无线通信技术在我国现代温室中的应用综述

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无线传感器网络在温室大棚中的应用

0引言农业生产具有季节性的特点，温室大棚可以帮助克服农业生产的季节性，提高农业生产效率。

温室大棚内影响农作物生长的多方面因素，如温度、湿度、光照和空气流通情况等。

为了达到农业生产的优质高效，对上述各种环境参数的量化控制很重要。

无线网络技术的出现满足了农业生产技术的信息化、网络化的要求，因为其自主性组网、分布式监测等特点在温室大棚中进行实时数据采集提供了保障，例如农作物生长的土壤pH值、湿度、温度等环境参数。

以无线传感器网络技术为主要特点的温室大棚信息化监测系统可以实时反馈温室大棚中各个不同地点的环境信息，将这些数据传送到监控中心并与最佳农作物生长的环境信息进行比较，有效并及时地处理温室大棚的各项环境参数信息，尽可能地为促进温室大棚中农作物的生长提供良好的环境，进一步提高农作物的质量和产量。

无线传感器网络是是部署在监测区域内大量的微型传感器节点通过无线电通信形成一个多跳的自组织网络系统，主要是更好的感知、采集和处理网络覆区域被监测的对象的环境参数信息，可以使人们实时获取大量详实而可靠的信息。

随着无线传感器网络中的数据融合、路由协议、时间同步、节点定位、能耗等问题的进一步的解决，无线传感器网络以其较高的科技性、高效性和实用性可以直接推动其在各个领域的广泛应用。

1ZigBee无线传感器网络智能温室大棚是一个庞大的系统，本文设计的无线传感器网络是针对智能温室大棚的环境监测而设计的。

整个无线传感器网络由温度、湿度、感光度等传感器子节点构成，不同的子节点采集不同的环境数据，采集到的环境数据通过无线射频模块发送到主控制器或者其他节点。

主控制器根据接收到的环境数据，结合控制策略，将控制指令通过无线传感器传输到终端控制器。

如某个温室大棚检测温度A1℃通过无线传感器网络传输到主控制器，而控制策略的期望值是A2℃，于是主控制器就将调节空调温度数据的指令发送到终端控制器。

无线传感器网络主要完成环境数据的采集、处理以及传输等功能。

无线传输技术在温室农业中的创新应用(五)

