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。
    在体系中，摹拟量经A/D转换后变成数字量送中计关，此数字量在进行表现、报警和节制以前，还必需按照必要进行一些加工处置，如：数字滤波、标度变更、数值计较、逻辑果断等，以满意体系的分歧必要。

1  简言
    温室环境节制是在充实操纵自然资本的底子上，经由过程改变温度、湿度、光照度、二氧化碳浓度等温室环境身分参数来得到农作物发展的最好前提，从而到达增长作物产量、改进品格、调理发展周期、进步经济效益的目的。
    现有的温室测控体系重要基于有线方法，一般利用于大型温室，表现出布线复杂、保护困难和投资太大等错误谬误，难以大范围推行利用。别的，传感器节点无法灵活摆设，硬朗性欠好，一旦节点生效，就会影响全部体系的机能。无线传感器收集可以办理传统温室测控体系存在的缺点，无需布线，即插即用，具备智能性强，硬朗性好等长处，且本钱较小。
    是以文中提出了一个基于无线传感器收集的温室测控体系的系统布局，并先容了重要的硬件计划完成和软件体系布局计划。

2  温室测控体系的系统布局
    无线传感器收集（wirelesssensornetwork,WSN）是由摆设在监测地区内的大量便宜微型传感器节点经由过程无线通讯方法构成的一个多跳的自构造收集体系，具备组网便利，灵活性强等长处。其目的是合作地感知、收集和处置收集笼盖地区中感知工具的消息，并发送给察看者。基于无线传感器收集的特色，计划的温室测控体系的布局如图1所示。

图1温室节制体系的布局

    传感器节点从土壤自己或四周环境采集温度、湿度、光照度等消息，实现给定的监测使命，将监测数据传输给节制计较机进行决议计划，使用制动器切确节制土壤中的肥料和水份。传感器收集的消息收集可以用来引导种植以获得最大产量，还可监测并陈述作物状况。
    会聚节点是在利用环境下联系传感器节点和办理节点计较机的中介，操纵它可以毗连传感器收集与Internet或WWW等内部收集，能够完成协定栈之间的通讯协定转换，同时公布办理节点的监测使命，并把采集到的数据转发到内部收集上。

3  硬件计划与节制原理
3.1传感器节点的计划
    传感器节点是为传感器收集特别计划的微型计较机体系，是无线传感器收集的根本单位，它负责传感和消息预处置，相应监控主机的指令发送数据。它包含五个重要的模块：微节制器、无线射频通讯、非易失Flash存储器、可扩大的I/O接口和电源模块。
    微节制器单位是传感器节点的焦点部件，负责处置数据并和谐全部体系。凡是拔取低功耗、带有夹杂型号处置本领的微节制器。这种微节制器在单个芯片上一般具备UART、SPI、I2C等通用接口；别的因为必要获得传感器收集的数据，同时还应具有多通道的模数转换器；末了，微节制必需具有电源办理功效，使得节点在不事情时可以切换到低功耗乃至超低功耗形式下运转。本次计划终极选用了AT2MEL公司出产的ATmega128L作为微节制器单位重要出于如下两点缘由：起首，ATmega128L采纳的RISC技能使其具备较高的计较机能；其次，AT2mega128L的可用开源开辟软件东西成熟且TinyOS操纵体系（传感器节点操纵体系）对其支撑较好。是以为了加倍疾速地创建传感器节点原型平台，抉择ATmega128L作为节点的数据处置单位。
    作为与外界互换消息的接口，无线通讯射频模块是传感器节点别的一个紧张的单位。无线射频芯片的抉择触及到芯片的数据传输速度、接管与发送功率、休眠的能耗、发动不乱时间和旌旗灯号调制方法等。出于TinyOS已包括CC2420驱动支撑的缘由，本计划选用了Chipcon公司的CC2420射频芯片。
    扩大接口使用了Mica2系列的通用51针尺度接口，该接口已成为传感器节点的与传感器模块互连的究竟尺度接口。该接口包括两个雷同的部门，分别安置在电路板的双侧可以完成模块重叠扩大。依照该接口计划出的传感器节点，可以直接使用Crossbow公司和各个研究机构计划的大部门传感器模块。
    固然ATmega128L微节制器自带了4kB的EEPROM数据存储地区，可是对付传感器节点来讲，具有一个相对容量更多的、永恒的数据存储地区是非常需要的。比方长途节点代码的主动更新、节点设置装备摆设消息的保留等都必要更多的存储空间才气得以利用。为了完成传感器收集体系状况监测组件中的日记模块，传感器节点的计划中使用了分外的AT45DB041B非易失FLASH存储器，其巨细为512kB。
    传感器节点采纳两节AA电池供电，为了低落本钱，模块未采纳特地的监控芯片来进行掉电庇护。
3.2会聚节点的计划
    在温室测控体系中，会聚节点是传感器收集与办理节点大概其余内部收集通讯的桥梁，在无线传感器收集中起到网关的感化。会聚节点的硬件布局如图2所示。

