基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的大棚花卉種植智能控制技術(shù)的設(shè)計

劉波平++饒?zhí)m香++孟莎莎++湯輝++付康

摘 要：隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，花卉產(chǎn)業(yè)迎來更為廣闊的市場競爭，這促使大棚花卉的種植必須要朝著更加科技化、智能化的方向發(fā)展。而要使得智能控制的技術(shù)能夠獲得同步提升，加強技術(shù)方法的設(shè)計研究則顯得尤為重要。由此，本文從大棚花卉種植中有關(guān)無線傳感網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)內(nèi)涵入手，并重點闡述了關(guān)于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的智能控制技術(shù)的設(shè)計方法。

關(guān)鍵詞：無線傳感網(wǎng)絡(luò)；大棚花卉種植；智能控制技術(shù)；設(shè)計

中圖分類號：TN919 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）02-0021-02

將無線傳感網(wǎng)絡(luò)中的智能控制技術(shù)運用于大棚花卉的種植，具有多方面的作用。并且，伴隨著技術(shù)的愈發(fā)進步，日益拓展的市場化需求也對大棚花卉的種植與管理方式提出了新的技術(shù)要求。[1]據(jù)此，本文對無線傳感網(wǎng)絡(luò)中關(guān)于大棚花卉種植中的智能控制技術(shù)所作出的分析，也便具有著十分深刻的現(xiàn)實意義。

1 無線傳感網(wǎng)絡(luò)智能控制技術(shù)的運用概述

1.1 實現(xiàn)無線傳感網(wǎng)絡(luò)運用的內(nèi)容

第一，首先利用無線傳感的網(wǎng)絡(luò)對種植花卉進行作業(yè)，需要對大棚內(nèi)的溫度與濕度進行控制。在花卉的生長過程中，合適的溫度與濕度對其非常重要，要滿足這些要求，過去常用到的方法通常是利用電暖機、風(fēng)機等來完成調(diào)節(jié)工作，而現(xiàn)在種植人員可以利用JC100S和JC600B送變器來達到調(diào)節(jié)溫度與濕度的功能，便可完成對于大棚內(nèi)溫度和濕度的管控。[2]其互感式的電流變動器的運行原理如下圖1所示。而在其中安裝的無線傳感器也能夠為營造舒適的種植環(huán)境提供更為準確的數(shù)據(jù)支撐。[3]

第二，無線傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)對大棚內(nèi)氧氣、二氧化碳等濃度的測量與控制，同時運用一體式的傳感器也能夠通過這種將計算機與傳感機相互連接起來的方式完成相關(guān)的監(jiān)測工作，當輸出的信號在4-20mA時，這些控制器便能夠?qū)諝鉂舛日归_智能化調(diào)節(jié)。[4]其具體無線傳輸方式主要如下圖2所示。

第三，根據(jù)大棚內(nèi)種植的花卉通常都具有喜光性的特點，因而從不同花卉品種的需求出發(fā)，進行光照補償，也成為智能控制設(shè)計中需要考慮的內(nèi)容。對喜陽的花卉的加強光照，以及對一些不喜陽光的花卉品種進行遮陽處理，從科學(xué)化的角度對室內(nèi)的關(guān)照強度展開調(diào)節(jié)，這也為大棚種植創(chuàng)造最為有利的條件。[4]例如，種植人員可以安裝JCJ100P照度的變送器，并通過智能化的設(shè)備連接，便可以實時地對各種花卉展開分區(qū)監(jiān)控與調(diào)節(jié)。

1.2 利用無線傳感網(wǎng)絡(luò)智能控制技術(shù)的優(yōu)勢意義

將無線傳感網(wǎng)絡(luò)中的智能控制技術(shù)運用到大棚花卉的種植上，具有多方面的意義。一方面，科學(xué)、合理的技術(shù)引進能夠?qū)Υ笈锏幕ɑ軐崟r生長環(huán)境進行及時、高效的監(jiān)測與管控，并且這種技術(shù)方式也能夠為節(jié)省人力、物力、時間成本等創(chuàng)造有利條件。另一方面，這種先進技術(shù)的使用與花卉種植的實踐作業(yè)結(jié)合起來，也能夠促進花卉種植質(zhì)量與產(chǎn)量的提高，進而也為我國生態(tài)農(nóng)業(yè)的發(fā)展奠定了有益基礎(chǔ)。[5]

2 無線傳感網(wǎng)絡(luò)中的智能控制技術(shù)的具體應(yīng)用方法

2.1 關(guān)于大棚花卉種植中的控制技術(shù)研究的相關(guān)理論

第一，對花卉生長情況所進行的無線監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計。無線監(jiān)控系統(tǒng)是保證種植戶能夠隨時對作物生長情況及時觀察、監(jiān)測的必然要求。關(guān)于整個無線監(jiān)控的系統(tǒng)主要包括了自動氣象站、大棚內(nèi)部的監(jiān)控節(jié)點、無線個域網(wǎng)的無線傳感網(wǎng)絡(luò)、計算機監(jiān)測以及數(shù)據(jù)庫等組成。這其中包含的檢測內(nèi)容主要可以分為以下內(nèi)容：其一是對于土壤環(huán)境的參數(shù)內(nèi)容監(jiān)測，這里便需要設(shè)置土壤溫度與適度的傳感器。其二，可供遠程控制的執(zhí)行器，而這些執(zhí)行器中主要包括了排風(fēng)扇、卷簾機、噴滴灌等構(gòu)成內(nèi)容。其三，有關(guān)空氣環(huán)境的參數(shù)值監(jiān)測，所要監(jiān)測的對象主要為空氣的濕度、溫度以及氧氣、二氧化碳的濃度等。其四，通過自動氣象站對大棚外的環(huán)境展開監(jiān)測工作也具有十分重要的作用，所包含的參數(shù)監(jiān)測應(yīng)當有光照量、降水量以及大氣壓力等。

