基于无线传感器网络的温室控制新版专业系统设计.doc

目录 摘要Abstract第一章 前言11.1 研究目和意义11.2 国内外研究现状21.3 研究内容2第二章 系统有关技术42.1 无线传感器网络4 2.2 ZigBee无线通信技术4 2.3 GPRS概述 5第三章 温室参数分析和系统总体设计63.1 温室参数分析73.2 系统总体设计 5第四章硬件设计64.1 微解决器模块74.2 无线收发模块104.3 数据采集模块114.4 报警模块15第五章 软件设计165.1 管理中心设计165.2 ZigBee 软件开发环境175.3 传感器节点设计185.4 汇聚节点设计195.5 执行构造模块设计20第六章 结论21道谢22参照文献23摘要国内农业正在向当代化、规模化、智能化发展。温室大棚作为当代农业生产中不可缺少某些，对温室环境有效管理能提高温室作物生产效率和农民经济效益。 温室环境湿度、温度、光照强度等因数对温室作物生长有很大影响。针对温室控制需要，设计了一种基于无线传感器网络温室控制系统。该系统通过度布在温室区域内大量传感器节点采集信息，数据以Zigbee无线传送方式发送至汇聚节点。 汇聚节点通过GPRS网络与远程服务中心通信，同步汇聚节点能接受远程服务中心发出控制命令，控制布置在温室控制节点，进而调节温室各参数达到适当规定。 核心词： 无线传感器网络，温室，ZigBee技术 AbstractChinas agriculture is to modern，large-scale，intelligent development. Greenhouse an indispensable part of modern agricultural production，the effective management of the greenhouse environment can improve the efficiency of greenhouse crop production and farmers economic benefits. Greenhouse environment，humidity，temperature，light intensity and other factors on the growth of greenhouse crops have a great impact. A greenhouse control system based on wireless sensor network is designed for the needs of greenhouse control. The system collects information through the sensor nodes distributed in the greenhouse area，and the data is sent to the sink node in ZigBee wireless transmission mode. The convergence node communicates with the remote service center through the GPRS network，and the collection node can receive the control commands issued by the remote service center to control the control nodes deployed in the greenhouse，and then adjust the greenhouse parameters to meet the requirements. The system has the advantages of low cost and convenient deployment.Key words： Wireless Sensor Network，Greenhouse， ZigBee Technology 第一章 前言1.1 研究目和意义当前诸多温室控制系统采用是有线传播方式，有线传播需要铺设大量信号传播线，由于天气和其她因素设备之间连接线很容易坏，提高了检修和维护难度。