现代通信技术在温室中应用

1、编号（学号）：201213016 朔州职业技术学院毕 业 论 文 现代通用技术在温室中的应用 学生姓名： 刘 帆 专 业： 供用电技术 指导教师： 曹 文 豪 2014年 12 月朔州职业技术学院毕业论文任务书专 业： 供用电技术 姓 名： 刘 帆 毕业设计题目：现代通信技术在温室中的应用 指导教师姓名： 曹 文 豪 系（教研室）主任签字： 年 月 日内容和要求：内容：现代通信技术的概述 现代通信技术的发展现状及前景 温室农业的发展现状及前景 有线通信技术在温室中的应用 无线通信技术及在温室中的应用 要求： 1. 收集并阅读与论文选题相关的专著至少2部，近十年间尤其是五年来的相关论文至少10篇

2、； 2. 要求本人单独完成并且原创，杜绝抄袭拼凑； 3. 写作程序上，按照学院规定的毕业论文环节教学程序进行，不得先完成论文再补办手续； 4. 形式上，要严格遵守学术规范和相关体例，不得存在章法、技术性错误； 5. 内容上，鼓励学术创新，但注意观点的合理性、论文的逻辑性，避免论据与论点的脱节及结论的唐突。 指导教师签字： 年 月 日朔州职业技术学院 毕业论文评语专业：供用电技术 姓名： 刘 帆 学 号： 201213016 题目： 现代通信技术在温室中的应用 答辩委员会评语：建议成绩： 答辩委员会主席(签字)： 年 月 日朔州职业技术学院毕业论文评语专业： 供用电技术 姓 名： 刘 帆 学 号

3、： 201213016 题目： 现代通信技术在温室中的应用 指导教师评语：建议成绩： 指导教师(签字)： 年 月 日朔州职业技术学院2015届毕业目录摘要2关键词.2引言3一、 现代通信技术的概述.3（一） 现代通信技术的基本内容.3（二） 现代通信技术对社会、经济的作用.4二、 现代通信技术的发展现状及前景.5（一） 无线通信技术的发展现状.5（二） 现代通信技术的发展前景.5三、 温室农业的发展现状及前景.6（一） 温室农业发展中存在的问题及建议.7（二） 温室农业的发展水平.7四、 有线通信技术在温室中的应用.9（一） 有线通信技术及在温室中的应用.9（二） 现场总线技术.10（三） 局

4、域网.10（四） 电力线传输技术.11五、 无线通信技术及在温室中的应用.11（一） 短距离传输.12（二） 长距离传输.13六、总结.13浅析数据采集系统的发展与应用摘要在计算机广泛应用的今天，数据采集在多个领域有着十分重要的应用。它是计算机与外部物理连接的桥梁。在工业、工程、生产车间等部门，尤其是在对信息实时性能要求较高或恶劣的数据采集中更突出其应用的必要性。数据采集是对一个或多个信号获取对象信息的过程。数据采集器是一种具有实验室或现场进行实时数据采集、自动存储记录、信号预处理、即时显示、即时状态分析、自动传输等功能的自动化设备。本文主要介绍了数据采集系统的最新发展、系统并行串行总线接口、

5、系统通信的新技术、国内外常用的数据采集器及不同采集器的特点和存在的问题。在此基础上，介绍了数据采集监控系统在几个不同领域应用的实例。关键词：数据采集系统 数据采集器 工业通信引言纵观通信技术的发展，可分为以下三个阶段：第一阶段是语言和文字通信阶段。在这一阶段，通信方式简单，内容单一。第二阶段是电磁通信阶段。1837年，莫尔斯发明电报机，并设计莫尔斯电报码。1876年，贝尔发明电话机。这样，利用电磁波不仅可以传输文字，还可以传输语音，由此大大加快了通信的发展进程。1895年，马可尼发明无线电设备，从而开创了无线电通信发展的道路。第三阶段是电子信息通信阶段。从总体上看，通信技术实际上就是通信系统和

6、通信网的技术。通信系统是指点对点通所需的全部设施，而通信网是由许多通信系统组成的多点之间能相互通信的全部设施。从国外通信技术的发展看，大约从70年代开始，通信即进入了现代通信的新时代，现代通信的多项技术发展处在方兴未艾之中。目前，现代通信已由原先单纯的信息传递功能逐步深入到对信息进行综合处理，如信息的获取、传递、加工等各个领域。特别是随着通信技术的迅速发展，如卫星通信、光纤通信、数字程控交换技术等的不断进步，以及卫星电视广播网、分组交换网、用户电话网、国际互联网等通信网的建设，通信作为社会发展的基础设施和发展经济的基本要素，越来越受到世界各国的高度重视和大力发展。一、 现代通信技术的概述 通信

