关于CAN总线的温室大棚温湿度监测方案的设计.pdf

托普物联网开创智慧农业新时代 ！ 基于 CAN 总线的温室大棚温湿度监测方案的设计 摘 要：以 C A N 总线通信网络为基础，设计了一种温室大棚内温、湿度等 参数的自动监测与控制系统，介绍了系统的网络架构，C AN 智能节点的硬件结 构、数据采集系统及软件的设计方案，经在本市农业高科技同试用，该系统运行 稳定，性能可靠，实现了对现场参数的远程监控。 关键词：C A N 总线；温室大棚；温、湿度数据采集；自动控制 0 引言 随着我国新士地政策的实施，政府鼓励农民将承包的土地向专业大户、合作 农场和农业园区流转，发展规模农业，实现农业产业化，并逐步调整产业结构。 在此条件下，温室大棚种植、养殖业发展迅速，特别是无公害蔬菜大棚、花卉、 育苗大棚在全国蓬勃发展，大棚质量不断提高，出现了机械强度高、抗风雪能力 强、透光率高，操作管理方便，使用寿命长的玻璃棚、P C 板棚等。为了提高管 理水平，要求对大棚的管理实施自动化控制，以降低成本，提高生产效率。在对 大棚的管理中，需要对棚内气体温度、湿度、浓度、土壤湿度等环境参数进行实 时监控，以充分满足棚内作物生长的客观要求。随着大棚数量的增加，跨地区经 营现象的增多，需要用传输能力强和通信距离远的监控系统来有效地对大棚进行 监管。 C A N 总线技术具有先进的主网络结构，实时性好，通讯距离远，数据传输 速率快，具有较好的差错控制能力，可靠性高、系统容量大、扩充容易、安装方 便、维护费用低、性价比高等优点，特别适用控制节点多，分布较散的监控场所。 因此，本设计采用 C A N 技术来实现对大棚内温、湿度等参数的监控。 1 温室大棚控制系统 CAN 总线网络的架构 在任何测控系统中，都要通过测量装置获取被测环境中的相关数据信息，然 后执行控制算法，做出相应的控制决策，启动执行设备来实现对系统的控制。基 于 C A N 总线建立的测控系统将单个分散的测量装置和控制设备变成网络节点， 利用总线上的节点具有总线通信功能、测量和控制功能实现对现场数据的采集与 设备控制。本系统就是采用这种现场总线分布式数据采集与控制方式。系统主要 包括现场数据采集控制系统、现场控制室、远端控制室三部分。其系统总体结构 如图 1所示。 托普物联网开创智慧农业新时代 ！ 现场数据采集与控制系统的主要功能是通过采集分布于棚内各个传感器所 采集的实时信息，并根据所得的信息发送控制命令，控制现场的设备，实现故障 报警等功能。由于C A N 总线的通信距离有限，而远端控制室和现场相隔较远， 所以需对数据进行预处理，这由现场控制室完成。现场控制室主要由 CAN 接口适 配器以及上位 PC 机组成，通过 P C 机将数据发送到远端的监控管理机上，远端 的控制室主要由客户终端 P C 机、打印机等组成，P C 机通过 Internet 以及客 户终端的操作软件，对 CAN 节点传来的数据进行存储、分析、打印等基本操作， 并对节点控制系统发出相关控制命令，以实现远程控制…。 2 硬件电路设计 2．1 CAN 智能节点的硬件电路架构 托普物联网开创智慧农业新时代 ！ 智能节点系统的硬件结构框图如图 2 所示。主要包括参数检测传感器、 AT89S52 单片机、CAN 通信模块、报警模块、暖气控制电磁阀、冷却水控制阀、 喷水电磁阀及其驱动电路、电平转换电路、液晶显示模块等。 2．2 CAN 通信模块 C AN 通信模块的硬件设计如图 3 所示，电路主要由四部分组成，即微控制 器 A T 8 9 S 5 2、独立 C A N 通信控制器 sJAl000、CAN 总线收发器 82C50 和 高速光电耦合器 6N137。sJA 1 000 和单片机