将无线传感器网络应用在温室控制系统中，除去了设备之间信号传播线，不但提高了系统精确性，系统扩展性也得到提高，也以便了系统检修和维护。基于无线传感器网络温室控制系统，能精确地监测温室内温度、湿度、光照强度等参数，大幅度提高温室作物产量和品质。1.2 国内外研究现状 20世纪，基于总线技术涉及以太网技术温室控制系统得到了迅速发展。葡萄牙Metrolho,J. C.等人在1999建立了基于CAN总线以及PC机等组建典型温室控制系统1。 美国兴起了划时代意义无线传感器网络技术，并尝试性地将其运用到温室监测中。由分布在监测区域内大量微型传感器节点构成，以多跳形式自组织成网络系统，各传感器采集和分析网络覆盖区域中监测对象信息，并发送给观测者技术引起了人们关注2-3。 在无线传感器技术这个方面，国内温室无线控制技术仍处在起步阶段。 当前， 星型网络拓扑构造在温室控制系统中是运用最多无线数据传播。系统中，主机直接与温室大棚中传感器节点相连。拓扑构造相对简朴，易于检修和维护。运用温室智能环境监控技术、无线传感器网络技术构成无线温室控制系统，实现温室环境自动化、规模化控制是将来发展方向4-5。 1.3 研究内容本文依照温室环境参数和无线传感器网络特点，提出温室控制系统设计方案。设计了一种基于无线传感器网络温室控制系统。该系统通过度布在温室里传感器节点采集信息，数据以ZigBee无线传送方式将信息发送至汇聚节点。 汇聚节点通过GPRS技术传播到远程服务中心，同步汇聚节点能接受远程服务中心发出控制命令，控制布置在温室控制节点，进而调节温室环境参数达到适当规定。本系统具备成本不高，布置便利等长处。 第二章 系统有关技术2.1 无线传感器网络无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，WSN）是由布置在监测区域内大量低成本、低功耗微型传感器节点构成，节点之间通过无线通信形成一种多跳自组织网络系统 6。WSN 由无线传感器节点、汇聚节点、传播网络和远程控制中心构成，其基本构成构造如图1。图1无线传感器网络基本构成某些布置在被监测区域监测节点实时、有效、精确对监测区域进行数据采集，对数据进行存储以无线传播方式传播到汇聚节点。汇聚节点对数据进一步解决、分析、存储，在显示屏上显示，便于观测者查看。通过互联网传播到远程管理中心，远程管理中心可以对被监测区域发出控制任务和收集数据。 2.2 ZigBee无线通信技术 当前，在短距离无线传播技术人们族中，除ZigBee技术外， 尚有许多，如：蓝牙技术、UWB技术、Wi-Fi 等。表1给出了几种常用短距离无线传播技术 5-6。 表1几种短距离无线通信技术比较 蓝牙UWB Wi-Fi ZigBee 规范原则802.15.1未定802.11b802.15.4 工作频段 2.4GHz 3.1-10.6GHz2.4GHz；5GHz868/915GHz；2.4GHz最大传播速率1 Mb/s110 Mb/s 54 Mb/s250kb/s 最大功耗 1-100mW200mW 100mW13mW传播距离 l 0m 10m10-100m 10-75m网络容量 8 8256 65536 电池寿命 4-8小时1-2小时1-3小时半年以上 成本低高 低低 从上面表格可以对比得到，ZigBee技术在温室控制系统中有如下长处：(1)成本低:相比于其她几种短距离无线通信技术，ZigBee技术合同栈设计相对简朴， ZigBee不收任何合同专利费。因而ZigBee通信模块成本低，很适合用在无线传感器网络中。(2)容量大：ZigBee有星型、树型、网状构造。一种主节点管理若干个子节点，一种主节点可以管理254个子节点，主节点可以由上层网络管理可以构成65535个节点。(3)低速率:从上表中可以看出ZigBee技术传播速率是最低，最大为250kb/s，在温室控制系统中，温室采集数据周期大且数据量大，传播速率低有助于节能，适合温室应用。 (4) 功耗低：相比其她技术功耗，ZigBee是最低，并且ZigBee技术容许设备空闲时转入睡眠功能，这有助于节点节能，减少了更换电池次数，增长电池使用寿命。 ZigBee网络层支持星型拓扑构造、树型和网状拓扑构造，如图2所示。图2 ZigBee技术网络拓扑机构图星型拓扑构造由一种协调器控制，协调器可以直接与远程控制中心进行数据通信，当一种节点发生故障时不会影响其她节点工作。在温室控制系统中布置在监测区域传感器自组织成网络，以多跳传播数据。树型拓扑构造涉及一种协调器和若干路由器和终端节点，通信原则是：子节点只能和父节点通信。网状拓扑构造和树型拓扑构造构成大体相似，由协调器、路由器、终端节点构成，不同是网状拓扑构造任意节点间可以通信，并且是自动寻找一条信息传播最优途径。ZigBee技术可在868MHz、915MHz、2.4GHz三个频段上工作，这三个频段分别合用于全球、欧洲、美国，三个频段传播速率为20kbit/s、40kbit/s、250kbit/s。通信延迟时间在15ms-30ms之间，它传播距离在10-75m之间，用干电池供电。适合与温室控制系统短距离传播，低功耗特点。 2.3 GPRS概述 GPRS(General Packet Radio Service)是通用分组无线服务技术 简称。英国BT Cellnet公司于1993年提出在GSM发展新分组数据承载业务GPRS，作为向第三代移动通信(3 G)过渡一种技术，是GSM Phase2+规范实现内容之一。GPRS采用与GSM相似频段、频带宽度、突发构造、无线调制原则、跳频规则以及TDMA帧构造，面向顾客提供移动分组IP或者X.25连接，从而为顾客同步提供语音与数据业务 9-11。从外部看，GPRS同步又是Internet一种子网。 GPRS网络重要有如下特点:l 实时在线，管理中心与汇聚节点实时保持通信，以便顾客查阅温室大棚数据。l 按量计费，只有传播数据是才会产生流量费用，没有数据传播，顾客可以挂在网上，不会产生任何费用。l 高速传播，GPRS采用分组互换技术，数据传播速率最高可达171.2kbps。本文采用GPRS技术进行WSN与监控中心之间通信。 第三章 温室参数分析和系统总体设计3.1 温室参数分析 l 温度对作物影响农作物生长与温度有密切关系，在农作物适当温度范畴内，温度越高，呼吸作用和光合伙用越旺盛，农作物生长就越好。而温度过低低，农作物呼吸作削弱，生长缓慢。晚上农作物只进行呼吸作用，呼吸作用消耗有机物质。在一定温度范畴内，晚上温度越低呼吸作用越弱，消耗有机物就少。因而对温室大棚温度控制特别重要，对温室温度实时监测有助于提高农作物产量，增长农民收入。l 湿度对作物影响温室内空气湿度是由土壤水分蒸发、灌溉补充水分和植物蒸腾作用在设施密闭状况下形成12。温室内作物代谢旺盛、生长旺盛、作物叶面积指数高，蒸腾作用释放出大量水蒸气。同步,由于温室大棚空间小、密闭性强、空气流通比较稳定,温室大棚内水蒸气经常超标，保持温室大棚湿度在一种适当范畴非常重要。l 光照度对作物影响农作物想要旺盛生长，适当光照强度必不可少。光以光照强度对农作物产生影响，光照强度太低或者太高对农作物生长均有很大影响。太低，光合伙用效率低；太高，效率也会减少。光照强度太高会导致农作物气孔关闭，光合伙用受阻。 3.2 系统总体设计 温室控制系统目是对温室内环境参数采集，以及依照监测数据控制相应控制节点来控制设备调节温室大棚环境参数，使其达到农作物生长适当环境。顾客可以依照采集到参数对农作物适当生长参数进行调节，使温室作物产量达到最高，农民收入最大化。温室系统详细规定如下： (1)传感器器节点实时、精确监测温室环境参数是温室控制必要达到规定，也是非常核心某些。(2)汇聚节点可以实时接受传感器节点发送数据，能精确显示在显示屏上，并且还要精确无误传播到远程服务中心，远程服务中对接受到数据进行分析、存储、并和原始数据比较，得出最佳温室环境参数。