無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在溫室大棚中的應(yīng)用研究

設(shè)施農(nóng)業(yè)可有效提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)量和質(zhì)量，傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)設(shè)施結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，管理技術(shù)差，環(huán)境調(diào)控能力較弱。設(shè)施農(nóng)業(yè)面積較大，安裝和維護(hù)測(cè)控設(shè)施的工作量較大，各個(gè)設(shè)施間多使用有線連接，線路分布復(fù)雜，信號(hào)傳輸可靠性差，維護(hù)困難。無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)可滿足設(shè)施農(nóng)業(yè)設(shè)備間的信息傳遞，用戶可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)所管理區(qū)域內(nèi)的農(nóng)作物生長(zhǎng)信息，提升信息傳遞的效率，還避免了線路布設(shè)的繁瑣性和局限性。

1 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)主要應(yīng)用地面無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線地下傳感器網(wǎng)絡(luò)，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)主要包括傳感器節(jié)點(diǎn)、匯聚節(jié)點(diǎn)、用戶終端和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，傳感器節(jié)點(diǎn)無(wú)序地安置在需要監(jiān)測(cè)區(qū)域，每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)都具有數(shù)據(jù)采集功能，將信息傳輸給匯聚節(jié)點(diǎn)，匯聚節(jié)點(diǎn)無(wú)線連接到互聯(lián)網(wǎng)，將傳感器節(jié)點(diǎn)收集到的農(nóng)業(yè)信息傳輸給用戶終端，實(shí)現(xiàn)終端和各個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的通信，終端對(duì)信息進(jìn)行統(tǒng)一的處理和分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)一定范圍內(nèi)的有效監(jiān)測(cè)，為使用者提供準(zhǔn)確的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)信息。其中無(wú)線網(wǎng)絡(luò)主要有ZigBee、Wi-Fi、藍(lán)牙和GPRS等。無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的傳感器節(jié)點(diǎn)安置較多，各節(jié)點(diǎn)協(xié)同工作，避免檢測(cè)盲區(qū)，檢測(cè)精度較高，而且在一個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)問(wèn)題后，其他節(jié)點(diǎn)可對(duì)其負(fù)責(zé)區(qū)域進(jìn)行監(jiān)測(cè)，但無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)需要一個(gè)穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)，才能確保傳感器工作的順利進(jìn)行。傳感器節(jié)點(diǎn)不使用線路連接，可隨意更換位置，滿足不同農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要，還能增加傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)量，便于擴(kuò)大農(nóng)業(yè)生產(chǎn)范圍。節(jié)點(diǎn)體積較小，積聚能量有限，存儲(chǔ)能力較小，所以在設(shè)計(jì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)要合理安排能源的使用。

2 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在溫室中的應(yīng)用

2.1 溫室環(huán)境監(jiān)測(cè)

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫室內(nèi)的溫度、濕度、光照、土壤成分、土壤pH值、氣體濃度等，讓用戶及時(shí)了解農(nóng)作物生長(zhǎng)環(huán)境信息，農(nóng)作物各個(gè)生長(zhǎng)階段所需條件不同，用戶可根據(jù)農(nóng)作物生長(zhǎng)所需及時(shí)調(diào)整，為農(nóng)作物提供良好的生長(zhǎng)環(huán)境，促進(jìn)農(nóng)作物生長(zhǎng)。有研究人員將風(fēng)機(jī)、卷簾機(jī)、水泵等連入網(wǎng)絡(luò)，用戶可在終端遠(yuǎn)程了解溫室內(nèi)農(nóng)作物的生長(zhǎng)情況，并遠(yuǎn)程改變溫室內(nèi)的光照、溫度和濕度，促進(jìn)農(nóng)作物的生長(zhǎng)。還有系統(tǒng)帶有語(yǔ)音警報(bào)功能，在溫室內(nèi)的環(huán)境條件超出規(guī)定范圍時(shí)，進(jìn)行語(yǔ)音預(yù)警，便于用戶發(fā)現(xiàn)，及時(shí)進(jìn)行調(diào)控。

2.2 病蟲(chóng)害防治

應(yīng)控制好化肥和農(nóng)藥的施用量，避免農(nóng)藥殘留，提升化肥和農(nóng)藥的利用效率，降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本。減少農(nóng)藥用量需做好病蟲(chóng)害的防治工作，減少病蟲(chóng)害的發(fā)生。蟲(chóng)害聲音和活動(dòng)會(huì)改變聲電信號(hào)，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以采集到這些光電信號(hào)變化，監(jiān)測(cè)到蟲(chóng)害；無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)還具有采集圖像和視頻的功能，從而檢測(cè)出農(nóng)作物是否有病蟲(chóng)害發(fā)生；溫室中的溫度、濕度、光照、風(fēng)速等都會(huì)影響農(nóng)作物病蟲(chóng)害的發(fā)生率，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)這些數(shù)據(jù)，進(jìn)行綜合分析，對(duì)病蟲(chóng)害的發(fā)生進(jìn)行預(yù)測(cè)。現(xiàn)有研究人員設(shè)計(jì)出了圖像采集傳感器節(jié)點(diǎn)和新的圖像壓縮方法，還有研究人員利用紅外感應(yīng)技術(shù)設(shè)計(jì)出動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可有效感知到蟲(chóng)害的數(shù)量。這些先進(jìn)的技術(shù)應(yīng)用于溫室大棚中，便于用戶及時(shí)進(jìn)行病蟲(chóng)害防治，降低病蟲(chóng)害導(dǎo)致的損失，減少農(nóng)藥的施用量，提升農(nóng)作物品質(zhì)。