智能溫室系統(tǒng)是一種結合了計算機自控技術、智能傳感技術等高科技手段的資源節(jié)約型高效設施農業(yè)技術，它主要是根據(jù)環(huán)境的溫度、濕度、二氧化碳含量、光照、雨量以及土壤狀況等因素，來控制溫室內的各項指標和各種營養(yǎng)元素配方，以創(chuàng)造出適合作物生長的最佳環(huán)境。很顯然如何能夠準確、穩(wěn)定、方便的得到這些環(huán)境信息就成為整套系統(tǒng)的關鍵。隨著近幾年短距離無線通信的發(fā)展，新興的無線傳感網技術為智能溫室系統(tǒng)中的傳感環(huán)節(jié)提供了有力的技術保障。
北京威訊紫晶科技有限公司依靠多年來在短程無線通信標準、芯片和產品技術領域的積累，獨立研發(fā)了能夠支持大規(guī)模自組織、自維護無線傳感網絡的協(xié)議棧，即USSN（Ultra-Scale Sensor Networks）技術，并以此技術為基礎開發(fā)了具有自主獨立知識產權的智能溫室無線溫濕度采集系統(tǒng)，能夠提供全天候、無人看守、免維護且不依賴電源的無線溫濕度采集服務。
USSN是指由若干無線采集終端通過無線方式互相連接成的網絡。如果在一定范圍內設有若干個無線采集終端，任意一點的數(shù)據(jù)都可以被其他鄰近的節(jié)點轉發(fā)。數(shù)據(jù)轉發(fā)可以倍數(shù)增加兩點間的通信距離，且擴大網絡覆蓋范圍。終端數(shù)據(jù)最終通過網絡傳遞后匯集到數(shù)據(jù)收集端，再由收集端通過其他通訊協(xié)議和方式傳送給上位機，其示意結構如下圖：
系統(tǒng)意義：
智能溫室是智能化控制系統(tǒng)應用到大棚種植上的結果，利用最先進的技術，模擬出最適合棚內植物生長的環(huán)境。與人工控制相比，智能控制最大的好處就是能夠相對恒定的控制大棚內部的環(huán)境，對于環(huán)境要求比較高的植物來說，更能避免因為人為因素而造成生產損失。智能化控制系統(tǒng)將極大的提高產量和質量，尤其是對于檔次較高的經濟作物。
功能描述：
整套系統(tǒng)由無線數(shù)據(jù)采集器、無線開關控制器、無線數(shù)據(jù)網關（可多個）、PC和網絡服務器（可選）組成。網關與采集器和控制器采用USSN傳感網技術進行無線連接，每個網關下面可同時連接上百個終端設備，且所有終端自動組網，同步工作。網關與PC或網絡服務器則通過以太網或移動通訊網絡連接。
采集終端集成了高精度溫濕度傳感器。所有終端之間采用無線連接方式，并且可全部使用電池供電，免去了電源線和數(shù)據(jù)線的安裝問題，使其隨意更換位置成為可能。在實際應用中，采集終端可以根據(jù)實際需求集成溫度、濕度、光照、二氧化碳濃度和土壤環(huán)境等各種傳感器。
無線傳感器數(shù)據(jù)采集器裝有預留端子，可根據(jù)需要外接土壤溫濕度、光照等多種傳感器。
無線線開關控制器可與原有電控系統(tǒng)并聯(lián)，可用于控制卷膜機、卷簾機、風機、灌溉裝置等。
網關在系統(tǒng)中處于核心地位，所有傳感器采集的數(shù)據(jù)都要匯集到網關中，所有對終端的控制指令也都要通過網關向下發(fā)送。網關內置了強大的操作系統(tǒng)，可對網絡和數(shù)據(jù)進行維護和儲存。PC機通過網線或局域網直接登陸網關后，可進行系統(tǒng)設置、采集網絡管理、查看數(shù)據(jù)、繪制圖表、導出數(shù)據(jù)等操作。網關同時具備遠傳能力，通過局域網或3G將所有的配置數(shù)據(jù)和采集數(shù)據(jù)一并傳到網絡服務器上，此種模式支持多用戶同時登陸網絡服務器對網關的數(shù)據(jù)進行查看。