(3)远程服务中心收到汇聚节点传播数据与原始数据比较，高出或低于原始设立数据，发出控制命令，控制 装置做出相应反映，调节温室环境参数达到适当生长环境。(4)提供客户端远程管理软件，以便顾客以便实时读取温室环境参数，查询历史环境参数数据，发送控制命令。本文设计系统重要涉及无线传感器节点、控制装置、汇聚节点或者基站 ，远程服务器，远程管理。总体框架如下图3所示。 图3系统总体构造依照应用需求，将大量微型便宜传感器节点合理分布在被监测区域中，被监测区域有大量传感器节点和一种汇聚节点，某些节点带有控制设备，控制天窗、遮阳网、热风机、湿帘风机、灌溉装置、补光光源继电器启动和关闭来调节环境参数。传感器节点对温室大棚内温度、湿度、光照强度等信息进行采集，用ZigBee无线通信模块传播至汇聚节点，汇聚节点通过GPRS网络将数据传播给管理中心。同步汇聚节点可以接受管理中心传播来控制命令并将命令转发给相应控制节点，控制节点驱动相应阀门设备调节环境参数。管理中心接受数据、分析数据、存储数据并做出控制命令，发送控制命令给汇聚节点，汇聚节点通过ZigBee发送到控制节点。控制相应设备做出反映。第四章 硬件设计 汇聚节点接受监测节点发送数据并进行分析、存储、显示通过GPRS技术传播到远程管理中心，汇集节点还可以接受管理中心控制命令，发送给控制装置调节温室环境参数。汇聚节点由微解决器模块、无线收发模块、报警模块构成。现场监测节点由控制模块、无线收发模块、数据采集模块构成。4.1 微解决器模块在本设计中微解决器模块重要由如下模块构成:微控制器、数据存储模块、实时时钟模块、按键及显示模块。 微控制器用于对传感器节点采集环境参数解决与传播，本设计选用MSP430F149芯片作为微控制器芯片，MSP430系列单片机是美国德州仪器生产一种16位超低功耗混合解决器。数据存储模块用于存储传感器节点采集数据，实时时钟模块重要用于提供系统实时时钟，按键及显示模块重要用于操作显示被监测区域温度、湿度、光照强度等环境参数，显示模块还能显示时间，电池电量，以便顾客对温室进行控制和观测。ZigBee无线通信模块用于汇聚节点与温室内传感器节点之间无线数据通讯，GPRS网络模块用于汇聚节点与管理中心之间远程无线数据传播，执行机构模块用于对温室内环境参数控制，使农作物处在适当生长环境，报警模块用于系统发生故障或者电池电量低需要更换电池时报警，告知顾客及时解决。l 数据存储模块设计FM24CL64是采用先进铁电工艺生产一种保存时间很长存储器，在断电状况下存储数据可以保存45年，具备64kb容量，操作电源为2.7V3.6V，最大工作电流40A。最大读写频率为1MHz，具备迅速两线串行接口。 FM24CL64采用I2C总线进行数据传播， I2C总线是由Philips公司开发一种简朴、双向二线制同步串行总线。它只需要两根线即可在连接于总线上器件之间传送信息13。 由于温室控制系统一次传播数据量相对较小， 1片FM24CL64可完毕系统数据存储，FM244CL6与MSP430F149单片机接口电路如图4所示。图4 数据存储模块电路图单片机MSP430F149接受到传感器节点传播数据，传播到FM24CL64进行存储时 ，需要占用MSP430F149三个引脚，使用起来很以便。SDA是串行数据引脚， 数据输入、输出、传送地址信息等操作用SDA引脚。SCL是串行同步时钟引脚。WP写保护引脚，WP为0时有效，WP为1时，单片机无法向存储单元写入数据，只有当WP为低电平时，单片机才可以对存储模块进行读写 。l 实时时钟模块设计 本系统实时时钟模块采用DS1302时钟芯片设计。DS1302S是一种低功耗、高性能自带存储器实时时钟芯片。DS1302通过SPI（是一种高速，全双工同步通信总线）三线接口完毕与CPU之间同步通信，DS1302可对时、分、秒、年、月、日、星期进行计时，当浮现闰年和一种月局限性30或多于30天时可自行调节。DS1302有主电源和备用电源供电，可设立备用电源进行涓流充电14即串行时钟线SCLK、数据线I/O和复位线RST 。DS1302和MSP430F149连接电路图需要三条线即串行时钟线SCLK、数据线I/O和复位线RST4。如图5图5 实时时钟模块电路图 DS1302有两个电源，VCC2是主电源，VCC1引脚上连接一种0.5 F电容作后备电源，系统正常工作是，VCC1处在充电模式，当主电源断电时是，后备电源继续供电。DS1302读取MSP430F149写入时间，进行时间调节，MSP430F149再从DS1302里读取时钟信息。RST是复位，当RST输入高电平时数据开始传播。 X1、X2是振荡源外接32768Hz晶振，SLCK为时钟输入端，I/O口为串行数据输入输出端。l 按键及显示模块设计 在汇聚节点处，设计按键及显示模块， 显示数据显示温室内不同区域温度、湿度、光照强度、时间、系统报警及更换电池等信息。操作模块重要操作显示上述数据。系统按键模块提供了K1、K2、K3、K4分别表达“选项”、“拟定”、“左”、“右”四个按键。按键模块电路设计如图6所示。图6 按键模块电路图液晶显示如图7所示。图7 液晶显示图液晶显示模块采用品有低成本、低功耗、多功能HT 1621，与MSP430F149单片机连接仅需4根线。集成HT1621芯片液晶显示模块完全满足本设计显示模块需求。HT 1621写模式时序图如图 8所示。图8 时序图 HT 1621只有CS ， RD ，WR和DATA共4个引脚与MSP430F149单片机相连接。CS负责串行接口电路初始化、中断通信。CS为高电平时，MSP430F149与HT1621之间不工作，当CS为低电平是进行数据传播。DATA负责串行数据输入与输出， RD为读操作，数据在RD下降沿时输出到DATA，在RD上升沿和RD下降沿之间时，MSP430F149读出数据。WR为写操作，WR为高电平写入DATA上命令、地址以及数据 显示模块电路如图9所示。图9 显示模块电路图 液晶显示具备低功耗特点，只有当按键按下时才启动，60s内无操作液晶显示屏自动黑屏。液晶显示模块显示温室环境内温度、湿度、光照强度参数和电池过低报警、系统异常。 4.2无线收发模块 CC2530是TI公司推出一款符合ZigBee技术SOC芯片，使用IEEE 802.15 .4原则，具备较高数据传播敏捷度和较强抗干扰能力。CC2530集成了RF收发器、8kB RAM、系统内可编程闪存存储器、增强型8051MCU及许多其他强大功能，可以在不同模式下运营，合用于系统规定低功耗场合。CC2530各个运营模式可以在较短时间内进行转换，实现低能源消耗15l 运营条件CC2530最佳运营条件 最小值最大值单位运营环境温度-40125运营供电电压2 3.6V表2运营条件l 功能简介 适应2.4-GHz IEEE 802.15.4 RF 收发器极高接受敏捷度和抗干扰性能可编程输出功率高达4.5 dBm只需很少外接元件只需一种晶振，即可满足网状网络系统需要6-mm 6-mm QFN40 封装 4.3 数据采集模块l 温湿度监测单元设计 本设计采用DHT11作为本系统温湿度传感器，供电电压3.3-5.5VDC,温湿度测量范畴20-90%RH、0-50。它具备别传感器不具备稳定高效性能，具备反映快，价格便宜性能优越特点，DHT11是集老式数据采集功能和温度传感器技术于一身当代化温湿度传感器。DHT11由电阻式感湿元件和测温元件构成，这就决定了其具备稳定性强，受环境影响弱长处。在正常温室环境中DHT11精准度很高，湿度5%RH，温度2。这样精度完全满足温室设计准则，再加上其体积小，能耗低，功率大等特点，使其成为温湿度传感器不二选取。虽然在同类产品繁多市场上也是最佳选取。 DHT11与CC2530接线图如图10图10 DHT11与CC2530接线图DHT11引脚阐明表3 引脚阐明pin名称注释1VDD供电 35.5VDC2DATA串行数据，单总线3NC空脚，请悬空4GND接地，电源负极 温湿度传感器DHT11与无线传播模块数据传播是通过DATA引脚完毕，完整一次传播大概需要4ms。传播数据总和为40为，传播数据涉及整数和小数两个某些，前四个字节是温度和湿度整数某些和小数某些，后一种字节是前面四个字节相加，重要用于检查传播对的性。