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基于无线传感器网络的温室光环境调控系统设计.pdf

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第 30 卷 第 4 期 农 业 工 程 学 报 Vol.30 No.4 160 2014 年 2 月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Feb. 2014 ·农业生物环境与能源工程· 基于无线传感器网络的温室光环境调控系统设计 1 2 1※ 1 胡 瑾 ,樊宏攀 ,张海辉 ,周庆珍 , 梁 岩 1 1 1 ,刘正道 ,刘 翔 (1. 西北农林科技大学机械与电子工程学院,杨凌 712100 ; 2. 西北农林科技大学信息工程学院,杨凌 712100 ) 摘 要:为了解决现有光环境调控系统存在光照度不可调、能耗高、部署困难等问题,该文设计基于无线传感器 网络的光环境调控系统。该光环境调控系统以 CC2530 处理器为核心设计中央控制节点、监测节点、调光节点, 采用 ZigBee 协议实现自组网络、监测数据和控制信号传输。监测节点通过周期监测光合有效辐射值,利用自然光 中太阳高度角与红蓝光比例关系,计算当前红蓝光光量子通量密度;利用智能中央控制节点计算其与作物所需目 标量的差值,并将其转换为脉宽调制控制信号,通过调光节点控制 LED 输出亮度,实现 LED 调光灯输出光量的 动态、精确、无线调控。试验检验表明,该系统红蓝光光量子通量密度监测误差小于 6%,调控输出光照度相对误 差小于 3%,可满足多个温室实时、按需、定量光环境调控的需求,具有部署灵活、易扩展、低能耗的特点。 关键词:光;无线传感器网络;反馈控制;环境调控系统;光量子通量密度 doi :10.3969/j.issn.1002-6819.2014.04.020 中图分类号:TP391; S624.5+ 1 文献标志码:A 文章编号:1002-6819 2014 -04-0160-08 胡 瑾,樊宏攀,张海辉,等. 基于无线传感器网络的温室光环境调控系统设计[J]. 农业工程学报,2014,30 4 : 160-167. Hu Jin, Fan Hongpan, Zhang Haihui, et al. Design of regulation system of light environment in greenhouse based on wireless sensor network[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Transactions of the CSAE , 2014, 30 4 : 106 -167. in Chinese with English abstract 但扩展性差、不易部署维护。无线传感器网络 0 引 言 (wireless sensor network, WSN )作为物联网的核心 与发达国家相比,中国设施农业存在科技含量 技术[11-13],具有自组网、部署简单、能耗低、易于 低、配套监控设备落后等不足,尤其在光照环境控 管理等优点[14-17],可实现环境数据采集、传输、处 制方面,现有监控方法和调光系统存在控制手段粗 理与控制功能,相继应用到节水灌溉、水产监控、 放、可扩展性差、能耗高、部
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