基于无线传感网络的自动结露控制系统-外文翻译

PAGEPAGE20本科毕业论文(设计)外文翻译题目:基于无线传感器网络的防结露温室监测及全自动化控制系统姓名:学院（部）:信息与工程学院专业:班级:学号:导教师:职称:2013年11月21日基于无线传感器网络的防结露温室监测及自动化控制系统摘要：温室作物叶表面上结露可引发真菌和细菌引起的疾病，从而影响农作物的生长。在本文中，我们提出了WSN（无线传感器网络）为基础的温室环境自动监控系统，以防止结露。该系统由采集数据的传感器节点，处理数据的数据库节点，以及调整温室内环境的驱动设备继电器节点和环境数据存储处理的服务器。使用Barenbrug公式用于计算在叶子上的露点，该系统用于防止作物表面结露，作为预防作物受病菌感染的一个重要因素。为此，我们构建了一个物理模型，类似于典型的温室，以验证我们的系统在控制结露方面的性能。关键词：温室；叶传感器；露点；防结露；传感器网络1引言为了增强温室种植的实践性，现已开始研究高质量、环境友好型的农业模式。近年来无线传感网络和微小传感器节点领域的发展为精细农业的出现提供了条件。精细农业主要专注于提供农作物生产、管理、产量等方面的信息[1,2]。国家农业研究工程院正在进行生物与环境状况测量和农业监控系统方面的研究。该课题研究在蝴蝶兰温室中除湿对空气温度和相对湿度的影响[3]。一项旨在通过把传感器网络引进农业领域来提高农业生产力的研究正在进行中。史笛潘尼射夫研究基于ＴＩＮＩ嵌入式网络服务器单元的网络嵌入式温室监控系统，从本地传感器或执行器网络收集数据并发送到互联网上[4]。周等人提出了一种基于ZigBee网状网络和基于事件控制技术相结合的应用体系结构[5]。阿霍宁使用无线传感网络监测环境和使用收集到的数据对网络进行评估[6]。康等人开发温室环境自动监测和控制系统。他们研究环境监测传感器节点和温室监控系统的发展[7]。Nielsen的工作在于开发和测试温室能量传递的计算机算法，他表示可以在不降低植物生长质量的情况下，避免在早高峰和晚高峰的能量消耗[8]。坎迪等设计一个复杂的嵌入式气候实时控制温室系统[9]。李等人设计一套温室环境远程控制系统[10]。阳等人设计嵌入式数据库用于温室温度和湿度的控制[11]。帕洛史科等人提出了基于事件的无线传感网络系统的气候控制温室[12]。罗那维多团队正在意大利南部与农业专家部署一个短期的覆盖无线传感网络的番茄温室[13]。实施温室环境监测和控制是很必要的，可以通过预防作物疾病来达到提高农业生产力的目的。当露点温度超过作物温度时，温室就开始结露了，与当时的相对湿度有很大关系。尤其在早上空气湿度高太阳出来时或者温室内湿度太高，温室内空气升温快，而作物升温慢。环境与作物之间的温差过大时就出现了结露现象。叶上的露珠扮演了一个引发作物疾病的重要角色，比如成为内丝白粉菌属增殖的培养基。预测露珠的生成、去除露珠对于温室作物生长是很重要。在此，我们希望结露预防系统，能够预测的露珠的产生的条件是否具备，能够根据周围环境温度和湿度以及叶片的温度值去除露珠的这样一个系统。2全自动结露控制系统本文提出了一种全自动结露控制系统，用来保持作物正常生长的适当湿度和温度并且通过控制结露现象来解决由叶片表面结露而引发的农业作物疾病。露点温度可根据传感器采集到的环境温度，相对湿度和叶面温度数据传到环境服务器中，利用Barenbrug公式[1]计算出来。2.1建立多个全自动结露控制系统图1是我们自动结露控制系统的整体系统图。它由传感器单元，管理单元和监控单元三个模块组成。安装在室内的传感器节点可以通过温度传感器、湿度传感器和叶表面温度传感器收集周围环境数据。收集到的数据通过无线模块传输到数据库节点，然后数据库节点通过串行通讯把传感器中的数据传输到环境服务器。传感器节点和数据库节点布置在温室内，一起组成了无线传感网络。环境服务器管理整个系统，所以它具备从传感器节点接收数据，处理数据，发送控制指令的功能。环境服务器还可以根据Barenbrug公式估算露点。从传感器收集到的数据，再经环境服务器做出决策和控制信号，这些正是一个经理想要得到的。通过温室环境服务器可以发送控制指令，使继电器节点驱动设备，例如换气扇，窗户和内部的循环风扇，调节温室内环境。处理过的数据被存储到数据库中，经理可以通过一些控制平台（笔记本电脑、PDA、台式电脑）在英特网或网络服务器对温室的状态进行监控。图1：系统整体框图注：MonitoringGroup:监测模块Laptop:手提电脑Smart-phone:智能手机Desktop:台式电脑Adjustment:调节模块RelayNode：继电器节点Window:窗户Fan:风扇Boiler:炉子ManagementGroup:管理模块BaseNode：基节点WEBserver:网络模块Date-Base:数据库EnvironmentServer:环境服务器SensorGroup传感器模块SensorNode：传感器节点AirTemperature：空气温度AirHumidity：空气湿度LeafTemperature：叶温RainSensor：下雨传感器2.2传感器节点设计在本系统中[14]，传感器节点接收从温度传感器、湿度传感器、叶面温度传感器和雨量传感器上采集到的数据，交给单片机（(MSP430MCU）处理，然后通过收发器（CC2420射频芯片）发送到继电器节点和电脑上。节点和传感器被设计成彼此隔开，以尽量减少传感器周围环境受传感器节点上的发出的热量的影响。MSP430单片机具有16位RISC结构，具有48KB的程序存储器和10KBRAM，可以同时快速处理多个传感器数据。CC2420收发器是支持2,400〜2,483.5MHz的频段的Zigbee射频芯片。