l 光照强度监测单元设计 光敏传感器是运用广泛和最常用传感器，光敏传感器重要是运用光敏元件将光照强度转换成电信号输出，由输出电流强弱判断光照强度。光敏传感器涉及光电管、光敏电阻、紫外线传感器、光敏三节管等传感器。本文选用品有低功耗、低成本硫化镉(CDS)光敏电阻器UR-74A 。 UR-74A具备如下特性:光照强度与光电流正有关与电阻值负有关，即所受光照强度越强，产生光电流越大，电阻值越小。接受光照后，光电流上升到正常值63%时所用时间称为“上升时间”，结束光照后，光电流下降到正常值63%时所用时间称为“衰弱时间”，普通为1 0ms至数秒;负载电阻越大，则上升时间越短，衰弱时间越长17。光照强度检测电路如图11所示。图11 光照强度监测电路图光敏电阻受光照射，电阻值发生变化，使输入CC2530芯片P0.7端口电压发生变化，即可得出被测区域所受光照强度。温室环境光照采用模仿自然光或者直接用自然光，光敏电阻具备不久反映速度，监测数据具备很高精确性，光敏电阻器不但操作简朴并且成本和功耗也特别低，符合温室系统特性。4.4 控制模块 当系统监测数据与设定农作物适当生长参数阈值有差别时， 汇聚节点会自动对控制节点发出命令，通过启动或关闭天窗、遮阳网、热风机、湿帘风机、灌溉装置、补光光源等执行子系统对环境参数进行调节。远程控制中心有时候也会以为发出控制命令调节温室内参数。 执行子系统设计如下:（1）温度控制设计布置在温室大棚内温度传感器监测温室环境温度参数，把监测参数与设定阈值进行比较，高于或低于阈值时相应控制节点做出反映。冬天室内外温差相差较大，启动热风机提高温室温度，温差越大热风机工作时间越长。夏天时候温室温度会时间变化而发生变化。降温办法要随之而变化。温度相差较小时可以打开天窗降温，在正午时温室温度会急剧升高打开遮阳网启动湿帘风机进行降温。温度达到适当弄作曲生长时关闭相应控制器。（2）湿度控制设计布置在温室大棚内湿度传感器监测温室环境湿度参数，把监测参数与设定阈值进行比较，启动相应控制器节点控制设备进行增湿、除湿。在对温室进行增湿或除湿时会对其她参数产生影响，尽量选取对湿度影响较大对其她参数影响较小调节设备。遮阳网可以影响光照强度温度，温室内湿度低、温度和光照强度高时可以打开遮阳网和启动灌溉装置；湿度高、光照强度低是可以打开遮阳网和热风机。（3）光照强度控制设计 布置在温室大棚内光敏传感器监测温室环境光照强度，把监测参数与设定阈值进行比较，当监测到光照强度和阈值不同样时，系统自动启动或关闭遮阳网，调节光照强度。由于打开或关闭遮阳网会影响温室温度和光照强度，当光照强度和温度低于设定阈值时，可以打开遮阳网调节，单独进行温度调节是，要检测所测区域光照强度与否高于设定阈值下限，若高于下限，则可以启动遮阳网。当阴雨天时，光照强度低于设定阈值，则启动补光光源进行补光操作15-16 控制模块控制装置较多并且工作功率较大，因而无法用MSP430F149单片机直接控制 ，需要用继电器作为各个控制装置开关。需要打开某个控制装置时相应继电器开关闭合，打开相应控制模块，直到该温室环境参数符合农作物生长继电器开关才闭合。 本设计采用继电器是JQX-13F控制执行子系统工作，JQX-13F型继电器线圈功耗为0.9W、线圈电阻为640，工作温度为-25+40，绝缘电阻100M，驱动电流为37.5mA。执行机构模块电路如图12所示。图12 控制模块电路图 TLP521是光耦合器件，可增强电路安全性，减小电压干扰。继电器重要是通过MSP430F149单片机P4.0引脚和三接管Q1控制，当P4.0为高点平时三接管Q1导通，发光二接管D14发光，继电器开关闭合，相应控制系统工作，对监测区域参数进行调节。此处二极管D1作用是在继电器断开后，将继电器线圈两端电流迅速释放出去，防止其发生突然变化产生反电动势损坏三极管Q1。 4.5 报警模块由于长时间处在工作状态系统也许会浮现故障，监测模块、无线传播模块、控制模块发生故障、电池电量过低等等。依照系统需求设计了一种声光报警模块。声光报警模块电路如图13所示。声光报警模块中555用于构成多谐振荡器。