7、技术和通信产业20世纪80年代以来发展最快的领域之一。不论是在国际还是在国内都是如此。这是人类进入信息社会的重要标志之一。通信就是互通信息。从这个意义上来说，通信在远古的时代就已存在。人之间的对话是通信，用手势表达情绪也可算是通信。以后用烽火传递战事情况是通信，快马与驿站传送文件当然也可是通信。现代的通信一般是指电信，国际上称为远程通信。（一）现代通信技术的基本内容现代通信技术，一般是指电信，国际上称为远程通信。 随着电信业务从以话音为主向以数据为主转移，交换技术也相应地从传统的电路交换技术逐步转向给予分株的数据交换和宽带交换，以及适应下一代网络基于IP的业务综合特点的软交换方向发展。 信息传

8、输技术主要包括光纤通信，数字微波通信，卫星通信，移动通信以及图像通信。 纵观通信的发展分为以下三个阶段：第一阶段是语言和文字通信阶段。在这一阶段，通信方式简单，内容单一。第二阶段是电通信阶段。1837年，莫尔斯发明电报机，并设计莫尔斯电报码。1876年，贝尔发明电话机。这样，利用电磁波不仅可以传输文字，还可以传输语音，由此大大加快了通信的发展进程。1895年，马可尼发明无线电设备，从而开创了无线电通信发展的道路。第三阶段是电子信息通信阶段。从总体上看，通信技术实际上就是通信系统和通信网的技术。通信系统是指点对点通所需的全部设施，而通信网是由许多通信系统组成的多点之间能相互通信的全部设施。而现代

9、的主要通信技术有数字通信技术，程控交换技术，信息传输技术，通信网络技术，数据通信与数据网，ISDN与ATM技术，宽带IP技术，接入网与接入技术。（二）现代通信技术对社会、经济的作用随着信息化社会的发展，通信技术正发生着百年未遇的巨大变化。现代通信技术作为代表现代社会发展的重要标志。目前已由原先单纯的信息传递功能逐步深入到对信息进行综合处理，如信息的获取、传递、加工等各个领域。1、通信技术的社会作用科学技术是第一生产力，既然是生产力，就会对社会的方方面面有决定作用。当然在强调技术对社会的决定作用时，不能片面夸大技术的作用。技术不能简单的、直接的、唯一的决定社会生活。技术是整个社会大系统的组成部分

10、，与社会的政治、经济、文化生活紧密相关。列宁对科学技术的社会作用也给予了极高的评价，在他看来，技术进步“也是其他一切进步的动因，前进的动因”。2、通信技术的经济作用通信业是个高技术行业，技术对产业的贡献率很高。技术的进步也使得制造成本、维护成本下降，低廉的价格吸引到了更大的消费群，消费的总量在上升。良好的市场前景还使得各大厂商加大投入进行研发生产，以上这些都使得通信业的规模不断扩大。现代通信技术的发展为企业交易提供了更广阔的平台，同时也大大降低了交易成本，推进了社会经济的进一步发展。二、现代通信技术的发展现状及前景社会和市场的需求是刺激技术发展的原动力，对于信息技术的发展,市场同样起着举足轻重

11、的推动作用。随着社会的发展，特别是近年来全球经济的发展，信息在社会生活中的地位越来越重要。以往那种单一、低效的信息传输方式以难以满足社会的需求，人们不仅要求所获取的信息数量更多、质量更好，还要求获得信息的手段更加方便、快捷，并能对信息系统实现实时、交互控制。社会与市场的这种需求再加上现代计算机技术的发展，对现代通信技术的发展起到了举足轻重的促进和导向作用。（一）无线通信技术的发展现状无线通信现状另一非常活跃的通信技术当属，无线通信技术了。无线通信技术包括了移动通信技术和无线局域网（WLAN）技术等两大主要方面。无线局域网可以弥补以光纤通信为主的有线网络的不足，适用于无固定场所，或有线局域网架设

12、受限制的场合，当然，同样也可以作为有线局域网的备用网络系统，给人们的生活工作带来了很大的方便与快捷。（二）现代通信技术的发展前景基于现代通信技术的发展现状，再考虑到市场需求的导向作用，未来通信技术的发展将具备以下特点：从点到点通信向多点间通信发展：传统的点到点间的通信方式，将难以满足未来市场发展的需求，而实现多点间的通信，如电话会议系统等，将是未来通信技术的一大特点。双（多）向控制：通信系统的交互性将表现的更充分，参与通信的任何一方都可发出控制请求并得到系统的响应。实时性：随着CPU的运行速度、交换设备的信息转换速度、信源的编解码速度、信道传输速度以及信道容量的提高，通信系统的实时性将得到极大

