internet、LAN或3G三種網絡，才能將終端設備，即電腦或智能手機，與數據處理器連接，實現信息的顯示。這對于實際生產中想即時獲取某一溫室實時的環境參數帶來不便。因此，本方案中設置了手持監測器。當溫室管理者手持監測器靠近溫室，手持監測器內的識別系統就與該溫室之間建立特定的關聯，實現信息的傳遞。該功能通過射頻識別技術RFID實現。手持監測裝置中的標簽閱讀模塊讀取特定溫室中RFID裝置上的電子標簽并進行認證，手持監測裝置便可以從電子標簽上讀出溫室的相關信息。同時移動監測裝置中的無線傳輸模塊可通過無線網絡從數據處理器獲取認證溫室的實時環境參數。溫室內部除了各種環境傳感器單元、RFID裝置和數據接收器外，還設置了溫室報警器。當溫室環境參數超出設定閾值時，數據處理器發出的預警信號啟動溫室內的聲光報警器，可以提示溫室附近的管理者。

3系統工作流程

整個系統的工作流程為：（1）數據采集單元實時收集溫室中的環境參數；（2）數據接收器通過ZigBee網絡從傳感器獲取溫室環境監測數據，并通過串行接口將其傳輸到數據處理器；（3）數據處理器對接收到的數據進行處理，同時將其儲存在數據庫中以便后續的分析和展示；（4）數據處理器對環境參數進行分析，如果某一參數超出預先設定的門限值，將會啟動溫室內部聲光報警裝置，同時向網絡終端發出手機短信、飛信、微信、QQ等信息提示；（5）接入互聯網的數據處理器提供有系統圖形操作界面，通過該界面，用戶可以通過接入互聯網的計算機遠程訪問系統中的數據處理器，實現對溫室的遠程管理和監控；（7）用戶也能使用智能手機、平板電腦等移動終端通過互聯網連接數據處理器實現對溫室的遠程管理和監控；（8）用戶攜帶手持監測裝置靠近溫室時，裝置會自動接收并顯示該溫室內的環境參數信息，用戶也可以通過該裝置通過3G網絡或無線局域網接入溫室遠程管理系統對該溫環境閾值進行設置。

4結語

本文提出了一種適合于溫室生產管理的基于物聯網的溫室環境監測系統。利用ZigBee無線網絡匯總傳感器采集的溫室環境數據并輸入數據處理器。當環境參數超出設定的閾值，可以通過接入互聯網或局域網的電腦終端，或者接入3G網絡的移動終端向溫室管理者發出預警信息。溫室管理者也可借助RFID技術實現對特定溫室環境信息的提取。該系統可以有效地幫助溫室生產者監測和管理溫室環境，以降低生產中人力、物力的投入，達到節能增收的效果。

作者：簡興邱銀國張振國張遠兵單位：安徽科技學院城建與環境學院