运用DDDS方法通讯，支持O-QPSK调制和250Kbps的数据传输速率，这使得低功耗实时无线通信成为可能[15]。图2是传感器节点的框图和完成的传感器节点实物图。由处理数据的MSP430单元、CC2420无线传输单元、环境传感器、电源和天线组成。图2：传感器节点:框图和传感器节点实物图图3显示了电源电路框图。传感器节点的电源3.6V电池。用TK71730LDO为节点提供稳定的电源[16]。LDO由通晶体管和误差放大器组成。通晶体管是由PNPTR或PMOS组成，作为一个电压控制的电流源的工作。误差放大器的从输出接收反馈，当使输入电压或输出负载的变化时，仍能保持一个稳定的电压。图3：电源电路图需要细心注意的是传感器的选择，因为在实际温室栽培中它对于测量和控制环境影响作物生长方面有着举足轻重的地位。选择一个能够承受高温和高湿的适合温室环境和作物种植，在一个合适的范围内具有高灵敏度和可靠性的传感器很重要。SHT71被选作本系统的温度/湿度传感器[17]。它由一个的温度传感器和一个湿度传感器组合而成。它使用一个2.4V〜5.5V的低压直流电源，电流28μA。温度测量范围为从-40℃~120℃，测量误差0.5％和湿度测量范围0％~100％，误差3.5％。使用非接触式红外线传感器作为叶片温度传感器时，若叶子的温度变化非常小，则传感器的电流的变化也很微弱，这就传感器使得难以准确测量的叶子的温度。有一款由PhyTech有限公司开发接触式叶面温度传感器是很不错的的，但它有一个缺点是就是在韩国非常昂贵，并且很难买到。一个应用了电阻温度检测（RTD）技术的叶面温度传感器被设计出来，通过直接接触叶子的传感器精确地把叶面阻值变化转换成温度值变化[18]。RTD（PT1000）传感器的叶片温度测量范围-50℃~50℃，误差±0.3°C。图4是PT1000传感器和叶面温度传感器的温度特性曲线图。温度特性曲线图使用Matlab绘制，使用下面的数学式：-50℃~0℃：R(t)=R0(1+At+Bt2+C（t-100）t3)(1)0℃~50℃：R(t)=R0(1+At+Bt2)(2)其中：A：3.9085×10-3℃-1B：-5.775×10-7℃-2C：-4.183×10-12℃-4，R0：0℃时的电阻值，t:温度。图4：叶温特性曲线和传感器注：(横坐标为温度，纵坐标为电阻值)图5是无线模块的电路图。无线通信模块（CC2420，Chipcon公司）由一个2.4GHz的Zigbee芯片构成，它的低功耗和低成本很适合建设传感器网络。它使用O-QPSK调制DSSS（直接序列扩频）的方法和正弦半脉冲[19]。它有一个最大的传输速率为250Kbps。它有四个串行端口，分别是SI，SO，SCLK，CSN-33，16位的配置/状态寄存器，15个命令存储寄存器，和两个8位发送/接收FIFO寄存器。图5：CC2420电路图当温室环境数据超过预先设定的值，继电器节点会从数据库节点接收到操作信号，给相应的设备上电。220伏电源被提供到继电器节点，节点通过SFS5-5转换器获得5V输出电压和通过LM1085-3.3稳压器电路中得到3.3V节点电压。工作窗口，通风口和加热器的电源被由信号控制的HC3-1AT-5S继电器提供，继电器是HandoukCo公司制造的。当继电器节点从2.4GHz的偶极天线中接收到传感器节点的操作信号时，且电源和操作信号都为高电平时，它通过一个“与”逻辑把信号发送到继电器，控制继电器工作。图6是继电器节点的设计框图和其实物图。图6:继电器节点的设计框图和实物图本设计设计通过采用高性能HG2409PCL-SM2.4GHz的天线与传感器节点连接，实现了接收平稳的继电器操作信号的目的。稳定的电源对于传感器节点是必不可少的。对于所述继电器节点，它接收AC220V，使用SFS5_5芯片将其转换为直流5伏输出，并使用LM1085-3.3芯片为各个节点提供稳定的3.3V电源[20]。当3.3V电压和传感器操作信号同时通过74HC08与门时，操作信号被传到74LVC244缓存器中。74LVC244是一个八进制的缓存器，并具有传输功能当它接收到的信号后，并且可以截止反向流动的电流信号。信号通过八进制缓冲区发送到HC3-1AT-5S继电器为其提供电源。HC3型继电器比常规的继电器要轻的多，具有光滑的结构，而且灵敏高。2.3露点从环境传感器节点中收集来的环境温度和湿度，以及叶温，被用来计算出露点。把所收集的数据代入Barenbrug露点公式。计算得到的值是可靠的，误差范围在±0.4℃。0℃<T<60℃1％<RH<100％(3)0℃<Td<50℃其中：T：摄氏温度RH：相对湿度(4)Td：露点温度公式： (5)其中： (6)a=17.27，b=237.3℃(a，b为常数)2.3自动结露控制系统流程图图7是提出的自动结露控制系统的流程图。环境服务器利用从传感器节点得到的数据计算出来的露点温度然后与与叶面温度比较。在这个时候，当露点温度比叶温高，将会判断出环境有利于的结露的发生。我们使用计时器，设计的自动结露控制系统实验操作流量如下：Ⅰ利用收集到的数据计算出露点温度；Ⅱ拿计算出的露点温度与叶温比较；Ⅲ若叶温低于露点温度时，判断定时器是否启动。定时的时间间隔为操作执行时间，由 管理员设定。Ⅳ如果在步骤3中定时器1和定时器2没有被操作，用促动机操作内部的循环风扇。Ⅴ如果在步骤3中定时器1和定时器2有被操作，判断究竟哪个正在被操作Ⅵ当定时器1操作在第3步中完成，操作Timer2和外循环风扇。Ⅶ当它用安装在温室外雨水传感器判断是否下雨时，不要打开它的窗口。Ⅷ当第7步不执行时，可以通过打开的窗户调节温室内的温度和湿度，Ⅸ设备的运行情况和上述过程中的所有数据都存储在数据库中。