13、提高。多元化立体信息的通信：人类从自然界获取信息靠的是视、听、嗅、触、味觉，而当前的通信系统只能满足人们的视听感觉。未来市场的需求必定会现代信息通信技术提出更高的要求，要求它提供的信息更接近于自然信息源。信息再现的仿真化：通信系统传输的信息在到达目的地后，需要以数据、文本、图像、声音等形式恢复再现，以目前通信系统中普遍使用的显示器、喇叭等配置，其恢复的视场、声场与真实环境相去甚远，而近年来以虚拟现实技术建立的仿真系统，却可达到很高的模拟真实环境水平。因而，未来通信系统在实现信息重现时，高仿真度也将是其一大特点。三、温室农业的发展现状及前景随着科技的进步，原有农业种植方式已经不能满足社会发展的需

14、要，必须对传统的农业进行技术更新和改造。经过多年的实践，人们总结出一种新的种植方法，即“用人工设施控制环境因素，使作物获得最适宜的生长条件，从而延长生长季节，获得最佳的产品”，这种农业生产方式被称为温室农业。温室作为农业生产中现代化程度较高的重要领域，随着技术的发展，对管理水平也提出了较高的要求。温室环境信息的获取与传输技术以及在线监测需要运用适宜的现代通信手段来实现。（一） 温室农业发展中存在的问题及建议1、存在的问题科技含量低。中国的温室产业以传统经验为主，距离数量化、指标化的要求还有相当大的差距，温室环境控制系统还不够完善。环境调控技术与设备落后，缺乏理论基础与量化指标。大部分温室所能进

15、行的环境调控手段仅限于通风和避风。遇到寒流或连阴（雪）天，光照不足失去热源和光源时，室内光照、温度、湿度都会出现不适合植物生长的逆境，轻则减产，重则绝收。2、发展建议建设温室产业科技创新体系。发展温室必须以科技创新为依托，没有科技含量或科技含量低的温室产业将无法确保温室产业得到有效的发展，其经济效益也是相当有限的。把现代通信技术应用到温室发展中来。信息的远程采集、实时处理与控制为温室产业进一步向集约化、规模化方向发展提供了巨大帮助，通信技术的发展集成了温室环境控制系统，用来监测温室内外环境参数、营养液参数和系统状态参数，有效解决了控制温室需亲临现场的问题。为现代温室农业的发展注入了新的活力，使

16、得温室农业的发展走上了新的台阶。（二）温室农业的发展前景目前我国及国际上其它国家的温室技术发展格局也大多是以矩形或长程形为特征的温室或大棚，大棚分为单架拱棚与日光温室，有用钢构建的也有用竹木搭建的，还有更为先进行联栋温室与玻璃温室，这些温室都是因需要与气候而选择制作的。在国内外的现代农业生产中发挥了巨大的作用，采用温室技术打破季节限制，发挥了人为可调化的小气候创造优势，进行农产品，特别是瓜果蔬菜的周年反季或高产优质生产。那么温室的发展是不是就是上述的沿袭与改进呢，有没有更为先进与创新的温室模式或科学设计呢？根据温室的构建原理及生产作用，这里向大家提出一种新型的代表未来发展方向的温室新设计与新趋

17、势。 这种温室叫圆顶温室或者穹顶温室，其形状为圆形，其空间为短程的半圆空间，比距形的长程温室有更大的温室表面积与内含空间，具有比长程的矩形温室有更高的空间利用率与更优化的温室效应，而且在环境的调控上及利用的灵活性上具更大的优势。如：（1）、如细胞的半圆型的天穹设计，具有更大的表面采光性，可以吸纳更多的光照与太阳能源。 （2）、由规则的等边三角形构造并形成穹顶，具有类似金字塔的能量效应，与自组织调控性。 （3）、是一个相对封闭的气候调控空间与生态气候室，用于栽培植物或生物培养较易形成生态循环型的生命支撑系统。有类似美国上世纪构建的闭锁型地球生态圈效果。 （4）、穹顶的通风结合基部的通气，较易形成

