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《托普農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)基于wi—fi溫室大棚監(jiān)測控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)》由會員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、-托普農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)基于Wi—Fi的溫室大棚監(jiān)測控制系統(tǒng)摘要:設(shè)計(jì)了一種基于Wi—Fi無線局域網(wǎng)的溫室大棚監(jiān)測控制系統(tǒng)。終端監(jiān)測設(shè)備采用增強(qiáng)型5l單片機(jī)為CPU,該CPU將傳感器監(jiān)測到的數(shù)據(jù)通過RS232傳給Wj—Fi模塊,然后再通過無線局域網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳給服務(wù)器端軟件,數(shù)據(jù)最終存儲在SQLServer2008數(shù)據(jù)庫中,監(jiān)控客戶終端通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)訪問數(shù)據(jù)庫相關(guān)采集數(shù)據(jù),進(jìn)行監(jiān)測和控制。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡單,可靠性好。易于安裝,經(jīng)濟(jì)實(shí)用。關(guān)鍵詞:單片機(jī);Wi—Fi;溫室大棚監(jiān)測控制系統(tǒng)O引言在植物的生長過程。環(huán)境中的溫度和濕度對植物生長影響最大。由于晝夜的溫度和濕度變化大,對植物生長極為不利。因此必須對環(huán)
2、境的溫度和濕度進(jìn)行監(jiān)測和控制,使其適合植物的生長,提高其產(chǎn)量和質(zhì)量。20世紀(jì)70年代末,我國陸續(xù)從以色列、美國、荷蘭、日本等國引進(jìn)現(xiàn)代化溫室控制系統(tǒng)。隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展.現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)溫室大棚控制系統(tǒng)的模式也在不停的改進(jìn)。溫室大棚監(jiān)測控制系統(tǒng)的發(fā)展可以分為四個(gè)階段:單片機(jī)的控制系統(tǒng)模式、PLC的控制系統(tǒng)模式、現(xiàn)場總線的分布式智能控制系統(tǒng)模式、無線網(wǎng)絡(luò)智能控制系統(tǒng)模式。隨著農(nóng)業(yè)科技的發(fā)展,以及國家對三農(nóng)的的高度重視,特別是國家2012農(nóng)業(yè)國家一號文件頒發(fā)后。國家科技園、各大農(nóng)業(yè)園區(qū)、農(nóng)場等農(nóng)業(yè)機(jī)構(gòu)企業(yè)積極尋求在良種培育、節(jié)本降耗、節(jié)水灌溉、農(nóng)機(jī)裝備、新型肥藥、疫病防控、加工貯運(yùn)、循環(huán)農(nóng)業(yè)、海
3、洋農(nóng)業(yè)、農(nóng)村民生等方面的高新技術(shù),力求突破現(xiàn)存的農(nóng)業(yè)技術(shù)瓶頸,真正實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)。浙江托普儀器有限公司和浙江大學(xué)合作積極響應(yīng)科技興農(nóng)政策突出農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新重點(diǎn),研發(fā)出農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)智能控制系統(tǒng)通過通過射頻識別(rfid)、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備等新型技術(shù)將農(nóng)業(yè)和互聯(lián)網(wǎng)連接起來提大大提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的工作效率和精細(xì)管理,避免了“瘦肉精”、“毒辣椒粉”、“紅心鴨蛋”.---等問題的再次發(fā)生,保證了食品的安全和產(chǎn)量。目前此物聯(lián)系統(tǒng)已在全國多家科技園、示范園區(qū)、農(nóng)場、科研所、院校等區(qū)域成功運(yùn)行,技術(shù)穩(wěn)定成熟,功能齊全。為在農(nóng)業(yè)種植業(yè)、畜牧養(yǎng)殖業(yè)等領(lǐng)域的生產(chǎn)關(guān)鍵環(huán)節(jié)建立智能化控制