图7：自动结露控制系统流程图3系统实现自动结露控制系统的性能通过制作的一个与实际温室内部环境相似的模型验证，如图8所示：图8：温室模型图9是一个GUI(图形用户界面)屏幕,用来显示温室环境自动结露控制系统获得和处理的的温室环境数据。从安装在模拟温室中的环境传感器那里收集到的数据被储存在数据库中，管理员可以通过GUI屏幕看到温室中的参数细节。一边通过收集到的数据计算出露点温度，一边通过传感器节点监测露珠的生成条件。安装在温室内的传感器每五秒钟采集一次数据。屏幕显示了两幅曲线图：一张是叶温和露点温度的关系图；另一张是显示各个温度传感器采集到的环境温度随时间变化的关系图。窗口(A)显示从1-4号环境传感器采集到的温湿度和叶温；窗口(B)显示通过温湿度、叶温计算出来的露点温度啊，好包含水蒸汽压力，水位报警和检查外面的雨；窗口(C)比较露点温度和叶温；(D)显示每个环境传感器数据的曲线。管理员可以通过GUI屏幕直接设定环境温室环境参数，控制设备运行。图9：用户显示界面(GUI)图10是从配备自动结露控制系统的模拟温室中获得的结果。实验环境如下：内部循环风机，换气扇，侧窗，天花板，热气循环机和加湿器被安装在温室模型。图10中的A部分显示了当我们创建结露的条件时的温室环境变化。我们维持内部的湿度超过80％，并利用加热器使温度迅速提高。该自动控制结露系统在模拟温室中的实验结果如下所示：Ⅰ在图10的部分B，可以看出，当露点温度高于叶片温度时，可以通过内部的循环风扇致动器使湿度降低；Ⅱ因为温室内露点温度高于叶片温度即使在上面所说的驱动循环风扇后，所以温室内的温湿度被打开的换气扇持续调节；Ⅲ因为在上面的步骤中可以看到即使在使用换气扇后，露点温度依然高于叶温，自动结露控制系统打开侧窗和天花板迅速降低温室环境中的温湿度，如在图10中的C部分。这表明我们的系统可以通过放置在在温室中的设备，持续控制的温室环境参数。本文提出的结露控制系统可以通过露珠生成条件，预测和防止温室环境结露。图10：试验结果4成果和展望在本文，我们设计并实现了一个系统，从中我们可以通过传感器了解温室环境、农作物生长状态，知道了优化农作物生长环境重在露点条件。一套使用了无线传感网络(WSN)的温室结露控制系统被设计出来，它应用露点条件来防止农作物表面结露，这对防止农业疾病起到了决定性作用。另外，通过应用自动结露控制系统，进行操作和监视这个被造出来的，与实际温室环境相似的模拟温室，来实现性能检验。它可以通过每隔一段时间向用户反馈温室环境和设备运行信息来应付特殊情况。未来的一个研究主题是这个系统中传感器，在真实温室中放置的最佳位置。为了将这个结露控制系统应用到实际温室中，我们不得不在真实环境中收集更多的数据，并不断完善该系统。另外，该系统的结构体系应得到更多的扩展，以适应在实际温室中可能发生的各种情况。致谢这项研究由韩国知识经济部（MKE）支持，ITRC（信息技术研究中心）的程序支持，国家IT产业促进局（NIPA）（NIPA-2011-（C1090-1121-0009））的监督。参考文献[1].Barenbrug,A.W.T.PsychrometryandPsychrometricCharts,3rded.;CapeandTransvaalPrintersLtd.:CapeTown,SouthAfrica,1974.[2].Lee,C.K.;Jung,I.G.;Sung,J.H.;Lee,B.Y.;Chung,S.O.;Park,W.K.ThecurrentstatusanalysisofprecisionagricultureresearchinUSAandJapan.J.KoreanSoc.Int.Agr.2005,17,133-140.[3].Kang,G.C.;Yon,K.S.;Ryou,Y.S.;Kim,Y.J.;Paek,Y.;Kang,Y.K.Developmentofarefrigeratory-baseddehumidifierforhumidityenvironmentcontrolingreenhouse.J.Biosyst.Eng.2007,32,247-255.[4].Stipanicev,D.;Marasovic,J.NetworkedEmbeddedGreenhouseMonitoringandControl.InProceedingsofthe2003IEEEInternationalConferenceonControlApplications,Istanbul,Turkey,23–25June2003;pp.1350-1355.[5].Zhou,Y.;Yang,X.;Guo,X.;Zhou,M.;Wang,L.ADesignofGreenhouseMonitoring&ControlSystemBasedonZigBeeWirelessSensorNetwork.InProceedingsoftheInternationalConferenceonWirelessCommunications,NetworkingandMobileComputing,Shanghai,China,21–25September2007;pp.2563-2567.[6].Ahonen,T.;Virrankoski,R.;Elmusrati,M.GreenhouseMonitoringwithWirelessSensorNetwork.InProceedingsoftheIEEE/ASMEInternationalConferenceonMechtronicandEmbeddedSystemsandApplications,Beijing,China,12–15October2008;pp.403-408.[7].Kang,B.J.;Park,D.H;Cho,K.R.;Shin,C.S.;Cho,S.E.;Park,J.W.AStudyontheGreenhouseAutoControlSystemBasedonWirelessSensorNetwork.InProceedingsoftheInternationalConferenceonSecurityTechnology,Sanya,China,13–15December2008;pp.41-44.[8].Nielsen,O.F.Climatecomputeralgorithmsforpeakshavingofgreenhouseheatingdemand.Comput.Electron.Agr.1995,13,315-335.[9].Candido,A.;Cicirelli,F.;Furfaro,A.;Nigro,L.Embeddedreal-timesystemforclimatecontrolinacomplexgreenhouse.Int.Agrophys.2007,21,17-27.[10].Li,X.;Sun,Z.;Huang,T.;Du,K.;Wang,Q.;Wang,Y.EmbeddedWirelessNetworkControlSystem:AnApplicationofRemoteMonitoringSystemforGreenhouseEnvironment.InProceedingsoftheIMACSMulticonferenceonComputationalEngineeringinSystemsApplications,Beijing,China,4–6October2006;pp.1719-1722.[11].Sun,R.-G.;Wan,Z.;Sun,D.-C.GreenhouseTemperatureandHumidityIntelligentControlSystem.InProceedingsofthe3rdWSEASInternationalConferenceonCircuits,Systems,SignalandTelecommunications,Ningbo,China,10–12January2009;pp.120-125.[12].Pawlowski,A.;Guzman,J.L.;Rodríguez,F.;Berenguel,M.;Sánchez,J.;Dormido,S.Simulationofgreenhouseclimatemonitoringandcontrolwithwirelesssensornetworkandevent-basedcontrol.Sensors2009,9,232-252.[13].Mancuso,M.;Bustaffa,F.AWirelessSensorsNetworkforMonitoringEnvironmentalVariablesinaTomatoGreenhouse.InProceedingsoftheIEEEInternationalWorkshoponFactoryCommunicationSystems,Torino,Italy,27–30June2006;pp.107-110.[14].Park,D.H.;Kang,B.J.;Cho,K.Y.;Shin,C.S.;Cho,S.E.;Park,J.W.;Yang,W.M.Astudyongreenhouseautomaticcontrolsystembasedonwirelesssensornetwork.WirelessPers.Commun.2009,56,117-130.[15].MixedSignalMicrocontroller.Availableonline:(accessedon24November2010).[16].LowDropoutVoltageRegulator.Availableonline:(accessedon24November2010).[17].HumidityandTemperatureSensor.Availableonline:(accessedon24November2010).[18].PlatinumResistanceTemperatureDetector.Availableonline:(accessedon24November2010).[19].CC24202.4GHzIEEE802.15.4/ZigbeeRFTransceiver.Availableonline:(accessedon24November2010).[20].SFS5SeriesAC-DCConverterCompactMiniatureMiniatureType.Availableonline:(accessedon24November2010).