- 课题名称
基于无线通信的现代温室数据采集系统的设计
- 课题内容
设计基于温度传感器的温度测量系统，以实现系统的数据采集模块和显示模块硬件分离，该系统采用无线传输方式将传感器感知的温室温度实时传输到上位机进行显示。
设计内容：温度采集系统主要包括信号处理模块、无线收发模块和上位机显示模块。信号处理模块通过运算放大器将温度信号进行放大处理。无线收发模块采用CC1111无线单片机将温度传感器的数据准确无误的传输到数米之外的上位机上,上位机Labview界面可以将温度数据进行实时显示。
设计要求：该系统采用CC1111无线单片机来实现数据的无线传输。为保证通信的可靠性，降低通信误码率，采用通信加密的方式进行数据传输。上位机界面需要将采集的二进制数转换为十进制数据来进行实时显示，并保存温度数据。
- 课题研究的目的意义
在最近这些年，我国农业的规模和产值快速增长，尤其是大棚种植业，各地相继开发了农业科技示范区域，科学技术与农业的发展结合的越来越紧密，另外，在世界范围内，我国大棚的种植规模是最大的，巨大的市场需求强劲的促进了大棚种植业的发展，而大棚中的温度等数据已成为我国农业发展一个迫切需要研究的课题。
数字农业技术是用数字化技术对农业所涉及的对象和过程进行数字化设计，控制，管理和可视化表达的现代农业高科技技术。数字农业技术的不断发展正在深刻地改变农业生产的全过程，代表着现代农业生产管理的方向。农业生物—环境信息快速获取，无线传感器网络，智能化信息实时处理和控制技术等数字农业技术的发展和广泛应用
目前我国广泛利用的是人工测量或者是人工布线，对于人工测量，这种方法耗费了巨大的人力资源，效率偏低，而对于人工布线，安装程序复杂，各个监控点没有自我修复和自我调整的能力，系统无法完成升级，这些因素都极大的增加了监控的成本，而且这种方式测量的精度差，效率也非常低，不再适合现代农业的发展节奏。另外，国内外也将蓝牙，GPRS等技术应用到大棚的无线监控，虽然在技术方面取得了一定进展，不过上述技术相对不见复杂，技术昂贵，功耗较大，不适合在整个种植业推广，仅仅适合特点的场合，因此，需要一种价格低廉，相对简单的新型无线技术。
为了解决这些问题，在温室监测中引入了ZigBee无线通信技术，不但可以降低成本和功耗，还可以提高网络的可扩展性，减少设备维护成本，使整个监测系统得到优化。结合温室环境特点和监测要求，设计实现了基于ZigBee无线传感器网络的温室环境监测系统，改变了传统的有线监测方式，避免了布线的繁杂。该系统具有组网灵活，延展性强和功耗低等特点。观测者还可以通过网络监测平台，方便的监测到ZigBee协调器组网状态和终端节点实时采集的温度数据，为监测者调节温室设备，使环境温度达到最佳状态提供方便。
- 国内外研究状况
世界上温室生产最发达的国家是荷兰，其温室以大型玻璃温室为主体，现有大型连栋玻璃温室面积1.1万hm2，约占世界玻璃温室的四分之一，居世界之首。此外其他国家也广泛的把现代化温室技术广泛运用到作物的种植中。英国的智能温室系统，西班牙和奥地利的遥控温室系统都是计算机控制与管理在温室中的成功应用。美国开发的计算机控制与管理系统可以根据温室作物的特点和要求，对温室内光照，温度，水，气肥等诸多因子进行自动调控，还可以利用差温管理技术实现对花卉，果蔬等产品的开花期和成熟期进行控制，以满足生产和市场的需要。目前，美国已将全球定位系统，电脑和遥感遥测等高新技术应用于温室生产。
温室环境监控技术在许多发达国家，如荷兰，美国，以色列等已相当先进，能够达到对多因素综合控制的水平，但其价格昂贵，维护不方便，以荷兰为代表的欧美国家测控系统开始向网络化，无线化方向发展。2002年英特尔公司率先在俄勒冈州建立来第一个无线葡萄园，用于测量葡萄园中环境的细微变化。传感器节点被分布着葡萄园的每个角落，每隔一分钟检测一次土壤温度，湿度，或该区域有害物的数量以保证普通可以健康生长，进而获得大丰收。