18、温室内的空气对流与内外交换，实现气流调节调控容易，是一种节能系统。 （5）、内置的水体对于生态空间的气候调节起到了强大的缓冲调节作用，使温湿度更为适宜。 （6）、多面采光系统可以充分利用太阳光子能量，较易实现立体化空间化的栽培与养殖，是农业生产实现高产优质的基础。四、有线通信技术现代通信技术的快速发展为温室产业进一步向集约化、规模化方向发展，信息的远程采集、实时处理与控制提供了重要支撑。越来越多的温室环境控制系统集成了各种先进的通信技术解决方案，建立了高效的管理系统。作为农业生产中现代化程度较高的重要领域，随着技术发展温室对管理水平也提出了更高的要求。温室环境信息获取与传输技术以及在线监测需要

19、运用适宜的现代通信手段实现。（一）有线通信技术及在温室中的应用有线通信技术是指传输介质为架空明线、电缆、光缆等形式的通信。现场总线方式是目前应用较广的有线通信方式，也已经成为工业控制系统的主流，在农业生产领域逐渐受到重视。1、有线通信技术的基本概念及分类有线通信是一种通信方式，狭义上现代的有线通信是指有线电信，即利用金属导线、光纤等有形媒质传送信息的方式。包括有线电话、有线电报、有线传输等传输内容。一般受干扰较小，可靠性，保密性强，但建设费用较大。有线通信分为架空电线路和电缆工程（包括架空、地下、水底电缆及光缆等）。架空地线(又称避雷线)主要用于防止架空线路遭受雷闪袭击所引起的事故，它与接地装

20、置共同起防雷作用。绝缘子串是由单个悬式绝缘子串接而成，需满足绝缘强度和机械强度的要求。对于特殊地段的架空线路，如污秽地区，还需采用特别型号的绝缘子串。杆塔是架空线路的主要支撑结构，多由钢筋混凝土或钢材构成，根据机械强度和电绝缘强度的要求进行结构设计。与地下输电线路相比较，架空线路建设成本低，施工周期短，易于检修维护。因此，架空线路输电是电力工业发展以来所采用的主要输电方式。通常所称的输电线路就是指架空输电线路。通过架空线路将不同地区的发电站、变电站、负荷点连接起来,输送或交换电能,构成各种电压等级的电力网络或配电网。2、有线通信在温室中的应用有线通信中的现场监控模块和远程操作模块组成的温室控制

21、系统，用来监测温室内外环境参数、营养液参数和系统状态参数，有效解决了控制温室需亲临现场的问题使得温室数据采集系统通过远程通信接口将采集到的环境参量传输到远程服务器端，其计算机通过浏览器访问该服务器来观察温室内实时环境参量，实现了温室数据采集系统底层网络与信息发布上层网络的无缝连接。（二）现场总线技术现场总线是一种工业数据总线，主要解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信，以及这些现场控制设备和高级控制系统之间的信息传递问题。现场总线控制系统，使得现场设备信号科通过一根网络电缆来传输，不再需要现场设备间点到点的连接，显著减少了电缆使用量，降低了成本。近年来，现场总线技

22、术在温室环境控制中已经有了成熟的应用，实现了对温室环境温度、湿度、光强度的智能控制，而且从其近年来不断被应用于温室控制系统中可以看出，它比其他方式能更好的适应温室环境，是一种具有高性价比的控制系统。（三）局域网局域网是指在某一建筑里或限定的区域内的一种用以连接终端、打印机和计算机的数据通信网络，设备之间可能通过有线电缆或无线连接等方式连接。局域网常用于连接办公室或工厂的个人计算机和工作站，以便共享资源和交换信息。从计算机局域网到互联网，已经形成了世界范围的计算机网络，Internet 的应用取得了飞速进展。随着低价格、高性能计算机的普及应用以及计算机网络的低价格、高速化，温室的计算机检测控制系

23、统信息也逐渐形成网络，利用网络优势来实现温室群的高效率栽培管理，环境控制的精确化、节能化以及设备成本的降低。（四）电力线传输技术电力线通信，是以电力线路为传输通道，通过载波方式将模拟信号或数字信号进行高速传输的一种通信方式。在电力系统中，常用载波通信技术有：低压载波、高压载波、超窄带载波、宽带电力线载波、扩频技术等。它具有很多其他通信技术不可比拟的优势，是唯一不需要线路投资的有线通信方式，能够将整个温室设备联为一体，构筑起可自由交换信息的局域网，为用户提供低价高速的网络接入服务。但由于电力线不是为信息传输而设计的，在实现过程中也存在诸多弊端。如电力网络的阻抗以及衰减特性，制约了信号的传输距离，