无线传输技术在温室农业中的创新应用现如今，随着科技的飞速发展，无线传输技术正逐渐渗透到各个行业当中。

然而，与此同时，温室农业作为现代农业的一种重要形式，也开始借助无线传输技术进行创新应用。

本文将从温室环境监控、精准施肥、智能灌溉和远程管理等几个方面，探讨无线传输技术在温室农业中的创新应用。

首先，无线传输技术在温室环境监控方面的创新应用，为温室农业的高效发展提供了重要支持。

传统的温室环境监控需要人工巡视，费时费力。

而通过无线传输技术，温室内的各项环境参数可以实时监测，并通过传感器将数据传输给远程控制中心。

在控制中心，农民可以通过电脑或手机远程监测温室内的温度、湿度、光照等数据，及时调整温室的环境参数，以达到最佳种植条件。

这不仅能够提高种植效率，还能够减少农民的劳动强度。

其次，无线传输技术在精准施肥方面的创新应用，能够大大提高施肥的效果和效率。

传统的施肥方式往往依赖于人工经验，难以精确测量植物的需肥量。

而利用无线传输技术，农民可以在温室内设置远程施肥系统。

该系统通过无线传感器实时监测土壤中的养分含量，并将数据传送给远程控制中心。

通过对数据的分析和处理，农民可以根据植物的具体需求，精确控制施肥的量和时机。

这样不仅可以减少浪费，还可以最大限度地提高植物的生长效果，节约资源。

此外，无线传输技术在智能灌溉方面的创新应用，使得温室农业的灌溉更加智能化和高效化。

传统的灌溉方式往往依赖于人工的判断和操作，存在着浪费和不均匀的问题。

通过应用无线传输技术，可以在温室内设置自动化的灌溉系统。

该系统通过传感器监测土壤湿度和植物的水分需求，并通过无线传输将数据传送给远程控制中心。

在控制中心，农民可以根据实时监测数据，精确控制灌溉设备的开关和灌溉时间，实现对植物的准确、及时的灌溉。

这不仅可以提高灌溉效率，减少水资源的浪费，还可以提高植物的生长质量。

最后，在远程管理方面，无线传输技术的创新应用，使得农民可以更加方便地远程管理温室农业。

无线传感器网络在农业温室环境监测中的应用

无线传感器网络在农业温室环境监测中的应用近年来，随着科技的发展和应用，无线传感器网络（Wireless Sensor Network，简称WSN）已经越来越广泛地应用于工业、医疗、农业等领域。

其中，在农业领域，WSN在农业温室环境监测中的应用更是成为研究的热点之一。

那么，WSN在农业温室环境监测中的应用有哪些特点和优势呢？一、无线传感器网络在农业温室环境监测中的特点1. 高度自动化通过WSN，农业工作者可以对温室环境进行远程监测。

无需人工干预，自动控制设备即可实现对温室环境的监测和控制。

而且，WSN可以根据实时采集的数据，自主决策，降低了人工干预，改善了农业环境。

2. 高可靠性WSN的节点可以根据网络拓扑和运行状态，实现对故障节点的快速切换和自我修复。

即便是部分节点失效，也可以保证整个温室环境监测系统的正常运行。

3. 低功耗WSN采用低功耗的传输模式，不同的节点之间采用无线通信实现信息的传输。

同时，基站对节点的控制和数据的存储也经过算法上的优化，大大节省了能源。

二、无线传感器网络在农业温室环境监测中的应用优势1. 实现对温室环境的全方位、实时监测通过WSN的应用，可以实现对温室环境的全方位和实时的监测，及时发现植物生长所需要的光线、水分、温度和二氧化碳等的不足和超标，自动调节环境，保证植物的健康生长。

并且，数据可以由传感器节点自动采集和传输的方式传送，无需人工干预，保证了监测结果的准确性。

2. 保护环境，提高资源利用率通过WSN实现对温室环境的精细化控制，可以减少化肥、农药的使用量，最大限度地保护地球生态环境，提高资源利用率。

3. 提高农业生产效率，降低成本在传统农业中，农民需要不断地进行监测和调整，劳动强度较大，而且成本也很高。

然而，WSN应用于农业温室环境监测中之后，可以对温室内的环境自动进行控制和调节，提高了农业生产效率，节省了成本。

三、需要克服的难点虽然WSN在农业温室环境监测中的应用优势明显，但它仍然面临着一些挑战和难点。

无线传输技术在温室农业中的创新应用(二)

