一、概述
中国作为农业大国,自古以来,无论阶级关系如何变化,农民始终是我国的主要生产力。而近几年,政府更是提出“建设社会主义新农村”是一项伟大的正确的建设社会主义社会要求,建设精准农业更是智能商业的趋势。
二、系统意义
智能温室是智能化控制系统应用到大棚种植上的结果,利用最先进的技术,模拟出最适合棚内植物生长的环境。与人工控制相比,智能控制最大的好处就是能够相对恒定的控制大棚内部的环境,对于环境要求比较高的植物来说,更能避免因为人为因素而造成生产损失。智能化控制系统将极大的提高产量和质量,尤其是对于档次较高的经济作物。
三、系统结构及功能
整套系统由无线数据采集器、无线开关控制器、无线数据网关(可多个)、PC和网络服务器(可选)组成。网关与采集器和控制器采用USSN传感网技术进行无线连接,每个网关下面可同时连接上百个终端设备,且所有终端自动组网,同步工作。网关与PC或网络服务器则通过以太网或移动通讯网络连接。
采集终端集成了高精度温湿度传感器。所有终端之间采用无线连接方式,并且可全部使用电池供电,免去了电源线和数据线的安装问题,使其随意更换位置成为可能。在实际应用中,采集终端可以根据实际需求集成温度、湿度、光照、二氧化碳浓度和土壤环境等各种传感器。
无线传感器数据采集器装有预留端子,可根据需要外接土壤温湿度、光照等多种传感器。
无线线开关控制器可与原有电控系统并联,可用于控制卷膜机、卷帘机、风机、灌溉装置等。
网关在系统中处于核心地位,所有传感器采集的数据都要汇集到网关中,所有对终端的控制指令也都要通过网关向下发送。网关内置了强大的操作系统,可对网络和数据进行维护和储存。PC机通过网线或局域网直接登陆网关后,可进行系统设置、采集网络管理、查看数据、绘制图表、导出数据等操作。网关同时具备远传能力,通过局域网或3G将所有的配置数据和采集数据一并传到网络服务器上,此种模式支持多用户同时登陆网络服务器对网关的数据进行查看。
无线数据网关和网络服务器都提供了功能强大,且界面友好的软件。用户根据不同操作权限登陆网关或网络服务器后,可进行系统设置、采集网络管理、查看数据、绘制图表、导出数据、报警管理等操作。
四、典型应用
以集中式大棚养殖为例,来讲解无线温湿度采集系统在实际中的应用,在实际大棚种植中,各区域可能养殖不同的农作物,他们对于温湿度的要求不尽相同,所以需要定时的对这些指标进行检测,以便采取相应的措施,为作物提供最合适的生长环境。根据实际检测的需求,可以将无线温湿度采集终端安装在相应的位置,所有的温湿度采集终端全部采用电池供电,并且通过无线方式进行数据传送,所以无需考虑电源线和数据线的安装问题,可以做到即插即用。
在安装过程中,需要确保每个终端都可以连接到无线网络中。如果有个别监测点位置距离较远,可考虑在通讯路径中增加终端个数,转发较远终端的数据,保证网络工作稳定。
所有终端被正常安装后,会根据数据收集器的指令自动组建无线网络,按照预设的时间间隔采集温湿度值,并把数据汇集到无线数据网关中。最终所有的数据会通过GPRS或3G网络传送到远端的管理中心。
每一个这样的网络都可以容纳几百甚至上千个采集终端,每个大区域内配备一个网关,数据有效上传,不会发生碰撞及丢失,网关将数据及时传至大网中,只要通过网络访问网关,即可随时获取数据。
五、系统特点
1、系统采用3G+USSN的全无线架构,无需布线施工,维护成本低;
2、USSN无线传感器网络技术符合IEEE802.15.4C国际标和CWPAN国家标准,绿色、环保、无辐射;
3、USSN传感网具有全网同步的超低功耗特性,节能的传感器节点使用普通电池供电可工作1年以上;
4、网络自动负载均衡,网络内所有无线节点功耗可评估,且功耗相仿;
5、自动组网、自维护、网络连接可视,全天候稳定运行,无需人工干涉;
6、所有的无线采集器安装简便,即插即用,可以任意改变安装位置,不受线缆的束缚;
7、良好的网络扩展能力,随意增加和减少采集终端数量,同一网络中可支持几百个采集器和控制器;
8、跳频和加密认证机制,保证系统安全可靠运行;
9、管理方式多样,用户可通过直接访问网关或网络服务器对所有的监控进行管理;
10、管理软件界面友好,且功能强大,保证数据的记录、分析及时准确,系统稳定可靠;
11、无线传感网独立工作,无需缴纳任何费用,多采集器数据统一通过一个网关发送,节省3G流量费。