24、负载及无线电的噪声干扰制约了信号的传输质量，对信号传输产生许多不利影响。电力线通信目前技术还不十分成熟，设备造价较高，在农村范围的应用仅限于电力系统远程抄表等领域，还未见将该项技术应用于温室信息传输系统中，但其无需额外架线的优势，克服了农村不易架线的实际问题。是适合国情、可行并且经济的方案。因此电力线通信应用于农村温室现场及远程测控系统中具有巨大发展潜力。五、 无线通信技术及在温室中的应用无线通信技术是利用电磁波信号可以在自由空间中传播的特性进行信息交换的一种通信方式。在移动中实现的无线通信又通称为移动通信，人们把二者合称为无线移动通信。无线通信技术 给人们带来的影响是无可争议的。如今每一天大

25、约有15万人成为新的无线通信用户，全球范围内的无线通信用户数量目前已经超过2亿。这些人包括大学教授、仓库管理员、护士、商店负责人、办公室经理和卡车司机。他们使用无线技术的方式和他们自身的工作一样都在不断地更新。从七十年代，人们就开始了无线网的研究。在整个八十年代，伴随着以太局域网的迅猛发展，以具有不用架线、灵活性强等优点的无线网以己之长补“有线”所短，也赢得了特定市场的认可。无线通信技术常见的形式有微波通信、短波通信、移动通信、卫星通信、散射通信和激光通信等。摆脱物理连接的束缚，不通过电缆实现设备间的互连和信息的传输，成为通信技术研究的热点，使得无线通信技术的需求越来越大，出现了许多无线通信协

26、议。无线通信技术由近距离、点对点传输的红外技术，到短距离、点对多点个人局域网，到中距离、无线局域网，到长距离便携式电话系统，不同种类的技术随着需求的不同而不断发展完善，形成了巨大的市场潜力。（一）短距离传输近年来，随着无线个域网的升温，短距离无线数据业务迅速膨胀呈现巨大的发展潜力。实现短距离无线通信的主要技术有蓝牙、WI-FI等。1、蓝牙技术及应用现状蓝牙是短距离无线网络系统，引起了农业领域的关注。在单栋温室中将蓝牙技术用于连接各种检测装置、执行机构以及控制器，各个温室之间连接，构成一种分布式温室群的环境监控系统，实现了对温室环境参数的自动检测和控制管理。蓝牙技术传输距离短、设备成本高，在不充

27、电的情况下仅能工作几周应用范围很有局限；设备需要人手配置和维护网络连接；最多仅能处理8个设备，制约了其在大型传感器网络开发中的应用。2、 WI-FI及应用现状WI-FI也是一种无线通信协议，主要目的是提供WLAN接入，也是目前WLAN的主要技术标准。由于其优异的宽带是以大功耗为代价的，导致设备功耗特别高，一般只能坚持数小时，这一特点限制了它的推广应用，虽然随着带有网络接口的智能传感器不断出现，能够解决其开发难、复杂等问题，但会直接导致其成本的提高。综合考虑WLAN的优劣性，认为其目前不适合在温室中广泛应用。（二）长距离传输短距离传输方式适合于小范围的数据传输与局域网的组建。而对于远程的数据交换

28、、在线监测就必须使用长距离通信方式。常见的长距离通信方式要数全球移动通讯系统。全球移动通讯系统属于第二代移动通讯技术，采用时分多址技术，一个频道最多可有8个移动用户同时使用，频率的复用大大提高了频率的利用率并增大系统容量，但在电路交换方式下，即使网络上没有数据传输，其用户也不能使用空闲的信道，各系统间没有公共接口，频谱利用率低，无法适应大容量的需求，安全保密性差，易被窃听。由于该网络不支持多址接入，按登录网络后的在线时间计费、运营成本较高，所以当前对其在温室中的应用主要为短消息业务，一种基于短消息的温室生态健康呼叫系统，在温室的温度和湿度超出范围时，自动发手机短信向用户报警，也可以根据需要向模

29、块发送手机短信，设置手机号与温湿度范围等，方便用户对温室环境进行及时控制。六、结束语 最近二十年来电信技术和业务发生了巨大的变化，而为人类提供方便快捷的服务是通信技术永远的追求。通信技术与计算机技术、控制技术、数字信号处理技术相结合是现代通信技术的典型标志，目前通信技术总的发展趋势可以概括为“六化”，即数字化、综合化、融合化、宽带化、智能化和个人化。这些方式的实现,最终取决于卫星通信技术、移动通信技术、光纤通信技术三大领域的发展程度。实现毫米波卫星通信和卫星通信体制的数字化及通信网数字化应是今后主要的发展方向。现代通信技术综合了传感器技术、总线技术、互联网技术、无线通信技术等，能够通过各类集成化的通信技术协作实时监测和控制对象。温室环境监控系统结构大多为温室现场监控与远程监控组成