无线传输技术在温室农业中的创新应用随着科技的不断进步，无线传输技术在各个领域得到了广泛的应用。

在农业领域中，无线传输技术也发挥了重要的作用，为农业生产提供了新的解决方案。

尤其是在温室农业中，无线传输技术的创新应用更是为农民提供了便利，并提高了种植效率和产量。

一、无线传输技术的应用现状无线传输技术主要通过无线网络实现数据的传输和处理。

在温室农业中，最常见的无线传输技术应用之一就是温室自动化控制系统。

通过无线传感器网络，温室中的气象信息、土壤湿度和温度等数据可以即时地传输到中央控制系统中，农民可以随时监测和调整温室环境，提高生产效率。

此外，无线传输技术还可以应用于灌溉系统、施肥系统等方面，实现温室生产的精细化管理。

二、无线传输技术在温室农业中的创新应用1. 精准的环境监测无线传输技术可以实现对温室环境的精准监测。

通过安装各类传感器，可以实时监测温室中的温度、湿度、二氧化碳浓度等环境指标。

这些数据可以通过无线网络传输到农民的手机或电脑上，农民在任何时间和地点都可以及时了解温室的环境状况，从而调整种植策略，提高生产效益。

2. 高效的灌溉和施肥管理温室农业中，灌溉和施肥是关键的管理环节。

传统的灌溉和施肥方式依靠人工操作，成本高且效率低下。

而利用无线传输技术，可以实现灌溉和施肥的精确管理。

通过电磁阀和传感器的联动控制，可以根据土壤湿度和植物的生长需要自动调整灌溉和施肥的量，避免浪费和缺水、缺肥的问题，提高资源利用效率。

3. 数据分析与智能决策通过无线传输技术，可以收集大量的温室环境、作物生长和产量等数据。

利用数据分析技术，农民可以深入了解温室的生产状况，并进行智能决策。

例如，通过对历史数据的分析，可以预测不同条件下的产量和品质，帮助农民制定种植计划和销售策略。

此外，还可以利用无线传输技术进行远程监控和管理，农民不必亲自走进温室，就能实时了解和掌握温室的运行情况。

4. 智能化作业与机器人技术无线传输技术的创新应用还包括温室作业的智能化与机器人技术的应用。

无线通信技术在我国现代温室中的应用综述

传感器与微系统（Transducer and Microsystem Technologies）2011年第30卷第12期无线通信技术在我国现代温室中的应用综述*周素茵，章云，曾斌（浙江农林大学信息工程学院，浙江临安311300）摘要：详细阐述了国内现代温室中用到的几种无线通信技术、温室环境无线监测系统中最基本的组成单元无线传感器节点的硬件设计和低功耗设计，综述了4种无线通信技术在中国现代温室中的应用，分析了应用过程中存在的问题，对国内温室的发展与无线通信技术的应用做了展望，最后对无线通信技术在温室中的应用做了简要的总结。

关键词：无线通信技术；现代温室；综述中图分类号：S625；TP273文献标识码：A文章编号：1000—9787（2011）12—0014—04 Review on the application of wireless communication technology in modern greenhouse in China*ZHOU Su-yin，ZHANG Yun，ZENG Bin（School of Information Engineering，Zhejiang A＆F University，Lin’an311300，China）Abstract：Several wireless communication technologies used in domestic modern greenhouse and the hardware＆low power consumption design of wireless sensor node as basic unit of the wireless monitoring system for greenhouse environment are elaborated in detail．The application of four wireless communication technologies in modern greenhouse in China is reviewed．The existing problems in application are analyzed．The development of domestic greenhouse and the application of wireless communication technology in greenhouse are forecasted．The application of wireless communication technology in greenhouse is summarized briefly．Key words：wireless communication technology；modern greenhouse；review0引言我国的现代温室出现于19世纪70年代晚期，在1978 1994年间，21．12hm2的大规模现代化温室成功引入我国［1］。