第二，關(guān)于不同節(jié)點的控制，雖然在其功能上會存在較大區(qū)分，但是總的來說也存在許多相似之處。舉例來說，關(guān)于大棚環(huán)境的節(jié)點監(jiān)測都是采用嵌入式的方式，而其系統(tǒng)內(nèi)部也主要包括了電源管理、STM32的最小系統(tǒng)、實時時鐘、LED狀態(tài)顯示、片外EEPROM以及撥碼開關(guān)的地址選擇等。在設(shè)計上需要對不同之處加以區(qū)別注意，其中最為顯著的區(qū)別在于傳感器的輸入部分，在自動氣象站的節(jié)點偏向于RS232的部分時，那么執(zhí)行器的側(cè)重點便在MOSFET與其繼電器的接口功能上。

2.2 在大棚花卉的種植中運用的具體職能控制辦法

要將無線傳感網(wǎng)絡(luò)中的智能控制技術(shù)高效地運用到大棚花卉的種植過程中，簡要概況起來應(yīng)當從以下方面進行把握：

第一，在無線傳感網(wǎng)絡(luò)中運用到最為主要的技術(shù)是關(guān)于現(xiàn)場總線的通信技術(shù)，而要保障這種通過計算機發(fā)出控制指令便能夠通過通訊傳播得以實現(xiàn)操作目的，并且相應(yīng)的控制節(jié)點還可以依照命令的實際執(zhí)行情況對相關(guān)的動作以及效果予以及時返回。因而在智能控制的設(shè)計中要將界面的參數(shù)顯示以及執(zhí)行控制器的使用作為重點方向來抓。

第二，實現(xiàn)無線傳感的具體方法應(yīng)當落在對無線個域網(wǎng)的模塊設(shè)計上，這類模塊也可以通過串口配置以及網(wǎng)絡(luò)ID與節(jié)點的參數(shù)設(shè)置方式來開始。接著再將串口收到的數(shù)據(jù)內(nèi)容傳送給無線個域網(wǎng)中的其他節(jié)點位置，傳感器再通過輸送通道對指定的讀寫指令展開訪問。而監(jiān)控計算機與無線節(jié)點又主要通過以下方式來實現(xiàn)傳感通信，即計算機通過所簽署的主機運行協(xié)議，并向串口傳送出相關(guān)的數(shù)據(jù)請求內(nèi)容，然后再與其相連的模塊利用廣播的途徑轉(zhuǎn)發(fā)出該請求指令，此時在無線個域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點也都會收到無線傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包內(nèi)容，之后在控制器中的從機協(xié)議內(nèi)相關(guān)的程序便能夠找出這些指令數(shù)據(jù)，并且進行解析與處理，這樣便實現(xiàn)了整個無線傳感的任務(wù)。

第三，關(guān)于大棚內(nèi)部的監(jiān)控節(jié)點的硬件設(shè)計主要可以分為以下三方面的內(nèi)容。其一是對大棚內(nèi)花卉的種植環(huán)境的節(jié)點監(jiān)測，這里為了使得大棚內(nèi)的硬件設(shè)計的難度能夠有所降低，并且保障整個監(jiān)測系統(tǒng)具有一定的穩(wěn)定性，因而在傳感器內(nèi)部也應(yīng)當配備智能型的傳感器，這樣便可以將土壤濕度在2-100%的數(shù)值直接轉(zhuǎn)換為4-20mA的電流信號。其二，關(guān)于執(zhí)行器的節(jié)點控制。在設(shè)計這類的節(jié)點時，需要對農(nóng)業(yè)機械設(shè)備的控制展開細致的分析，并且通過MOSFET或者是繼電機器的接口來完成執(zhí)行。其三，對于自動氣象站的節(jié)點監(jiān)測，這類設(shè)計的最終目的在于能夠控制大氣環(huán)境的控制，比如對大氣風(fēng)向、降雨、風(fēng)速等內(nèi)容的監(jiān)測。通過對這些氣象信息的監(jiān)測以及通信手段的利用，傳感器也能夠獲取到準確的信息內(nèi)容。

3 結(jié)語

有關(guān)無線傳感網(wǎng)絡(luò)的智能控制技術(shù)在大棚花卉種植中的應(yīng)用，不僅能夠直接使得種植監(jiān)測工作更加簡便，同時對于提升種植效果也有著突出貢獻。因而，只有做好相關(guān)技術(shù)研究并積極投入實踐，才能以此促進整個花卉市場發(fā)展的更為繁榮。

參考文獻：

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[2]陳靜.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在日光溫室大棚中的應(yīng)用研究[J].科技信息，2012，36：578-579.

[3]陳利江，徐凱，王峻.溫室大棚無線監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)[J].江蘇農(nóng)機化，2013，02：19-22.

[4]黃鶯.基于Android系統(tǒng)的蔬菜大棚環(huán)境參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，12：423-425.

[5]鄒承俊.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在蔬菜溫室大棚生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2013，08：18-21+24.