外文原文：OPENACCESSArticleWirelessSensorNetwork-BasedGreenhouseEnvironmentMonitoringandAutomaticControlSystemforDewCondensationPreventionDae-HeonParkandJang-WooPark*DepartmentofInformationandCommunicationEngineering,NationalUniversityofSunchon,Maegok315,Suncheon,Jeonnam,Korea;E-Mail:dhpark@scnu.ac.kr*Authortowhomcorrespondenceshouldbeaddressed;E-Mail:jwpark@scnu.ac.kr;Tel.:+82-61-750-3590;Fax:+82-61-750-3590.Received:5January2011;inrevisedform:28February2011/Accepted:21March2011/Published:25March2011Abstract:Dewcondensationontheleafsurfaceofgreenhousecropscanpromotediseasescausedbyfungusandbacteria,affectingthegrowthofthecrops.Inthispaper,wepresentaWSN(WirelessSensorNetwork)-basedautomaticmonitoringsystemtopreventdewcondensationinagreenhouseenvironment.Thesystemiscomposedofsensornodesforcollectingdata,basenodesforprocessingcollecteddata,relaynodesfordrivingdevicesforadjustingtheenvironmentinsidegreenhouseandanenvironmentserverfordatastorageandprocessing.UsingtheBarenbrugformulaforcalculatingthedewpointontheleaves,thissystemisrealizedtopreventdewcondensationphenomenaonthecrop’ssurfaceactingasanimportantelementforpreventionofdiseasesinfections.Wealsoconstructedaphysicalmodelresemblingthetypicalgreenhouseinordertoverifytheperformanceofoursystemwithregardtodewcondensationcontrol.Keywords:greenhouse;leafsensor;dewpoint;dew-condensationprevention;sensornetwork1.IntroductionEnvironmentally-friendlyhigh-qualityagriculturehasbeeninvestigatedinordertoimprovethefarmingpracticesingreenhouses.Recentdevelopmentsinthefieldofwirelesssensornetworksaswellasminiaturizationofthesensornodeshasallowedprecisionagriculturetoemerge.PrecisionSensors2011,113641agricultureconcentratesonprovidingthemeansforharvestinformation,workmanagementandgrowthinformation[1,2].TheNationalInstituteofRuralEngineeringconductsstudiesonmeasuringbiologicalandenvironmentalsituationsandthecropmonitoringsystems.TheresearchtopicsaretheeffectsofdehumidificationonairtemperatureandrelativehumidityinPhalaenopsisgreenhouses[3].Researchforimprovingagriculturalproductivitybyintroducingsensornetworktechnologiestothefieldofagricultureisinprogress.StipanicevstudiednetworkembeddedgreenhousemonitoringandcontrolbasedonaTINIembeddedWebserverunitwhichgathersandroutesdatafromlocalsensor/actuatornetworkstoaglobalnetwork-Internet[4].ZposedanarchitectureandapplicationofaZigBee-basedmeshnetworkcombinedwithevent-basedcontroltechniques[5].AhonenmonitoredtheenvironmentofagreenhouseusingaWSNandassessedthenetworkusingcollecteddata[6].Kangetal.developedanautomaticgreenhouseenvironmentmonitoringandcontrolsystem.Theystudiedthedevelopmentofenvironmentalmonitoringsensornodesandamonitoringsystemingreenhouses[7].Nielsen’sworkdealswiththedevelopmentandtestingofcomputeralgorithmsdesignedtospreadtheenergydemandofgreenhouses,andheshowedthatwithoutreductioninplantquality,itispossibletoavoidenergyconsumptionpeaksinthemorningandintheeveninghours[8].Candidoetal.describedanembeddedreal-timesystemforclimatecontrolinacomplexgreenhouse[9].Lietal.designedaremotemonitoringsystemforthegreenhouseenvironment.Theydealwiththesoftwareoftheembeddedwebremotemonitoringsystemforgreenhouseenvironments[10].Sunetal.designedanembeddeddatabasesystemfortemperatureandhumiditycontrolinthegreenhouse[11].Pposedevent-basedsystemsonwirelesssensornetworksforclimatecontrolinthegreenhouse[12].TheRinnovandogroupisworkingwithagriculturalexpertsonashort-termdeploymentofawirelesssensornetworkinatomatogreenhouseintheSouthofItaly[13].Greenhouseenvironmentmonitoringandcontrolisessentialtoimproveproductivitythroughpreventionofdiseasesinthecrops.Thedewcondensationphenomenonoccursinthegreenhousewhenthedewpointtemperatureishigherthanthetemperatureofcrops,anditisdeeplyrelatedtorelativehumidity.Especially,tooclosetosunrisewiththehighhumidityatdaybreakorwhenhumidityinsideagreenhouseistoohigh,thetemperatureinsideagreenhousegetstoriserapidlybutthetemperaturesofcropsriseslowly.Thusthehugedifferencebetweentheenvironmentaltemperatureandthecroptemperaturecausesthedewcondensationphenomenontooccur.ThedewdropsontheleavescanplayanimportantroleasaculturemediumthroughwhichdiseasessuchasLeveillulatauricaArnaudmayproliferate.Forecastingdewdropgenerationandremovingthedewdropsareimportantforgrowingcropsinthegreenhouse.Weproposehereinadewcondensationpreventionsystemthatisabletoforecasttheconditionsofdewcondensationgenerationandremovethedewdropsbasedonambienttemperatureandhumiditydata,aswellasleaftemperaturevalues.2.AutomaticDew-CondensationControlSystemThispaperproposesanautomaticdewcondensationcontrolsystemformaintainingproperhumidityandtemperatureincropcultivationandpreventingtheproliferationofdiseasesthatcanresultfromformationofdewonaleafsurface.ThetemperatureofthedewpointiscalculatedwithaBarenbrugSensors2011,113642formula[1]atanenvironmentalserverusingambienttemperatureandrelativehumidityaswellasleaftemperaturedatacollectedbysensors.2.1.BuildingBlocksofAutomaticDewCondensationControlSystemFigure1isoverallsystemdiagramofourautomaticdewcondensationcontrolsystem.Itiscomposedofasensorunit,amanagingunitandmonitoringunit.Thesensornodesinstalledinsideagreenhouseallowstheambienttemperatureandhumiditysensorandaleaftemperaturesensortocollectenvironmentaldata.Thecollecteddataaretransmittedwirelesslytothebasenodes,andthebasenodestransmitdatafromeachsensortotheenvironmentserverthroughserialcommunications.Sensornodesandbasenodesaredeployedinsidethegreenhousetomakeupthewirelesssensornetwork.Theenvironmentservermanagestheentiresystem,soithastoreceivethedatafromtherelaynodes,processitandsendoutthedecisionandcontrolsignals.TheenvironmentalservercanalsoestimatethedewpointconditionswiththeBarenbrugformula.Togetherthedatacollectedfromasensorandthedecisionandcontrolsignalsprocessedandtransmittedbytheenvironmentalservercanprovidetheenvironmentalsettingsthatafacilitymanagerwants.Therelaynodescanrundevicessuchasventilationfans,windowsandinternalcirculatingfans,whichareabletoadjusttheenvironmentofthegreenhouse,throughcontrolsignalssentfromthegreenhouseenvironmentserver.Thedataprocessedintheenvironmentserverarestoredinadatabase,andthegreenhousestateinformationismonitoredandcontrolledfromsomeplatform(laptopPC,PDA,desktopPC)beingusedbyamanagerthroughtheInternetorawebserver.Figure1.OverallSystemDiagram.2.2.SensorNodesDesignSensornodesdesignedinthissystem[14]receivemeasureddatafromtemperature,humidity,leaftemperatureandrainsensors,processthedatawithamicroprocessor(MSP430MCU)andtransmittheSensors2011,113643datatoaPCandrelaynodesusingatransceiver(CC2420RFchip).Nodesandsensorsaredesignedtobeseparatefromeachothertominimizetheeffectofheatemittedfromnodesonsensors.TheMSP430microprocessorhasa16bitRISCstructureandhas48KBofprogrammemoryand10KBRAM,whichcanhandlemultiplesensordatasimultaneouslywithhighspeed.TheCC2420transceiverisaRFchipsupportingZigbeethatworksinthe2,400~2,483.5MHzfrequencyband.CommunicationismadebyDDDSmethod,supportingO-QPSKmodulationand250Kbpsdatarate,whichmakeslow-powerreal-timewirelesscommunicationpossible[15].Figure2showsablockdiagramofsensornodeandtheas-manufacturedsensornode.ItiscomposedoftheMSP430unitfordataprocessing,CC2420fordatawirelesstransmission,environmentalsensor,powersupplyandantenna.Figure2.Blockdiagramofthesensornodeandtheas-manufacturedsensornode.Figure3showsthepowersupplycircuitdiagram.Thepowersupplyforthesensornodeusesa3.6Vbattery.ATK71730LDOisusedtosupplystablepowertothenodes[16].TheLDOconsistsofapasstransistoranderroramplifier.ThepasstransistoriscomposedofaPNPTRorPMOS,andworksasavoltage-controlledcurrentsource.Thee