浅谈5G技术在智能化大棚蔬菜种植中的应用

浅谈5G技术在智能化大棚蔬菜种植中的应用
5G技术是指第五代移动通信技术，具有高速传输、低延迟和大容量的特点。

在智能化大棚蔬菜种植中，5G技术的应用可以提高种植效率、优化管理方式、提升农产品质量，对实现农业的现代化、智能化和可持续发展具有重要意义。

5G技术可以提高智能化大棚的监控能力。

借助5G技术，智能化大棚可以实现全方位
的监测，包括温度、湿度、光照、二氧化碳浓度等环境参数的实时监测。

监控数据通过高
速传输和低延迟的特性，能够迅速传至云端，农民可以通过手机或电脑远程监控大棚的运
行情况，及时发现问题并进行调整。

5G技术可以实现设备之间的互联互通。

大棚内的传感器、执行器、自动化设备等可以通过5G网络实现互联，形成一个智能化的生态系统。

当温度或湿度过高时，智能控制系统可以实时调控降温设备，当光照不足时，可以自动调节灯光亮度。

通过设备之间的互联互通，可以实现对大棚内环境的精细化调控，提高蔬菜的生长速度和产量。

5G技术还可以应用于大棚内的自动化管理。

借助5G技术，可以实现对种植物的智能
喷灌，根据植物的生长情况和水分需求自动进行喷灌，提高水资源利用效率。

通过5G技术，可以对蔬菜的生长周期进行识别和预测，科学地进行施肥和病虫害防治，减少农药和化肥
的使用量，提高农产品的质量，保障食品安全。

5G技术还可以实现大棚和市场之间的信息共享。

通过5G网络，可以实现蔬菜种植和
市场需求之间的实时对接，帮助农民更好地了解市场需求，合理安排种植计划，避免产销
错位。

消费者也可以通过5G技术更加了解农产品的生产过程和质量信息，提高消费者对农产品的信任度。

无线通信在智能温室系统中的应用

无线通信在智能温室系统中的应用
温阳;徐晓辉;张彪;张红涛
【期刊名称】《自动化与仪表》
【年(卷),期】2007(22)5
【摘要】智能温室技术已经广泛用于现代农业,传统智能温室采用RS-485总线进行通讯,成本高、布线受地形限制.随着无线通信技术的迅速发展,很多地形复杂、环境恶劣、有线通信不方便的场合逐步被无线通信所取代.运用无线通信技术,应用PTR8000无线收发模块,配合VB和Flash技术组成的上位机系统,建立了具有强大功能、高度智能化、人性化操作平台的监视和控制系统.
【总页数】4页(P48-51)
【作者】温阳;徐晓辉;张彪;张红涛
【作者单位】河北工业大学,信息工程学院,天津,300130;河北工业大学,信息工程学院,天津,300130;河北工业大学,信息工程学院,天津,300130;河北工业大学,信息工程学院,天津,300130
【正文语种】中文
【中图分类】TN92
【相关文献】
1.嵌入式Web技术在智能温室监控技系统中的应用 [J], 宋军华;徐晓辉;谭涛;刘剑;温阳
2.改进的Apriori算法在智能温室大棚系统中的应用 [J], 庄燕滨;董煜;肖贤建;潘群
3.三菱PLC在智能温室系统中的应用 [J], 张浩;孙浩鸣;李赫;张楠楠;王永刚
4.给排灌控制系统在智能温室中的应用 [J], 刘海峰;潘明;陈朝旭
5.模糊逻辑控制理论在农业智能温室系统中的应用 [J], 邵怡琳
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无线通信技术在我国现代温室中的应用综述

ｍｏｅｒｅｏｓｎＣｈｎａｉｅｉｗｅＴｈｅｅｉｔｏｅｉｐｌｃｔｏｒｎａｙｅＴｈｅｄｅｅｏｄｍｇｅｎｈｕｅｉｉｓｒｖｅｄ．ｘｓｉｐｒｂｌｍｓｎａｐｉａｉｎａｅａｌｚｄ．ｎｇｖｌｐｍｅｔｏｎｆ
ｄｍｅｔｒｅｈｕｅａｄｔｅａｐｉａｉｎｏｒｌｓｏｏｓｉｇｅｎｏｓｎｈｐｌｔｆｗｉｅｓｃｍｍｕｉａｉｎｔｃｎｌｇｎｇｅｎｏｓｒｏｅａｔｄＴｅｃｃｏｅｎｃｔｅｈｏｏｙｉｒｅｈｕｅａｅｆｒｃｓｅ．ｈｏ
１４
传感器与微系统（ｒｎｄｃｒｎｉｒｙｔｅｈｏｇｓＴａｓｕｅｄＭｃｓｓｍＴｃｎｌｉ）ａｏｅｏｅ

２１０１年第３Ｏ卷第ｌ２期
无线通信技术在我国现代温室中的应用综述
周素茵，章云，曾斌
（浙江农林大学信息工程学院，浙江临安３１０）１３０摘要：详细阐述了国内现代温室中用到的几种无线通信技术、温室环境无线监测系统中最基本的组成
ＡｂｔａｔＳｖｒｌｉｅｅｓｃｍｍｕｉａｉｎｔｃｎｌｇｅｓｄｉｏｓｃｍｏｅ￣ｇｅｎｏｓｎｈａｄａｅ＆ｓｒｃ：ｅｅａｒｌｓｏｗｎｃｔｅｈｏｏｉｓｕｅｎｄｍｅｔｄｌｒｅｈｕｅａｄｔｅｈｒｗｒｏｉｌｌｗｐｗｒｃｎｕｔｎｅｉｎｏｉｅｅｓｅｓｒｏｅａｂｓｃｎｔｏｈｗｒｌｓｍｏｉｒｇｙｔｍｏｏｏｅｏｓｍｐｉｄｓｇｆｗｒｌｓｓｎｏｎｄｓａｉｕｉｆｔｅｉｅｓｏｅｎｔｉｓｓｅｆｒｏｎｇｅｎｏｓｎｉｎｎｒｌｂｒｔｄｉｅａｌＴｅａｐｉａｉｎｏｏｒｗｒｌｓｏｒｅｈｕｅｅｖｒｍｅｔｅｅａｏａｅｎｄｔｉｈｐｌｔｆｆｕｉｅｅｓｃｍｍｕｉａｉｎｔｃｎｌｇｅｎｏａ．ｃｏｎｃｔｅｈｏｏｉｓｉｏ