4、、信息化管理的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)項(xiàng)目提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)施將大大提高國家推進(jìn)科技創(chuàng)新增強(qiáng)農(nóng)產(chǎn)品的步伐。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)將開啟農(nóng)業(yè)生產(chǎn)騰飛的新篇章。托普農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)核心產(chǎn)品均屬于自有品牌,自主研發(fā)生產(chǎn)。托普農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)主要包括三個(gè)層次:感知層:采用各種傳感器(如溫濕度、光照、CO2、風(fēng)向、風(fēng)速、雨量、土壤溫濕度等)獲取植物的各類信息。傳輸層:信息通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)和信息路由設(shè)備傳到控制中心,各個(gè)節(jié)點(diǎn)可以自由配對、任意監(jiān)控、互不干擾。應(yīng)用層:根據(jù)WSN獲取植物實(shí)時(shí)生長環(huán)境。圖溫濕度、光照參數(shù)等,收集各個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù),進(jìn)行存儲和管理實(shí)現(xiàn)整個(gè)測試點(diǎn)的信息動態(tài)顯示,并根據(jù)各類信息進(jìn)行自動灌溉、施肥、噴
5、藥、降溫補(bǔ)光等控制、對異常信息進(jìn)行自動報(bào)警。加裝攝像頭可以對每個(gè)大棚和整個(gè)園區(qū)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。在溫室大棚監(jiān)測控制系統(tǒng)中應(yīng)用無線傳感網(wǎng)絡(luò),可以實(shí)現(xiàn)對溫室環(huán)境參數(shù)的自動監(jiān)測與控制,能夠有效地避免有線系統(tǒng)的布線復(fù)雜、降低施工難度以及快速完成整個(gè)項(xiàng)目。有線網(wǎng)絡(luò)由于溫室環(huán)境溫度高、光照強(qiáng)、酸性等原因,將引起測控網(wǎng)絡(luò)的可靠性和抗干擾性能有所降低,這必將增加后期系統(tǒng)維護(hù)難度和相關(guān)費(fèi)用等問題。在無線傳感網(wǎng)絡(luò)中,ZigBee技術(shù)最近幾年在溫室大棚應(yīng)用中比較普遍。成為研究的熱點(diǎn)。但是相比同是無線網(wǎng)絡(luò)的Wi—Fi,ZigBee網(wǎng)絡(luò)通信距離短,通信速度低。對于一個(gè)狹長的農(nóng)業(yè)大棚,ZigBee網(wǎng)絡(luò)可能需要更多的中繼處
6、理模塊完成無線通信,但該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,可靠性相應(yīng)降低。因此,本文提出了一種基于Wi—Fi的溫室大棚監(jiān)測控制系統(tǒng).它能在一定程度上簡化無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),提高通信效率和可靠度。1系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想.---控制終端安置在種植植物的大棚內(nèi),可根據(jù)實(shí)際情況安置多個(gè)控制終端??刂平K端中的溫濕度傳感器將環(huán)境中的溫度、濕度等非電量參數(shù)轉(zhuǎn)化成電量信號,經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換進(jìn)入單片機(jī),數(shù)據(jù)經(jīng)過通信模塊上傳到控制服務(wù)器中??刂平K端在本系統(tǒng)中是數(shù)據(jù)采集和執(zhí)行機(jī)構(gòu),具體的控制算法由控制服務(wù)器端軟件進(jìn)行處理,該軟件對各個(gè)終端采集的溫度、濕度分別采用模糊控制,通過Wi—Fi網(wǎng)絡(luò)輸出控制量,最后由各個(gè)終端執(zhí)行,也即是通過繼電器的控制對相
7、應(yīng)的設(shè)備如噴水器、吹風(fēng)機(jī)、加熱器、降溫泵等進(jìn)行操作,調(diào)節(jié)大棚內(nèi)溫濕度狀態(tài)。用戶也可以不采用自動方式,在監(jiān)控終端通過軟件改為手動操作設(shè)備。最后執(zhí)行機(jī)構(gòu)打開或者關(guān)閉相應(yīng)設(shè)備,經(jīng)過一定時(shí)間,各個(gè)終端的溫濕度狀態(tài)將處于設(shè)定的上下限值內(nèi)。在控制終端設(shè)計(jì)中,如果網(wǎng)絡(luò)不通,接收不到控制服務(wù)器端軟件的指令,那么終端將自動切換到保護(hù)狀態(tài),關(guān)閉執(zhí)行機(jī)構(gòu),同時(shí)聲光報(bào)警;相應(yīng)控制服務(wù)器端軟件也會顯示故障,提示用戶處理相關(guān)情況。整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖如