基于~信息融合以及其-Agent地温室环境无线测控系统.doc
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1、-_基于信息融合与 Agent 的温室环境无线测控系统 农业信息化进展课程论文学号、姓名 : 20141007 郭崇 年级、专业 : 2014 级 农业电气化与自动化 培 养 层 次: 博士 课 程 名 称: 农业信息化进展 授课学时学分: 24 学时 1.5 学分 考 试 成 绩: 授课或主讲教师签字: -_1 引言引言智能化温室是设施农业发展的方向,信息的获取和处理是发展智能化温室的,人工方 式由于工作强度大、效率低等缺点,己不能满足现代化温室的发展要求。无线传感器技术 具有低速率、低耗电、低成本、支援大量网络节点、支援多种网络拓扑、低复杂度、快速、 可靠和安全等特点,为现代化温室环境监测
2、开辟了新途径。因此研究温室无线传感器网络 环境监测系统符合现代化温室的发展要求。 近年来在温室环境无线测控技术方面开展了相关研究工作,为实现温室群控要求,本 研究将短距离传输与长距离传输相结合,利用 3G 节点作为基站和汇聚节点,通过 Zigbee 节点进行温室环境信息获取和控制,开发了基于无线网络的温室环境监控系统,并对无线 传感器络进行多传感器数据融合,提高测控系统的数据测量精度和使用性能。针对 Zigbee 自组织网络中感知节点动态变化,建立了基于移动 Agent 温室无线网络资源管理系统。2 温室环境无线测控系统开发温室环境无线测控系统开发2.1 系统结构系统结构针对温室环境测控系统运
3、行环境复杂、控制因子多、要求连续稳定运行、且成本低廉 的特点,开发了基于无线网络的温室环境测控系统的结构,如图 2.1 所示。系统主要包括 环境信息传感器和控制节点、汇聚节点、智能网关和数据服务器组成。环境信息感知节点 通过环境传感器获取温室内环境信息,控制节点通过继电器实现温室环境调控设备的控制。图 2.1 系统结构2.2 系统功能系统功能(1)温室环境信息感知的传感器节点 基于 Zigbee 的温室环境信息感知传感器节点实现温室环境信息的获取,获取参数包括: 温室内空气温度、湿度、光照强度、C02 浓度、土壤湿度、土壤温度等信息;温室外空气 温度、空气湿度、光照强度、C02 浓度、风速风向
4、、雨量等信息。 (2)信息采集与传输的汇聚节点 利用 Zigbee 自组网技术和 3G 网络技术实现汇聚节点的信息采集与传输,通过设定 Zigbee 网络的无线频点、网络 ID 和节点的地址,实现在不同温室中的网络自组网和识别; 采用 3G 网络实现温室现场信息与服务器间的数据传输。 (3)现场控制节点 基于 Zigbee/3G 网络,对现场控制节点发送控制信号,利用继电器对温室各执行机构 进行控制,实现温室环境的远程实时调控。-_2.3 系统开发与配置系统开发与配置2.3.1 信息感知传感器节点信息感知传感器节点开发的传感节点如图 2.2 (a)所示,由无线采集设备、传感器和供电模块组成,其
5、中温 湿度节点配置防辐射罩。温室环境信息感知传感节点采用上海顺舟电子科技有限公司开发 的 SZ0 系列 Zigbee 无线采集设备,该设备可实现中心节点、路由节点、终端节点任意设置, 可以实现模拟信号、数字信号和开关量信号的采集,并可以实 6 个信道、65536 个网络 ID 的设置,所采集的环境参数包括温度、湿度、光照强度和 C02 浓度等信息,所采用的传感 器技术参数如表 2.1。(a)传感节点 (b)智能网关 图 2.2 环境信息采集系统实物图 表 2.1 传感器技术参数2.3.2 汇聚节点汇聚节点汇聚节点采用镇江大科茂信息系统有限责任公司的智能网关,如图 2.2(b)。智能网关 系统采
6、用 ARM1176JZF-S 核作为智能网关的微处理器,并集成了 Zigbee、3G 等模块,软件 上集成了 BOA 服务器、SQLite3 数据库。ARM 控制器通过串口与 Zigbee 协调器节点连接, 来获取 Zigbee 无线传感器网采集的环境参数。2.3.3 温室环境控制节点温室环境控制节点-_图 2.3 为温室环境控制节点系统,智能网关系统通过 3G 网络接收服务器发送的控制信 号,汇聚节点通过 Zigbee 协调节点将控制信号传输至控制节点,通过 485 总线传输至信号 转换模块,信号转换模型将控制信号进行转换为 16 路继电器控制信号进行执行机构的控制。图 2.3 温室环境控制
7、节点2.3.4 智能网关工作过程智能网关工作过程温室环境智能网关工作过程如图 2.4 所示。首先服务器端启动 3G 网络服务程序,服务 功能成功后,智能网关终端进行网络连接,并开始监听来自用户和信息采集节点的中断信 号,当中断为信息釆集中断的串口数据上报时,则更新当前环境信息,并将实时环境信息 上报至服务器。当数据来自服务器的查询和控制指令时,系统根据相关指令进行应答,当 服务器指令为数据查询指令时,根据查询需求反馈相应的数据;当指令为环境调控时,系 统对服务器所发送控制指令进行解析,并将控制指令发送通过 485 端口发送至继电器转换 模块,实现温室环境的调控。-_图 2.4 智能网关工作过程
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- 关 键 词:
- 基于 信息 融合 及其 Agent 温室 环境 无线 测控 系统
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