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现代温室的主要特征是在温室环境的监测与控制系统的设计上引入了计算机技术、电子技术、有线和无线通信技术等。

因有线系统存在设备安装困难、维护不便、扩展不灵活、线缆易受腐蚀、故障排查难等问题［2 5］，且随着温室规模的日益扩大和温室环境监测数据传输距离的增加，这些问题愈加明显。

为了克服有线控制的这些缺点，近几年来，无线通信技术在温室中的应用得到了人们极大的关注。

现有资料表明，2003年，国内最早将无线通信技术应用于温室环境的监测和控制系统［6］，此后的几年内相关的研究都基本上处于探索阶段，且大多数局限于短距离的通信［7 10］。

近三年来，多种形式的无线通信技术在温室中的应用迅速发展，使得温室环境参数的远程监测和控制成为可能［11 14］。

1无线通信技术及其在我国现代温室中的应用1．1无线通信技术根据通信距离，无线通信技术分为短距离无线通信技术和长距离无线通信技术［15］。

短距离无线通信技术有蓝牙（Bluetooth），Zig Bee，射频识别（radio frequency identification，RFID）等。

长距离无线通信技术有通用分组无线业务（general packet radio system，GPRS），全球移动通信系统（global system for mobile commu-nications，GSM），第三代（third generation，3G）移动通信等。

根据国内现代温室中无线通信技术的应用情况，此处重点介绍蓝牙，Zig Bee，GPRS和GSM的一些特点。

蓝牙技术于1998年由爱立信、IBM、诺基亚、英特尔等公司共同推出，主要用于通信和信息设备的无线连接［16］。

工作频率为2．4GHz，一般有效通信范围为10m，采用跳频收稿日期：2011—10—13*基金项目：浙江省青年教师资助计划资助项目（2351000426）；浙江农林大学校级面上项目基金资助项目（2009FK15）；浙江省科技厅科技计划资助项目（2011C22022）；浙江省自然科学基金资助项目（Y1090603）41第12期周素茵，等：无线通信技术在我国现代温室中的应用综述扩频技术、时分复用多路访问技术和3种方式的差错控制技术。

基于蓝牙技术的设备有主设备和从设备之分。

主设备负责设定跳频序列，从设备必须与主设备保持同步。

在组网方式上，通过主设备与从设备可以形成一点到多点的连接，即在主设备周围组成一个微网（Piconet ），网内任何从设备均可与主设备通信，但任何时刻一个主设备同时最多只能与网内的7个从设备进行通信。

Zig Bee 是一种近几年才兴起的短距离无线网络通信技术，其具有如下特点［17 20］：1）低成本，工作在免使用费的频段2．4GHz ，芯片价格约1美元；2）低数据速率，仅为250kbps ；3）网络容量大，一个Zig Bee 网络可以容纳最多254个节点，且一个区域内可以同时存在200多个Zig Bee 网络，从而满足了如温室中越来越多的传感器和执行器的应用需求；4）功耗低，传输电流最低可达30mA 以下，采用休眠模式；5）通信可靠，采用了碰撞避免机制，同时为要固定带宽的通信业务预留了专用时隙，避免了发送数据时的竞争和冲突。

MAC 层采用了完全确认的数据传输机制，每个发送的数据包都必须等待接收方的确认信息；6）网络的自组织、自愈能力强；7）数据安全，Zig Bee 提供了数据完整性检查和鉴权功能，采用了AES —128加密算法，同时各个应用可以灵活确定其安全属性。

