摘 要：要保证农作物在温室里健康的生长就必须将影响它们生长的环境因素给排除，温湿度、光照强度、二氧化碳浓度等因素影响着农作物的生长。本文通过对比国内外温室环境监控系统，着重研究利用ZigBee技术实现对温室环境信息实时监控的系统，系统以传感器节点、通信软件和监控系统软件实现系统的数据采集、数据传输层、数据处理层和信息发布。

关键词：ZigBee；环境因素；传感器

1 国内外现状分析

在农作物生长过程中，空气中的温度、湿度、光照强弱及环境温度和湿度、二氧化碳浓度等环境因素影响着农作物的生长和生产量，因此控制这些因素需要提取空气和环境中含有这些因素的数值，才能精确的和有效的控制空气和环境中这些环境因素，从而保证农作物在正常的环境下生长及提高农作物的产量。在旧的农业生长过程中，这些因素主要靠目测和经验等这些手段来检验，缺少正真的数据，这些因素大大限制了农业的发展，还影响农作物的生长质量，使我国的农业生产长期处于低水平层次。

1.1 国内现状

目前温室环境控制系统主要针对温度和湿度控制进行研究：有采用模糊控制方法，通过建立模糊控制系统模型和对模糊控制器的设计，引入解藕参数，实现系统的温湿度解耦控制，提高了温湿度控制的精度；有针对温室气候控制方法中温湿度之间的耦合作用，提出以温度控制为主、湿度控制为辅的控制策略，并建立两变量输入、三变量输出的控制主回路和补偿回路模糊控制系统，从而为温湿度控制提供了一种行之有效的方法；有采用逆系统方法对温室环境非线性系统进行了解耦和线性化，同时对随机的扰动进行补偿，采用PDF控制算法和Smith预估补偿对线性化后的系统进行了综合校正，在选择校正后闭环系统的参数时考虑了非线性系统解耦的要求；有通过对历史温室环境数据的合理分析，将温室的温度控制模型近似为一阶惯性加时滞环节；有基于该温度近似模型，采用时间为权误差积分指标最优的参数，自整定公式来整定PID控制器参数，将整定后的PID控制器应用于温室控制；有通过数据挖掘，利用采集的温室内、外温度及室内湿度数据对温室状态进行分类，提出一种基于各类别中的温室温、湿度变化率相关性进行模糊解耦控制；有考虑开关设备组合作用下温室测控系统的非线性动态特性，提出结构简单、不需复杂数值计算的离散预测模型，对设备组合进行滚动优化预测控制，大大简化温室测控系统预测控制算法的复杂性，缓解了测控系统分布大时滞问题。

1.2 国外现状

国外的温室环境起步较早，温室环境控制经过多年的发展，控制性，提出结构简单、不需复杂数值计算的离散预测模型，对设备组合进行滚动优化预测控制，大大简化温室测控系统预测控制算法的复杂性，缓解了测控系统分布大时滞问题。随着用于温室环境控制的作物模型的研究，研究人员将温室物理模型和作物模型结合起来，以实现温室的高效生产：有进行模拟研究确定温室二氧化碳施肥的优化措施，其方法是在建立一系列函数（作物生长函数、温室函数、设备函数及成本函数）之后，进行数值寻优得到不同温光水平下最优的二氧化碳施肥量，并给出一系列图表用于指导实际二氧化碳施肥操作管理；有利用作物的光合作用和蒸腾作用进行温室内短期的优化与控制，利用有效积温的原理进行温室的长期的优化与控制，将短期优化和长期优化相结合，实现了以经济最优为目标的温室环境控制；有利用作物的光辐射吸收、叶片的光合作用和呼吸作用预测模型建立了温室环境控制系统，根据自然光照来控制温室内的温度，系统在节省能源和由于光照减弱而导致的作物产量降低之间取得了很好的平衡。国外进行温室环境监控时，已经考虑到农作物与环境的相互作用机制，同时考虑到作物动态响应与环境动态响应的时间尺度不一致。

2 ZigBee协议简介

2.1 技术说明

ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用。简单的说，ZigBee是一种高可靠的无线数传网络，类似于CDMA和GSM网络。ZigBee数传模块类似于移动网络基站。通讯距离从标准的75m到几百米、几公里，并且支持无限扩展。ZigBee是一个由可多到65000个无线数传模块组成的一个无线数传网络平台，在整个网络范围内，每一个ZigBee网络数传模块之间可以相互通信，每个网络节点间的距离可以从标准的75m无限扩展。

2.2 技术特点

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