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).doc

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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)備采用增強型5l單片機為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)控客戶終端通過計算機網(wǎng)絡(luò)訪問數(shù)據(jù)庫相關(guān)采集數(shù)據(jù)，進行監(jiān)測和控制。該系統(tǒng)設(shè)計簡單，可靠性好。易于安裝，經(jīng)濟實用。關(guān)鍵詞：單片機；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

2、極為不利。因此必須對環(huán)境的溫度和濕度進行監(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。溫室大棚監(jiān)測控制系統(tǒng)的發(fā)展可以分為四個階段：單片機的控制系統(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)機裝

3、備、新型肥藥、疫病防控、加工貯運、循環(huán)農(nóng)業(yè)、海洋農(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，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)域成功運行，技術(shù)穩(wěn)定成熟，功能齊全

4、。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、信息化管理的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)項目提供了強有力的技術(shù)支持。物聯(lián)網(wǎng)的實施將大大提高國家推進科技創(chuàng)新增強農(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，各個節(jié)點可以自由配對、任意監(jiān)控、互不干擾。應(yīng)用層：根據(jù)WSN獲取植物實時生長環(huán)境。圖溫濕度、光照參數(shù)等，收集各個節(jié)點的

5、數(shù)據(jù)，進行存儲和管理實現(xiàn)整個測試點的信息動態(tài)顯示，并根據(jù)各類信息進行自動灌溉、施肥、噴藥、降溫補光等控制、對異常信息進行自動報警。加裝攝像頭可以對每個大棚和整個園區(qū)進行實時監(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項目。有線網(wǎng)絡(luò)由于溫室環(huán)境溫度高、光照強、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)維護難度和相關(guān)費用等問題。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。但是相比同是無線網(wǎng)絡(luò)的W

6、i—Fi，ZigBee網(wǎng)絡(luò)通信距離短，通信速度低。對于一個狹長的農(nóng)業(yè)大棚，ZigBee網(wǎng)絡(luò)可能需要更多的中繼處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)計思想控制終端安置在種植植物的大棚內(nèi)，可根據(jù)實際情況安置多個控制終端?？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)換進入單片機，數(shù)據(jù)經(jīng)過通信模塊上傳到控制服務(wù)器中。控制終端在本系統(tǒng)中是數(shù)據(jù)采集和執(zhí)行機構(gòu)，具體的控制算法由控制服務(wù)器端軟件進行處理，

7、該軟件對各個終端采集的溫度、濕度分別采用模糊控制，通過Wi—Fi網(wǎng)絡(luò)輸出控制量，最后由各個終端執(zhí)行，也即是通過繼電器的控制對相應(yīng)的設(shè)備如噴水器、吹風(fēng)機、加熱器、降溫泵等進行操作，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)行機構(gòu)打開或者關(guān)閉相應(yīng)設(shè)備，經(jīng)過一定時間，各個終端的溫濕度狀態(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狀態(tài)，關(guān)閉執(zhí)行機構(gòu)，同時聲光報警；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。整個系統(tǒng)設(shè)計框圖如圖1所示，該圖中控