GSM 是当前应用十分广泛的移动电话标准。

其系统包括GSM 900MHz ，GSM 1800MHz 及GSM 1900MHz 等几个频段。

GSM 无线移动网络覆盖范围广，技术成熟，保密性好，数据传输不受距离的限制。

短消息业务（short message service ，SMS ）是GSM 网络的基本业务，利用无线控制信道进行传输，性能稳定［21］。

GPRS 是在GSM 网络上开通的一种新的分组数据传输技术，特别适用于间断的、突发性的和频繁的、少量的数据传输，也适用于偶尔的大数据量传输［22］。

1．2国内现代温室监测系统的主要架构方案根据温室规模的大小和信息是否需要远程传输，国内现代温室监测系统的架构方案主要可分为2种，分别如图1和图2所示。

监控中心微处理器模块(主机)射频收发模块无线通信射频收发模块微处理器模块(从机)执行机构传感器模块图1温室监测系统主要架构方案一Fig 1Main framework scheme I of monitoring systemfor greenhouse图1代表的通常是小规模且不需要数据远程传输的现代温室监测系统的主要架构方案，其虚线框内的模块组合为一个无线传感器节点，负责温室环境参数的采集、处理和无线发送。

图中主机可外接显示电路、键盘和存储器等，监控中心（如PC 机、工控机等）主要用于数据的存储和监控。

图2代表的通常是温室规模较大且需要数据远程传输的现代温室监控系统的主要架构方案。

该方案在硬件设计上，汇聚节点和GPRS /GSM 模块既可嵌入到网关节点中，也可以独立设计。

网关节点作为信息集中处理和无线传感器网络的本地化管理平台，通常选择处理速度快、信息管理功能较强和外围接口资源丰富的ARM 系列的微处理器。

远程数据监测中心InternetGPRS 或GSM 网络网关节点汇聚节点路由节点无线传感器节点图2温室监测系统主要架构方案二Fig 2Main framework scheme II of monitoring systemfor greenhouse在以上2种方案中，用于数据采集的无线传感器节点是一个十分重要的基本组成单元，其在电路设计上多重点考虑低成本、低功耗、稳定性好、可靠性高等因素。

硬件主要由传感器模块、微处理器模块、无线通信模块（即射频收发模块）和电源模块组成。

1．2．1传感器模块国内现代温室中最常用的传感器类型有温度传感器、湿度传感器、光照度传感器和CO 2传感器。

此外，还有土壤温度传感器、土壤湿度（或水分）传感器、土壤pH 值传感器、NH 3传感器等。

这些传感器通常为数字型，具有精度高、功耗低、可靠性高等特点。

在传感器节点的设计上，可根据传感器的价格和使用频率情况，将电路板设计为主板和扩展板［23］，把常用的传感器装在主板上，把价格较高或使用较少的传感器装在扩展板上，使电路的设计更加合理、灵活。

在常用的传感器中，典型代表有瑞士SENSIRION 公司生产的、高度集成的温湿度传感器SHT1X 和SHT7X 系列传感器，提供全量程标定的数字量输出，如SHT10，SHT11，SHT71等；光照度传感器有TSL2550，TSL2560等；CO 2传感器如B530等。

1．2．2无线微控制器模块无线微控制器从结构上包括微处理器和射频收发器两部分。

在国内的温室环境监测系统中，无线微控制器有2种形式，一种是独立的微处理器芯片和独立的射频收发器组合使用的情况，如AT89系列单片机与蓝牙模块7708组合［2］、与射频芯片nRF905组合［14］、与低功率无线收发器CC2420组合［24］等，高速低功耗单片机MSP430与CC2420组合［25，26］、Atmega 系列单片机与CC2420组合［18］、与nRF24L01+组合［27］等。

另一种是将微处理器芯片和射频收发器集成在一起使用的情况，如近几年使用较多的符合2．4G IEEE 802．15．4标准的射频收发器CC2430，JN5139，JN5121，以及工作于433/868/915MHz 频段的射频SoC 芯片51。