無線數(shù)據(jù)網關和網絡服務器都提供了功能強大，且界面友好的軟件。用戶根據(jù)不同操作權限登陸網關或網絡服務器后，可進行系統(tǒng)設置、采集網絡管理、查看數(shù)據(jù)、繪制圖表、導出數(shù)據(jù)、報警管理等操作。
典型應用：
我們以集中式大棚養(yǎng)殖為例，來講解無線溫濕度采集系統(tǒng)在實際中的典型應用，請見下圖：
在實際大棚種植中，各區(qū)域可能養(yǎng)殖不同的農作物，他們對于溫濕度的要求不盡相同，所以需要定時的對這些指標進行檢測，以便采取相應的措施，為作物提供最合適的生長環(huán)境。根據(jù)實際檢測的需求，可以將無線溫濕度采集終端安裝在相應的位置，所有的溫濕度采集終端全部采用電池供電，并且通過無線方式進行數(shù)據(jù)傳送，所以無需考慮電源線和數(shù)據(jù)線的安裝問題，可以做到即插即用。
在安裝過程中，需要確保每個終端都可以連接到無線網絡中。如果有個別監(jiān)測點位置距離較遠，可考慮在通訊路徑中增加終端個數(shù)，轉發(fā)較遠終端的數(shù)據(jù)，保證網絡工作穩(wěn)定。
所有終端被正常安裝后，會根據(jù)數(shù)據(jù)收集器的指令自動組建無線網絡，按照預設的時間間隔采集溫濕度值，并把數(shù)據(jù)匯集到無線數(shù)據(jù)網關中。最終所有的數(shù)據(jù)會通過GPRS或3G網絡傳送到遠端的管理中心。
每一個這樣的網絡都可以容納幾百甚至上千個采集終端，每個大區(qū)域內配備一個網關，數(shù)據(jù)有效上傳，不會發(fā)生碰撞及丟失，網關將數(shù)據(jù)及時傳至大網中，只要通過網絡訪問網關，即可隨時獲取數(shù)據(jù)。
系統(tǒng)特點：
系統(tǒng)采用3G+USSN的全無線架構，無需布線施工，維護成本低
USSN無線傳感器網絡技術符合IEEE802.15.4C國際標和CWPAN國家標準，綠色、環(huán)保、無輻射
USSN傳感網具有全網同步的超低功耗特性，節(jié)能的傳感器節(jié)點使用普通電池供電可工作1年以上
網絡自動負載均衡，網絡內所有無線節(jié)點功耗可評估，且功耗相仿
自動組網、自維護、網絡連接可視，全天候穩(wěn)定運行，無需人工干涉
所有的無線采集器安裝簡便，即插即用，可以任意改變安裝位置，不受線纜的束縛
良好的網絡擴展能力，隨意增加和減少采集終端數(shù)量，同一網絡中可支持幾百個采集器和控制器
跳頻和加密認證機制，保證系統(tǒng)安全可靠運行
管理方式多樣，用戶可通過直接訪問網關或網絡服務器對所有的監(jiān)控進行管理
管理軟件界面友好，且功能強大，保證數(shù)據(jù)的記錄、分析及時準確，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠
無線傳感網獨立工作，無需繳納任何費用，多采集器數(shù)據(jù)統(tǒng)一通過一個網關發(fā)送，節(jié)省3G流量費。
技術指標：
*為滿足系統(tǒng)的普遍需求，系統(tǒng)終端只集成溫濕度傳感器，其他傳感器可定制。
溫濕度采集終端：高精度溫濕度傳感器
溫度測量：范圍 -20℃～100℃ 精度 +0.4℃
濕度測量：范圍 0%～99% 精度 +3%
射頻參數(shù)：工作頻段 ISM 2.4GHz 發(fā)射功率 1mW
通訊距離：兩點間室內30米，室外100米
能耗指標：采集間隔15分鐘時，采用兩節(jié)南孚AA1.5V電池可工作2年，時間根據(jù)采集間隔和實際環(huán)境浮動
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