摘要：随着网络和通信技术的发展，人们对无线通信的要求越来越高。Zig Bee技术作为一种短距离、低速率无线传感器网络技术，可以广泛应用在物联网领域。盆景茶花种植过程环境监测及种植过程也在向自动化、信息化的方向发展。无线传感器网络综合了传感器技术、计算机技术、无线通信技术、智能控制技术，在盆景茶花种植过程中得到了广泛应用。

 

0  引言

 

农作物环境监测及远程控制工作是盆景茶花的基础工作，主要包括对茶花种植环境种空气的温湿度、光照、土壤温湿度等多种指标进行监测，实现茶花生长过程的远程视频监控以及种植过程的智能控制，可根据环境的变化，实现滴灌的远程开启与关闭。

 

在深入研究无线传感的基础上，提出了一种基于无线传感器网络的监测与控制系统的设计方案。该方案采用树簇拓扑结构组建无线传感器网络，对环境监测中的几个重要指标温湿度、光照、土壤温湿度、土壤p H值进行实时在线监测；通过监控装置实现对茶花种植过程的远程监控；通过无线智能中控系统，实现对浇水周期、施肥量进行智能化的科学控制。实验结果表明，系统运行可靠，具有一定的应用价值。

 

 

1  系统总体设计

 

该基于物联网技术的茶花种植监测与自动控制系统，主要由无线传感网，中央控制器、继电控制终端、数据处理服务中心4部分组成（见图1）。

 

无线传感网运用空气温湿度传感器、光照传感器、土壤温湿度传感器、土壤p H值传感器，监测茶花种植过程环境中的空气温湿度、光照强度、土壤温湿度、土壤p H值等物理量参数，通过Zig Bee无线传输技术将各茶花盆内及周边监测的参数传输到中央控制器。

 

中央控制器。通过内置Zig Bee、Exynos4412及安卓开发平台，应用广播数据传输模式，获取无线传感网中监测的环境参数；按照平台设定的环境参数阈值，对继电控制终端发送开关指令；通过内置Wi Fi模块及安卓开发平台，可实现远程视频画面的监控。继电控制终端（智能控制开关），通过Zig Bee模块，接收中央控制器发送的指令信息，打开或关闭对应电器设备的开关电源，实现远程智能开关控制操作。

 

2  系统功能设计

 

2.1  实时环境监测

 

利用Zig Bee技术的无线传感网络由布置在茶花周边的多种类型众多的传感器节点组成。多路传感器通过芯片进行组合，实现多传感节点的整合（见图2）。

 

传感器网络主要采集空气温湿度、光照、土壤温湿度、土壤p H值，可动态设置传感器监测数据的频率，同时实现监测数据的无线传送。

 

2.2  智能控制模式

 

远程无线控制茶花的种植物联网控制方案实现了智能控制（见图3）。系统每个传感节点通过土壤水分测量传感器自动采集土壤水分湿度信息，结合预设的土壤湿度上、下限警戒值，判断是否需要灌溉。系统中土壤温湿度上限警戒值为土壤饱和含水量，下限警戒值为茶花枯萎含水量。当采集的土壤水分湿度值位于上、下限警戒值之间，采用自动灌溉方式开启电控阀门灌溉，当达到预先设定的流量时关闭阀门，停止灌溉；当采集的土壤温湿度值低于下限警戒值，系统报警，用户可以以手动方式或系统自动模式开启水泵（见图4）。

 

实现方式：①通过无线传感网络，监测环境参数；②通过系统软件平台，设置不同环境参数的阈值限值；③发生打开或关闭指令。实现设备的远程智能控制操作。

 

2.3  远程监控实现

 

目前用于计算机网络及Internet上最广泛的一种通讯协议。IP Camera为一种可产生数字视频流，并将视频流通过有线或无线网络进行传输的摄像机，已经超越了地域的限制，只要有网络都可以进行远程监控及录像。同时，IP camera还让用户从远端观看现场的实时画面，真正实现远程监控。通过中央控制终端设备，配置Wi Fi功能，可把现有的摄像头连接到互联网种，通过协议的转换，实现视频画面的远程监控。

 

3  结论

 

    本文阐述了基于L,xynos4412, ZigBee与Kili的智能无线传感网络，实现了空气温湿度、光照、二氧化碳、土壤温湿度、土壤pH数据的无线实时监测，视频图像远程监控，浇水施肥智能化控制，该网络系统性能稳定、组网方便快捷、监测灵活，能有效的解决传统物联网系统布线繁杂、维护成本高等难题。本系统可进行简单升级改造，即可适用于家庭园艺、温室大棚的智能监测与控制系统。也可应用到农业等相关领域，成为一套经济适用、可推广、可复制的智慧化农业系统