智能农业无线监控系统方案

　　智能农业无线监控系统是一种结合了计算机自控技术、智能传感技术等高科技手段的资源节约型高效设施农业技术，它主要是根据环境的温度、湿度、二氧化碳含量、光合有效辐射以及土壤状况等因素，来控制温室内的各项指标，以创造出适合作物生长的最佳环境。很显然如何能够准确、稳定、方便的得到这些环境信息就成为整套系统的关键。随着近几年短距离无线通信的发展，新兴的无线传感网技术为智能温室系统中的传感环节提供了有力的技术保障。

　　北京威讯紫晶科技有限公司现为北京中关村物联网产业联盟理事单位，依靠多年来在短程无线通信标准、芯片和传感网技术领域的积累，独立研发了支持大规模自组织、具有同步功能的、低功耗的无线传感网络的协议栈USSN（Ultra-Scale SensorNetworks）。USSN是指由若干节点通过无线方式互相连接成的网络。网络中任意一点的数据都可以被其他邻近的节点转发。数据转发可以扩大网络覆盖范围。终端节点数据通过网络传递后汇集到网关，再由网关通过其他通讯协议和方式传送给上位机，如图所示图：威讯紫晶以USSN技术为基础，结合了多种农业生产的需求，开发了具有自主独立知识产权的智能农业无线监控系统，能够提供全天候、无人看守、免维护且不依赖电源的无线监控服务。

　　系统架构：

　　整套系统由无线数据采集器、无线开关控制器、无线数据网关（可多个）、PC和网络服务器（可选）组成，结构如下图。网关与采集器和控制器采用USSN传感网技术进行无线连接，每个网关下面可同时连接上百个终端设备，且所有终端自动组网，同步工作。网关与PC或网络服务器则通过以太网或移动通讯网络连接。网关在系统中处于核心地位，所有传感器采集的数据都要汇集到网关中，所有对终端的控制指令也都要通过网关向下发送。网关内置了强大的操作系统，可对网络和数据进行维护和储存。PC机通过网线或局域网直接登陆网关后，可进行系统设置、采集网络管理、查看数据、绘制图表、导出数据等操作。网关同时具备远传能力，通过局域网或3G将所有的配置数据和采集数据一并传到网络服务器上，此种模式支持多用户同时登陆网络服务器对网关的数据进行查看。

　　系统功能描述：

　　无线数据网关和网络服务器都提供了功能强大，且界面友好的软件。用户根据不同操作权限登陆网关或网络服务器后，可进行系统设置、采集网络管理、查看数据、绘制图表、导出数据等操作。

　　1） 系统监控

　　所有用户登陆后都可对传感网内所有在网传感器的实时数据进行查看，并支持分类查看和检索的功能，针对选定的节点，系统可绘制曲线，方便用户研究数据短期趋势变化。

　　在查看历史数据方面软件也提供了很好的筛选功能，方便用户准确的掌握传感器数值变化，并可以用绘制曲线的方式进行趋势的研究，如下图。

　　2） 设备管理

　　在此界面下用户可对无线传感网内的所有节点的认证、组网、拓扑结构和个性化信息进行管理。此部分是网关的核心，也是整套无线监控系统的核心，只有所有的无线采集器和控制器正常的组网后，数据上传和控制操作才能实现。

　　3） 报警管理

　　在报警管理模块中，用户可以单独对某个采集器或批量对同类型的采集器进行报警的设置，内容包括数值上下限、是否开启报警功能、发送报警短信的手机号码以及报警的电子邮件地址。当有传感器超过预设的限定值时，在监控界面上会以红色对该节点进行标示，同时按照预设的报警方式进行报警。软件会对所有的报警进行记录，方便用户查看。

　　4） 数据维护

　　软件提供数据维护的功能，其中包括所有传感器数据的导出备份，网关设置的导入导出，网络配置的导入导出等等。

　　5） 控制管理

　　软件支持手动和自动两种方式对开关控制器进行控制。手动模式下，用户可通过界面上的按钮对如卷膜机、卷帘机、风机等设备进行开关控制。在自动模式下，系统将按照用户预先设定的策略对所有的设备进行控制。用户可以根据需求自己定义组合条件的控制策略。

　　6） 系统设置

　　在系统设置模块中，用户可对网关工作模式进行设定，决定网关是否要与公网服务器进行通讯和数据上传。另外用户可在此模块中，对诸如网关的局域网IP地址、动态域名解析、WIFI等与网络连接有关的参数进行配置。

　　系统特点：

　　系统采用 3G+USSN 的全无线架构，无需布线施工，维护成本低

　　USSN 无线传感器网络技术符合IEEE802.15.4C 国际标和CWPAN 国家标准，绿色、环保、无辐射

　　USSN 传感网具有全网同步的超低功耗特性，节能的传感器节点使用普通电池供电可工作1 年以上

　　网络自动负载均衡，网络内所有无线节点功耗可评估，且功耗相仿

　　自动组网、自维护、网络连接可视，全天候稳定运行，无需人工干涉

　　所有的无线采集器安装简便，即插即用，可以任意改变安装位置，不受线缆的束缚

　　良好的网络扩展能力，随意增加和减少采集终端数量，同一网络中可支持几百个采集器和控制器

　　跳频和加密认证机制，保证系统安全可靠运行

　　管理方式多样，用户可通过直接访问网关或网络服务器对所有的监控进行管理

　　管理软件界面友好，且功能强大，保证数据的记录、分析及时准确，系统稳定可靠

　　无线传感网独立工作，无需缴纳任何费用，多采集器数据统一通过一个网关发送，节省 3G 流量费。