555定期器成本低，性能可靠，电路简朴，外加几种电阻和电容可以实现各种功能。电阻R42、R44、C54和555定期器构成多谐振荡器。当系统发生故障时MSP430F149单片机引脚P5.4为低电平，三接管Q2截至，5554引脚为高电平，振荡器振动，555定期器3引脚输出，三接管Q3导通，发光二节管D8发光，B发出声音报警。反之当无端障时P5.4为高电平，Q2截至，4引脚复位，不会发出报警。 图13 报警模块电路图第五章 软件设计5.1 管理中心设计在本设计中温室环境监控系统管理中心软件采用VC+ 6.0软件进行开发，VC+是一种跟好C或者C+开发环境，普通被简称为VC或者VC+。该开发环境提供了先进代码编辑功能同步提供了编译连接程序，在开发环境里，输入完源代码，可及时编译运营，并其可以参照代码进行调试19管理中心软件要实现参数调节功能、数据实时显示功能、选取功能、通信功能。如图14图14 管理中心显示窗口l 参数调节功能：管理中心接受到环境参数与阈值进行比较，然后发出相应控制命令。l 数据实时显示功能：管理中心软件能实时精确显示从监测节点传播来数据，以便顾客观测。l 选取功能：管理中心可以选取查看某一区域详细监测节点，控制节点和控制中心。l 通信功能：管理中心能实时接受汇聚节点实时数据，能精确想控制节点发送命令。5.2 ZigBee 无线通信模块设计ZigBee堆栈基本是IEEE802.15.4，定义了合同MAC和PHY 。在本设计中，只相应用层加以设计开发。网络初始化和节点加入网络是Zigbee网络组建必要因数，网络初始化重要是协调器组网，终端设备和路由设备发现网络以及加入网络，拟定网络协调器。网络初始化完毕后节点将选取区域内信号最强父节点加入网络。节点在入网成功后将得到一种16位网络短地址，并通过这个地址完毕数据收发。 地址保存在节点各自Flash中。ZigBee无线通信程序设计重要是汇聚节点和现场监测节点ZigBee无线通信程序设计。程序流程图如图15，图16：图15 汇聚节点ZigBee无线通信程序流程图在本设计中，ZigBee网络完毕汇聚节点协调器节点和现场图16 现场监测节点ZigBee无线通信程序流程图监测终端节点之间通信。汇聚节点协调器节点重要用于建立网络、管理网络节点、对终端节点即传感器节点收发信息;现场监测传感器节点重要用于采集环境参数数据、传送汇聚节点、从汇聚节点接受信息。协调器启动后，系统进行初始化，建立起一种ZigBee无线传感器网络，如果有新传感器节点加入，协调器会自动加入新传感器节点，汇聚节点读取传感器节点发送环境参数数据，并把数据传送到管理中心;当汇聚中心有命令时，通过ZigBee无线传播技术传播到控制节点，并自动判断与否发送成功，若未成功，则继续发送。 5.3传感器节点设计 整个传感器监测节点数量较多，为了减少系统功耗，传感器节点命令传感器每五分钟进行一次数据采集。 初始化成功之后，判断与否收到汇聚节点发送数据采集命令，收到后先后进行温度采集、湿度采集、和光照强度采集，并将采集数据上传到汇聚节点。现场监测节点程序流程如图17图17 传感器节点流程图5.4 汇聚节点设计 汇聚节点能与现场监测节点和管理中心通信，汇聚节点重要任务是对温室环境传感器节点进行巡视和发送命令，汇聚节点收到管理中心控制命令，发送给相应控制节点调节环境参数。定期时间到后来汇集节点命令监测节点传播监测数据，汇聚节点接受并上传到管理中心 ，在汇聚节点显示模块显示。如果管理中心发出修改阈值命令则修改，没有收到修改阈值命令则和设定阈值做比较，然后做出相应控制办法调节温室参数汇聚节点程序流程如图18：图18 汇聚节点流程图5.5执行构造模块设计 执行机构模块由汇聚节点控制，当汇聚节点接受到监测节点发送现场监测参数后，超过和低于设定阈值，汇聚节点发出命令，闭合相应节电器，启动相应执行机构子系统，通过遮阳网、热风机、湿帘风机、灌溉装置及补光光源等装置开闭，对温室内温度、湿度、光照强度进行调节，改进作物生长环境。执行机构模块程序流程如图19所示。图19 执行机构流程图 第六章 结论本课题在查看文献、理论分析基本上，将无线传感器网络技术引入到了温室环境自动控制中，提出和设计了温室无线传感器网络控制系统。