无线传感器网络在温室大棚中的应用研究

设施农业可有效提升农业生产的产量和质量，传统的农业设施结构简单，管理技术差，环境调控能力较弱。设施农业面积较大，安装和维护测控设施的工作量较大，各个设施间多使用有线连接，线路分布复杂，信号传输可靠性差，维护困难。无线传感网络可满足设施农业设备间的信息传递，用户可实时监测所管理区域内的农作物生长信息，提升信息传递的效率，还避免了线路布设的繁琐性和局限性。

1 无线传感器网络

无线传感器网络主要应用地面无线传感器网络和无线地下传感器网络，无线传感器网络主要包括传感器节点、汇聚节点、用户终端和无线网络，传感器节点无序地安置在需要监测区域，每个传感器节点都具有数据采集功能，将信息传输给汇聚节点，汇聚节点无线连接到互联网，将传感器节点收集到的农业信息传输给用户终端，实现终端和各个传感器节点的通信，终端对信息进行统一的处理和分析，实现对一定范围内的有效监测，为使用者提供准确的农业生产信息。其中无线网络主要有ZigBee、Wi-Fi、蓝牙和GPRS等。无线传感网络的传感器节点安置较多，各节点协同工作，避免检测盲区，检测精度较高，而且在一个传感器节点出现问题后，其他节点可对其负责区域进行监测，但无线传感器网络需要一个稳定的网络，才能确保传感器工作的顺利进行。传感器节点不使用线路连接，可随意更换位置，满足不同农业生产的需要，还能增加传感器节点数量，便于扩大农业生产范围。节点体积较小，积聚能量有限，存储能力较小，所以在设计无线传感器网络时要合理安排能源的使用。

2 无线传感器网络在温室中的应用

2.1 温室环境监测

无线传感器网络实时监测温室内的温度、湿度、光照、土壤成分、土壤pH值、气体浓度等，让用户及时了解农作物生长环境信息，农作物各个生长阶段所需条件不同，用户可根据农作物生长所需及时调整，为农作物提供良好的生长环境，促进农作物生长。有研究人员将风机、卷帘机、水泵等连入网络，用户可在终端远程了解温室内农作物的生长情况，并远程改变温室内的光照、温度和湿度，促进农作物的生长。还有系统带有语音警报功能，在温室内的环境条件超出规定范围时，进行语音预警，便于用户发现，及时进行调控。

2.2 病虫害防治

应控制好化肥和农药的施用量，避免农药残留，提升化肥和农药的利用效率，降低农业生产成本。减少农药用量需做好病虫害的防治工作，减少病虫害的发生。虫害声音和活动会改变声电信号，无线传感器网络可以采集到这些光电信号变化，监测到虫害；无线传感器网络还具有采集图像和视频的功能，从而检测出农作物是否有病虫害发生；温室中的温度、湿度、光照、风速等都会影响农作物病虫害的发生率，无线传感器网络监测这些数据，进行综合分析，对病虫害的发生进行预测。现有研究人员设计出了图像采集传感器节点和新的图像压缩方法，还有研究人员利用红外感应技术设计出动态监测系统，可有效感知到虫害的数量。这些先进的技术应用于温室大棚中，便于用户及时进行病虫害防治，降低病虫害导致的损失，减少农药的施用量，提升农作物品质。