طراحی و پیاده‌سازی یک سیستم پایش از راه دور گلخانه مبتنی بر وب و با استفاده از پروتکل Zigbee و شبکه ارتباطی GSM

روش‌های هوشمند در صنعت برق

مقاله 8، دوره 5، شماره 19، آذر 1393، صفحه 71-79   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

عبدالحمید طباطبایی‌فر¹؛ محمدعلی شفیعیان^{* 2}؛ حامد بنی زمان³؛ سید علی تراب جهرمی⁴

¹مربی – گروه علوم پایه، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد جهرم

²کارشناس ارشد - دانشکده برق و کامپیوتر، دانشگاه شیراز، واحد بین‌الملل

³دانشجوی دکترا /دانشگاه یزد

⁴کارشناس - دانشکده برق و کامپیوتر، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد جهرم

چکیده

در گلخانه‌های امروزی، اندازه‌گیری پارامترهای مختلف محیطی به منظور پایش، کنترل و خودکار نمودن مناسب گلخانه، امری ضروری است. پایش و ارسال داده‌ها به وسیله سیم می‌تواند به سیستمی گران و با انعطاف‌پذیری کم منجر گردد. از آنجایی‌که شبکه حسگر بی‌سیم یک سیستم توزیع‌شده و متشکل از گره‌های حسگر بی‌سیم با اندازه کوچک مجهز به آنتن رادیویی و یک یا چند حسگر می‌باشد، استفاده از این نوع شبکه‌ها انتخابی ارزان برای ساخت یک سیستم پایش و کنترل می‌باشد. در این مقاله به معرفی و پیاده‌سازی یک سیستم هوشمند مبتنی بر شبکه حسگر بی‌سیم و با استفاده از ماژول‌های Xbee خواهیم پرداخت. در سخت‌افزار سری 2 ماژول Xbee از میکروتراشه‌های Ember Networks استفاده شده است که این امر امکان استفاده از جنبه‌های گوناگون یک شبکه مش مبتنی بر پروتکل Zigbee را فراهم می‌کند. در این سیستم، همه داده‌های جمع‌آوری شده از حسگرها، در قالب بسته‌های GPRS و از طریق شبکه ارتباطی GSM به یک مرکز کنترل دوردست ارسال می‌شوند و در یک نرم‌افزار پایش، قابل مشاهده هستند. سیستم پیشنهادی از توان مصرفی پایین و مدارهای راه‌انداز ساده و ارزان برخوردار است. علاوه بر این، سیستم پیشنهادی قابلیت پشتیبانی از انواع مختلف حسگرهای آنالوگ و دیجیتال را دارا می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

شبکه حسگر بی‌سیم؛ گلخانه؛ پروتکل ZIGBEE؛ پایش گلخانه؛ دما

مراجع

[1] J.H. Hwang, H. Yoe, "Paprika greenhouse management system for ubiquitous agriculture", Proceeding of the IEEE/ICTC, pp. 555 - 556, 2010.

[2] J.A. Ferre, A. Pawlowski, J.L. Guzm´an, F. Rodr´ıguez, M. Berenguel, "A wireless sensor network for greenhouse climate monitoring", Proceeding of the IEEE/IB2Com, pp. 1-5, 2010.

[3] T. Ahonen, R. Virrankoski, M. Elmusrati, "Greenhouse monitoring with wireless sensor network", Proceeding of the IEEE/ASME, pp. 403-408, 2008.

[4] W. Weihong, C. Shuntian, "Application research on remote intelligent monitoring system of greenhouse based on ZigBee WSN", Proceeding of the IEEE/CISP, pp.1-5, 2009.

[5] S.E. Yoo, J.e. Kim, T. Kim, S. Ahn, J. Sung, D. Kim, "A²S: Automated agriculture system based on WSN", Proceeding of the IEEE/ISCE, pp. 1-5, 2007.

[6] LiliMa, JianweiJi, ChaoxingHe, "The study of greenhouse temperature modeling based on fuzzy neural network", Proceeding of the IEEE/ICEEE, pp. 1-4, Henan, Nov. 2010.

[7] D. Kolokotsa, G. Saridakis, K. Dalamagkidis, S. Dolianitis, I. Kaliakatsos, "Development of an intelligent indoor environment and energy management system for greenhouses", Energy Conversion and Management, Vol. 51, pp. 155–168, Jan. 2010.

[8] N. Bennis, J. Duplaix, G. Enéa, M. Haloua, H. Youlal, "Greenhouse climate modelling and robust control", Computers and Electronics in Agriculture, Vol. 61, pp. 96–107, May 2008.

[9] P.M. Ferreira, E.A. Faria, A.E. Ruano, "Neural network models in greenhouse air temperature prediction", Neurocomputing, Vol. 43, pp. 51-75, March 2002.

[10] R. Linker, I. Seginer, P.O. Gutman, "Optimal CO₂ control in a greenhouse modeled with neural networks”, Computers and Electronics in Agriculture, Vol. 19, pp. 289-310, 1998.

[11] Fathi Fourati, M. Chtourou, "A greenhouse control with feed-forward and recurrent neural networks", Recurrent Neural Networks Simulation Modelling Practice and Theory, Vol. 15, pp. 1016–1028, Sep. 2007.

[12] H.U. Frausto, J.G. Pieters, "Modelling greenhouse temperature using system identifcation by means of neural networks", Neurocomputing, Vol. 56, pp. 423–428, Jan. 2004.

[13] A.E. Ruano, E.M. Crispim, E.Z.E. Conceição, M.M.J.R. Lúcio, "Prediction of building’s temperature using neural networks models", Energy and Buildings, Vol. 38, pp. 682–694, June 2006.

[14] H. Liu, Z. Meng, S. Cui, "A wireless sensor network prototype for environmental monitoring in greenhouses", Proceeding of the IEEE/WICOM, pp. 2344 - 2347, Shanghai, Sep. 2007.

[15] X. Li, Z. Sun, T. Huang, K. Du, Q. Wang, Y. Wang, "Embedded wireless network control system: an application of remote monitoring system for greenhouse environment", Proceeding of the IEEE/IMACS, Beijing, China, pp. 1719 - 1722, Oct. 2006.

[16] A. Rahali, M. Guerbaoui, A. Ed-dahhak, Y.E. Afou, A. Tannouche, A. Lachhab, B. Bouchikhi, "Development of a data acquisition and greenhouse control system based on GSM", International Journal of Engineering, Science and Technology, Vol. 3, pp. 297-306, 2011.

[17] R. Faludi, Building Wireless Sensor Networks, First Edition ed.: O’Reilly Media, 2010.               

[18] K. Sohraby, D.M.T. Znati, Wireless sensor networks: technology, protocols, and applications: John Wiley & Sons, 2007.