本文重要特点和局限性如下： 1.采用ZigBee无线通信技术和GPRS通信技术对监测节点和汇聚节点、汇聚节点和控制中心进行通信。 2.系统可以实时、精确检测温室环境参数并对温室环境参数传播到远程控制中心，以便顾客实时查看。3.当温室环境参数发送变化时，系统会控制相应控制装置进行调节，使温室环境参数达到作物适当生长环境。 4.当系统任何地方发生故障时或者电池电量过低，报警模块会发出声光报警，提示顾客及时排查或者更换电池。 5.本系统具备远程监控特点，较大地以便了顾客对作物生长状态监控 。由于经验局限性，本设计尚有某些需要完善地方，重要体当前如下几点: 1.无线传播模块采用是星型拓扑构造，该构造只有一种协调器，当协调器发生故障时，系统无法进行数据传播。 2.执行机构尚有待完善，需要依照温室环境实际状况，可以智能控制各个控制模块启动或关闭时间，例如遮阳网启动或关闭面积等。 道谢 随着时光流逝，我在大连海洋大学学习生活即将要结束。这四年大学生活让我学到了诸多专业知识，使我生活更加充实。一方面，我要衷心感谢教师。教师以其深厚专业知识，严谨学术研究态度，感染了我，默默奉献精神时刻深深影响着我。在撰写本论文时，我获得教师认真指引，无论从开始设定方向还是在检查准备过程中，始终耐心地给我指引和建议，使我在学术和写作方面有很大提高。向教师致以诚挚谢意。还要感谢我每一学科教师对我孜孜不倦教诲。在美丽大连海洋大学，我遇到一帮来自五湖四海大学同窗，咱们一起度过了一种高兴大学生活，咱们有较朋情谊。我真诚地感谢你们在大学生活中关怀和照顾。 参照文献1 Metrolho，J.C.，Serodio，C.M.J.A.，Couto，C.A.C.M. CAN based actuation system for greenhouse control. Proceedings of the IEEE International Symposium，1999：945一950.2 XuGang,GuoShirong，Zhang Changwei，etal. Expert system formini-watermelon culture management in greenhouse based on the growth model.Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering，22(4):157-161.3 Ding Weilong，Xiong Fanlun，Liang Ronghual.Expert system for tomato planting management in greenhouse based on virtual growth model. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering，24(1)：193一197.4 Bao-Ye Tian，Guo-Hui Song，Jun Liu. ZigBee wireless sensor networks baseddetection and help system for elderly abnormal behaviors in service robotintelligent spaceJ. Applied Mechanics and Materials， ，57(107):1378一1382.5王秀.多功能智能温室监控系统设计.安徽农业科学， 11(2) ,113一114.6 赵成，郭荣幸 无线传感器技术 北京邮电大学出版社 7-87 Park,C.,Rappaport,T.SShort-Range Wireless Communications forNext-Generation Networks：UWB，60 GHz Millimeter-Wave WPAN，And ZigBee. IEEE Wireless Communications，14(4)：70-7