基于物联网技术的农业大棚环境监控系统设计 .pdfVIP

基于物联网技术的农业大棚环境监控系统设计

张开生;田开元;吕明;吕超

【摘要】为了提高对农业大棚环境的监测,系统从物联网技术的三层结构概念出发,

采用感知互动层、网络传输层、应用服务层进行设计.感知互动层采用ZigBee无

线通信技术构建一个无线传感器网络,负责感知农业大棚中作物生长环境,包括农业

大棚中的空气温湿度、光照强度、二氧化碳浓度、土壤温湿度、通风状态等.网络

传输层采用以太网通过TCP/IP协议进行传输,应用服务层通过个人计算机上的应用

程序来实现对系统信息的管理,并且与计算机上的专家系统连接,对农业大棚中作物

生长环境进行自动控制.系统主要涉及传感器网络拓扑结构的选择优化及传感器节

点的电路设计、网络传输层的结构设计、应用服务层的应用程序设计及信息在专家

系统中的融合算法.传感器节点采集数据通过Bayes滤波算法进行处理提高数据的

可靠性.传感器节点选用无线收发器CC2430芯片设计.实验表明,系统实现了对农业

大棚作物生长环境的实时监测,但系统中采用Bayes滤波算法还需进一步改进,系统

的稳定性也有待更一步提高.%Inordertoimprovetheagricultural

greenhouseenvironmentmonitoringsystem,fromthecon-ceptofthree-

tierstructureofnetworkingtechnology,adoptinteractiveperception

layer,networktransportlayer,andapplicationservicelayertodesign.

PerceptioninteractivelayerbuildsWirelessSensorNet-worksthatisused

toperceivethecropgrowthenvironmentairtemperatureand

humidity,light,carbondioxide,soiltemperature,humidity,ventilation,pestin

agriculturalgreenhousebyZigBeewirelesscom-municationtechnology.

NetworktransmissionlayerfinishtransmissionofinformationbyEthernet

technol-ogybasedonTCP/IP;Applicationservicelayercouldachievethe

informationmanagementofthesystembypersonalcomputerapplication

program,andcanbeconnectedtoacomputerexpertsystemtocontrolthe

agriculturalgreenhousecropgrowthenvironmentautomatically.The

systemmainlyinvolvesthesen-sornetworktopologyoptimization,design

ofsensorcircuit,networktransmissionlayerstructureandap-plication

servicelayerapplicationprogram,aswellasinformationfusionalgorithmin

expertsystem.Datacollectedbythesensornodecouldbeprocessed

throughBayesfilteringalgorithmtoimprovethereliabil-ityofdata.The

sensornodesaredesignedusingwirelesstransceiverchipCC2430.

Experimentsshowthatthesystemrealizestheagriculturalgreenhouse

cropgrowthenvironment,real-timemonitoring,butBayesfilteralgorithm

usedinthesyst