用于测量温室植物物理参数的雾网络

摘要： 温室是一种非常有效的种植匹配方法，已在多个国家助力实现粮食自给。温室内植物需通过化学物理参数的调控才能实现最佳生长，因此必须持续监测其生长状况。部分监测报告已实现线上化，以便在植物出现异常时能最快提供解决方案。但在线监测仍依赖网络基础设施，而这类设施存在诸多局限，导致许多农田的温室无法接入互联网进行监测。大量传感器节点的使用还会降低可用宽带网络的性能表现，从而影响监测效果。 本研究提出采用雾网络方案，通过WIFI网络连接传感器节点与本地雾服务器。所构建的传感器节点搭载WIFI-微控制器ESP8266系统芯片，通过WIFI网络向雾服务器传输温度、相对湿度和光照强度等数据采集信息。研究通过对比云网络方案，测试了所用传感器参数的准确性与网络性能。测试结果显示：温度参数的平均绝对百分比误差(MAPE)为1.3%，湿度1.9%，光照强度0.6%。实践证明雾网络对服务器接收测量数据的误差值影响甚微。 相较于云网络，雾网络使用WIFI时所需的网络带宽显著更低——使用雾网络平均仅需253比特/秒，而云网络需要1276比特/秒。实验表明，雾网络的数据传输速度高达471毫秒，远超互联网网络的1349毫秒。即便传感器节点数量增至5个，该传输速度仍未受显著影响。