无线技术(2G,ZIGBEE)在智能农业的应用

1.    WBee应用方案

        WBee温室大棚智能监控系统实现方案：

        随着无线智能控制技术的快速发展，温室大棚控制系统向着越来越先进、功能越来越完备的无线智能控制的方向发展。新的大棚智能控制系统利用WBee无线采集传输设备，改造传统的有线控制方式为无线控制方式，通过前端传感器设备把温湿度等环境参数通过无线自组网汇总到服务器，利用控制技术使温室大棚环境达到植物的最佳的生长状态。

        在实际生产的基础上和温室自动控制技术，通过总结、收集农业领域知识、技术和各种实验数据，经过分析处理进行构造专家系统，以建立植物生长的数学模型为理论依据，研究开发出一种适合不同农作物生长的温室专家智能控制系统。它可以利用现场的温度传感器、湿度传感器、光照强度传感器测量温室大棚的温度、湿度、光照强度等环境因素，通过土壤综合检测设备测量土壤中的PH值、土壤微量矿物质元素、土壤湿度等环境参数。然后控制中心对数据分析与处理，并对大棚的各种环境因素进行远程控制，以基于作物和环境信息的知识的专家决策系统为依托，实现利用智能化和信息化的温室大棚无线智能监控系统。

        以一个温室大棚中的智能监控系统为例。每一个大棚需要采集4组数据，每一组数据包括大棚内的温度、湿度、光照度和CO2浓度。农业大棚的数据采集是通过大棚内的温度、湿度、光强度和CO2浓度采集传感器进行数据采集。利用Wbee的六路A/D采集分时对各个监控点进行巡回检测。主控芯片对数据进行滤波处理后打包送至无线网络的中心节点。其数据采集结构如图所示：

图 1-1

        WBee将大棚内的4种环境参数信息传输到无线网络中的子节点，子节点每隔一定的时间轮流向主节点发送信息。主节点组建了基于WBee技术的星型网络拓扑结构，主节点在星型网络中充当协调器的角色，协调器主要实现对整个网络的管理以及接受子节点转发的数据等功能；各子节点具有数据采集和转发的功能，可以将大棚内温湿度数据，空气中光照含量，CO2浓度这些农作物生长的环境信息采集过来，该设备节点安装在温室大棚内。

        主节点收到数据之后将各节点的数据传输给智能监控系统的控制中心进行数据存储及分析；控制中心同时负责对大棚内的各个执行机构的控制，利用WBee主节点把控制命令发送到子节点，从而通过WBee的串口或者I/O脚控制增温降温、加温除湿、遮阳补光等调控设备，按不同环境需求调控与协调温室大棚的环境参数适应不同的作物的成长需求。

        为了更方便清晰的掌握温室大棚作物的环境参数情况，选用工业组态软件作为上位机组态开发平台，通过数据流连接和设置，可以实现上位界面和无线收发模块的实时通信，另外监控中心可以通过有线网络或者运营商（2G/3G/4G）网络方式连接到INTERNET，用户可以直接通过IE浏览器直接查看温室大棚作物的生长情况。

2.    应用方案优势

        1. 安装简单

        通过WBee无线进行环境参数的采集，可以大大减低有线组网布线的麻烦，不需要在土壤中铺设大量的线缆，不影响作物的耕作。安装简易，拆卸简单，节省了布线成本，并且可以灵活移动WBee采集节点的位置。

        2. 远程监控

        通过互联网，在家里就可以远程检测和控制温室大棚的生长环境，而不用亲临现场进行手动控制。而且可以把作物的生长环境情况存储于云端，可以用于农作物的生长分析，得到农作物的最佳生长环境。

        3. 高度拓展性

        如果现有的环境因子采集节点不够，可以随时增加，很快加入到WBee采集网络中，即装即用，而不会产生重新布线等复杂的安装流程，同时也不会影响到其他设备的工作。

        4. 故障检测

        当大棚内的硬件系统出现故障时，通过WBee的I/O脚触发报警，并通过自组网络把报警数据传输到监控中心，监控中心分析报警信息，显示设备故障的位置信息。维修人员可以直接快速定位故障节点，展开工作排查故障，快速解决问题，保证系统的安全运行。

        5．功能强大的WBee

        厦门为那自主研发的WBee集合了A/D数据采集、I/O控制报警、RS232/RS485/RS422/TTL等多种接口；WBee传输可视距离可达4KM，相对于zigbee（1km左右）来说，在传输距离上有绝对的优势；同时WBee使用的是自组网的无线传输技术，所以设备在运行中不会产生任何的流量费用，为用户节省管理开支。