农业物联网温室监控系统

农业物联网是现代农业的重要组成部分，其建设是高效的。美、英、日等许多发达国家都特别重视农业生态环境的监测和保护。一方面，加强农业生态立法等政策保护措施；另一方面，综合运用高科技手段构建先进的农业生态环境监测网络，通过先进的传感器传感技术、信息融合传输技术和互联网技术，将物联网技术融入其中，建立覆盖较大区域的农业信息平台，实现农业生态环境的自动监测，保障农业生态环境的可持续发展。本文仅以温室监控系统为例进行分析。

1温室监控系统的组成

温室监控系统由无线传感器监控网络和远程数据中心组成。

无线传感器监测网络：由智能传感器节点组成。实时采集土壤湿度、土壤温度等参数，所有节点数据最终路由至网关节点，网关节点通过移动网络将所有数据转发至远程数据中心。智能节点是湿度传感器和温度传感器，安装不同的传感器可以全方位监测农业生产环境。远程数据中心：负责数据接收、存储和时空分析。数据中心的数据处理应用是在物联网的应用层完成的。

2温室监控系统传感层的设计

农业物联网感知层由各种信息感知设备和信息感知设备网关组成。信息感知设备采集和捕获各种农业相关信息，信息感知设备网关将信息感知设备与物联网网络层互联，上传采集的数据。传感设备包括各种传感器如湿度/温度/气体浓度、RFID标签、GPS、摄像头等传感终端；信息传感设备网关包括传感器网关、RFID阅读器等。

感知层包括两项技术：一是数据采集和感知技术，二是传感器网络组网和协同信息处理技术。一般来说，数据采集和网络接入(组网)构成传感器网络，是数据采集的基础网络。数据采集与感知主要用于采集物理世界中的物理事件和数据，包括各种物理量、体征和视频数据。

根据作物生长的特点，借鉴国内外的先进研究成果，将传感器和传感器网关作为物联网感知层的组成部分，设计了感知层。传感器网络由分布在农田中的多个智能传感器节点组成，可以实时采集土壤湿度、土壤温度等参数。

传感网络基于ZigBee无线通信协议，所有节点的数据最终路由到网关节点，网关节点通过3G无线通信传输将所有数据转发到温室远程数据中心。监控网络中的所有节点都是主动节点，可以由太阳能或外部电池供电。远程数据中心负责接收、存储和分析时间和空间上的数据。

在部署无线传感器网络时，选择传感器放置位置需要注意以下问题。

第一，同样的农田，低功率节点模块的通信覆盖范围小。如果增加节点部署密度，必然增加投入成本，但可以更好地保证环境监测变量的采样密度。

选择大功率模块可以保证网络连通性，减少节点数量，从而降低成本，但可能会导致采集的数据失去农田的空间关联性。因此，在农田中部署传感器节点时，应综合分析通信和采样。

其次，根据作物的高度调整节点天线的高度。根据农田覆盖的具体作物，通过设计有利于减少信号传输的路径损耗

第三，每个节点可以与最近的两个节点进行通信，提高了传感器网络的可靠性。在网络拓扑的设计中，每个传感器节点作为终端设备，可以在有效的通信范围内与至少两个传感器节点作为路由器进行通信，以保证一条链路故障不会影响整个网络的正常通信。

3网络层功能扩展

农业物联网网络层主要用于实现网络互联、信息承载、接入认证、网络安全、用户认证和计费等更广泛的功能。它能够无障碍、高可靠性、高安全性地传输感知信息，需要融合传感器网络、移动通信技术和互联网技术。经过多年的快速发展，移动通信、互联网等技术已经相对成熟，基本可以满足物联网中数据传输的需求。然而，通信和网络技术仍然需要改进。

和软件算法：构建物联网应用程序的主要挑战之一是缺乏通用的软件构建方法。如何将不同环境下的软件组合成一个具有多种功能的系统，如何应用大量互不相关的软件模块来构建我们需要的软件，是需要解决的问题。

认证、鉴权、计费：运营商网络需要为物联网感知层提供接入认证、授权、计费等功能。发现物联网网络会动态变化和演化，随时可能有新的“物体”加入网络，现有的网络拓扑会不断变化。在物联网的应用场景中，自动发现机制和映射能力对于整个通信和网络的管理至关重要。