图2会聚节点的硬件布局

4.软件设计与功能分析
    为使操作人员能够直观地看到温室中各种环境参数数据以及分配任务等，人机接口全部采用友好的图形界面。 系统软件由五大模块组成：参数设置模块、数据采集模块、数据分析和处理模块、控制输出模块、数据管理模块。 系统软件结构图如图3 所示。

图3系统软件结构图

    (1)参数设置模块
    管理员在使用温室测控系统时，要使用账号密码登陆，如果密码错误，则禁止进入系统。 由于不同的作物在不同的生长时期对环境参数的要求不同，同一作物在不同发育期也对环境要求不同，所以把环境参数作为控制参数向数据实时采集控制模块中发送，能够更好地满足生物生长所需环境。 系统参数设置功能主要用于设定人为要求的环境因子的适宜数值。 系统中默认的可向数据实时采集控制模块发送的控制参数有温度、湿度、二氧化碳浓度、光照度等环境参数。
    (2) 数据采集模块
    数据采集模块主要实现多通道数据同步采集、波形实时显示以及数据存储功能。 以动态曲线或表格的形式显示环境因子参数的实时变化。
    信号采集的任务就是将传感器采集的电压信号通过各采集通道经过网关处理输入到计算机中，最后再实时地显示出来。 被采集的信号能否再实现真实信号，与采样方式的选择和采样时间的确定有很大关系。 本系统选用实时采样方式。
    (3) 数据处理模块
    数据处理就是从原始数据中产生信息的过程。
    在系统中，模拟量经A/ D 转换后变为数字量送入网关，此数字量在进行显示、报警和控制之前，还必须根据需要进行一些加工处理，如：数字滤波、标度变换、数值计算、逻辑判断等，以满足系统的不同需要。
    (4) 控制输出模块
    本系统的控制部分主要是实现温室内各环境因子的调控。 根据计算机的数据显示和报警信号，可以在执行机构界面进行操作以满足作物适宜的生长环境。
    (5) 数据管理模块
    本系统中数据的存储是以天为单位的。 将采集到的24h 的实时监测数据以文件的形式进行数据的存储，存储的数据文件以数据采集的日期作为文件的名称，数据采集的时间和数据作为文件存储的内容，这样可以方便地满足对文件的操作。 同时可以分析、统计和打印。

5.竣事语
    我国版图辽阔，天气范例多样，从南到北，高出南寒带到北温带等9个天气带和1个高原天气大区，可是因为我国的日光温室建设起步较晚，研究事情有限，还缺少对日光温室布局与采光机能的体系的研究，一些温室的采光机能欠安，晦气于作物的发展，从而致使温室出产没有发生应有的效益。跟着我国办法园艺的成长，比年来节能日光温室在东南地域推行的面积愈来愈大，温室节制体系、专家体系等在温室的成长方面起到了无足轻重的感化。温室环境测控体系可对温室表里环境进行主动检测、表现；可按分歧作物的请求，进行多因子综合调理与节制；同时还能对温室内各环境因子的数据持久存储，满意科研和出产的必要，为智能农业专家体系的开辟积累丰硕的材料数据。基于无线传感器收集的温室测控体系，更是降服了传统温室在布局和机能上的一些不足，对创建大型的智能温室群也有必定的鉴戒感化。