基于無(wú)線傳感器網(wǎng)的蔬菜大棚監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的中期報(bào)告基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的蔬菜大棚監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的中期報(bào)告一、研究背景隨著現(xiàn)代城市化進(jìn)程加快，農(nóng)村人口逐漸外流，農(nóng)村勞動(dòng)力的缺乏和生產(chǎn)成本的不斷上漲成為制約現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要問(wèn)題，為了提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和降低生產(chǎn)成本，智能化農(nóng)業(yè)逐漸成為發(fā)展趨勢(shì)。其中，蔬菜大棚是一種效益好、投資小、成效快的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式，但是由于大棚內(nèi)環(huán)境復(fù)雜、多變，傳統(tǒng)的手工監(jiān)測(cè)方法存在工作量大、監(jiān)測(cè)頻率低等問(wèn)題，同時(shí)也會(huì)給農(nóng)作物的生長(zhǎng)帶來(lái)一定的影響。因此，研究一種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的蔬菜大棚監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和科學(xué)價(jià)值。二、研究目的本研究旨在設(shè)計(jì)一種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的蔬菜大棚監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)傳感器節(jié)點(diǎn)采集大棚內(nèi)部環(huán)境數(shù)據(jù)，并通過(guò)無(wú)線傳輸?shù)姆绞綄?shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程服務(wù)器進(jìn)行處理和分析，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)蔬菜大棚內(nèi)部環(huán)境參數(shù)（如溫度、濕度、光照強(qiáng)度等）的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和遠(yuǎn)程控制，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和降低生產(chǎn)成本。三、研究?jī)?nèi)容和進(jìn)展情況1.系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)和硬件選型本研究設(shè)計(jì)的基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的蔬菜大棚監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用Star-to-Star網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并采用ZigBee無(wú)線技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，主要硬件包括傳感器節(jié)點(diǎn)、無(wú)線模塊、節(jié)點(diǎn)控制器和主控板等。具體選型如下：（1）傳感器節(jié)點(diǎn)：溫度、濕度、光照強(qiáng)度和二氧化碳濃度傳感器。（2）無(wú)線模塊：采用ZigBee短距離無(wú)線通訊技術(shù)，傳輸距離為100米、數(shù)據(jù)傳輸速率為256Kbps。（3）節(jié)點(diǎn)控制器：采用微處理器，主要用于控制ZigBee無(wú)線模塊和傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集和傳輸。（4）主控板：負(fù)責(zé)處理傳感器節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)并將其上傳到遠(yuǎn)程服務(wù)器。2.軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)本研究采用C++語(yǔ)言設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的蔬菜大棚監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要軟件模塊，包括采集數(shù)據(jù)模塊、傳輸數(shù)據(jù)模塊、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)模塊和遠(yuǎn)程控制模塊等。其中，采集數(shù)據(jù)模塊負(fù)責(zé)通過(guò)傳感器節(jié)點(diǎn)采集蔬菜大棚內(nèi)部環(huán)境數(shù)據(jù)；傳輸數(shù)據(jù)模塊負(fù)責(zé)通過(guò)ZigBee無(wú)線技術(shù)將采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)街骺匕迳?；存?chǔ)數(shù)據(jù)模塊負(fù)責(zé)將傳輸?shù)臄?shù)據(jù)存儲(chǔ)到主控板上的SD卡中；遠(yuǎn)程控制模塊負(fù)責(zé)通過(guò)遠(yuǎn)程服務(wù)器實(shí)現(xiàn)對(duì)蔬菜大棚內(nèi)部環(huán)境參數(shù)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制。3.現(xiàn)有成果和問(wèn)題分析經(jīng)過(guò)前期工作，我們已經(jīng)完成了基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的蔬菜大棚監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的硬件選型和軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)，但是在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)以下問(wèn)題：（1）傳輸距離較短：由于ZigBee無(wú)線模塊的傳輸距離較短，會(huì)導(dǎo)致部分傳感器節(jié)點(diǎn)傳輸失敗，影響數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和穩(wěn)定性。（2）能耗較高：由于傳輸頻繁且數(shù)據(jù)量較大，會(huì)導(dǎo)致無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)能耗較高，需要頻繁更換電池。四、下一步研究計(jì)劃為了解決上述問(wèn)題，我們將繼續(xù)開(kāi)展以下工作：（1）優(yōu)化硬件選型：考慮采用LoRaWAN或NB-IoT等低功耗寬帶通信技術(shù)，提高傳輸距離和降低能耗。（2）完善系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)：通過(guò)優(yōu)化數(shù)據(jù)處理和控制算法、提高數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性和