設(shè)施花卉環(huán)境參數(shù)低功耗監(jiān)測及模糊控制研究.pdf

1、設(shè)施花卉生產(chǎn)以其高品質(zhì)、高產(chǎn)量、穩(wěn)定生產(chǎn)的優(yōu)點在當(dāng)前花卉栽培中的地位愈發(fā)重要?；ɑ苌a(chǎn)已從自然生長的狀態(tài)進入由人工操控的智能化時代。通過監(jiān)測溫度、光照、水分等環(huán)境因子，為花卉設(shè)施栽培提供花卉生長的適宜條件，從而實現(xiàn)更大的經(jīng)濟及社會效益。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的出現(xiàn)，在溫室可控環(huán)境中各信息量的采集環(huán)節(jié)上起到了改革性的作用。無線傳感器網(wǎng)由大量傳感器節(jié)點組成，通過無線通信方式形成的一個多跳的自組織的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，進行數(shù)據(jù)采集處理、無線通信來協(xié)作完成復(fù)

2、雜的監(jiān)測任務(wù)。
　　無線傳感器節(jié)點使用電池提供能量，傳感器網(wǎng)絡(luò)受到能量制約，所以降低節(jié)點能耗，實現(xiàn)系統(tǒng)低功耗傳輸就顯得尤為重要。為了降低現(xiàn)有設(shè)施環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中傳感節(jié)點的能耗，延長無線傳感網(wǎng)絡(luò)的生存周期，本文提出了節(jié)點動態(tài)組包主動傳輸和多種環(huán)境變量加權(quán)控制傳輸2種低功耗機制，減少了大量重復(fù)冗余數(shù)據(jù)的傳輸，實現(xiàn)了基于ZigBee的設(shè)施花卉環(huán)境監(jiān)測及其低功耗傳輸系統(tǒng)。并在試驗基地進行組網(wǎng)測試，試驗結(jié)果表明，系統(tǒng)比傳統(tǒng)周期傳輸節(jié)點（周期1

3、min）的能耗減少85.97％，測量精度在98.5％以上，網(wǎng)絡(luò)平均丟包率為0.84％，滿足了對設(shè)施花卉環(huán)境的有效監(jiān)測及低功耗傳輸?shù)囊蟆?br>　　終端節(jié)點以CC2430芯片為核心，并根據(jù)影響花卉生長的環(huán)境參數(shù)，同時裝載SHT10溫濕度傳感器、BH1750FVI光照傳感器以及COZIR二氧化碳傳感器，因此傳感器節(jié)點可同時采集傳輸多種環(huán)境參數(shù)，降低了硬件成本，并且實現(xiàn)了三種傳感器的數(shù)據(jù)采集模塊。本文根據(jù)設(shè)施環(huán)境監(jiān)測與控制的實際操作需求，對

4、系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)進行了功能設(shè)計與實現(xiàn)，在傳感器節(jié)點端和協(xié)調(diào)器節(jié)點端分別完成了收發(fā)功能的設(shè)計。
　　本文還提出了設(shè)施花卉環(huán)境下的多變量模糊控制及解耦方法，采用獨立模糊控制單元和模糊解耦單元兩部分對溫室進行協(xié)調(diào)控制。獨立模糊控制單元可以實現(xiàn)對快速變化的環(huán)境進行合理的溫室調(diào)控，模糊解耦單元解決了溫度、濕度和光照三種環(huán)境變量之間耦合問題，幫助溫室快速達到花卉適宜環(huán)境并保持平衡。模糊控制系統(tǒng)由2大部分5小部分構(gòu)成，有效簡化了模糊控制器的復(fù)雜程度，大