蔬菜大棚温室农业无线监控系统的设计优选 .pdfVIP

蔬菜大棚温室农业无线监控系统的设计

0引言

近年来,我国农业信息化技术的快速发展为精准农业的推广与实

施奠定了基础,而物联网技术的应用与发展为农业生产环境信息的获

取与调控提供了有力的工具与可靠的保证.感知农业通过在温室内部

署的传感器及无线采集、控制节点,将传感器采集到的实时环境信息

发送到传感节点,然后通过有线或无线方式传输到上位机进行解析处

理,并给予相应的调控,控制通风、灌溉、施肥等方式以改善农作物的

生长环境[1].

目前,智能温室工程作为农业现代化的一个重要组成部分,对我国

农业的发展具有重要的意义,已经成为我国科技人员研究的重要课题

[2].随着人们生活水平的提高,温室蔬菜种植的规模在我国发展十分

迅速,成为城市居民菜篮的主要途径,也是农户增产创收的捷径之一.

然而,温室大棚普遍存在着自动化水平较低、人力消耗大以及水肥资

源浪费严重等诸多问题.

为此,设计了一种温室农业无线监控系统.该系统采用

ALIENTEKSTM32作为主控制器,布置在大棚内部的传感器可实时

检测室内温度、湿度、光照强度,同时单片机还将通过光敏传感器检

测室外光照强度以控制大棚外卷帘机卷起或放下保温层.同时,该系统

中加入了上位机控制系统,用户足不出户就能监视并控制大棚内部的

情况,一定程度实现了农业生产的自动化,使农作物始终生长在适宜的

环境中,解放了人力,节约了资源,提高了经济效益.

1系统总体方案设计

系统主要由4个部分组成,分别是上位机软件、主控制板、大

棚控制板和大棚采集板,如图1所示.

1.1主控制板

主控制板主要由ALIENTEKSTM32板、无线通信模块及

USB串行端口模块组成,如图2所示.主控制板负责对两个大棚传递

上来的信息进行处理,打包之后发送给上位机,同时还负责将上位机下

达的指令传递给两个温室大棚.

1.2大棚控制板

大棚控制板主要由STC89C55单片机、12864LCD显示、光

耦、继电器,以及无线通信模块组成,如图3所示.大棚控制板负责控

制大棚内部装置以及转发大棚采集板采集上来的数据,一旦收到主控

制板发送的信号,大棚控制板将对相应的装置进行控制.

1.3采集板

大棚采集板主要由STC89C55单片机、空气温湿度传感器、光

照强度传感器、土壤湿度传感器、无线通信模块和供电电源构成,如

图4所示.大棚采集板负责采集温室内各个部分数据,之后通过无线

传送给控制板.

2智能农业无线监控系统软件设计

2.1上位机软件设计

上位机使用VB语言编写.上位机界面通过串口模块与主控制板

进行通信,以获取两个大棚内部的环境数据和对大棚内部设施进行控

制,同时上位机软件还可以将接收到的环境数据保存到电脑数据库中,

以便日后的查询,如图5所示.

2.2主控制板程序设计原理

主控制板在Keil4MDK环境下开发,在程序中使用了库函数版

本,使得开发思路更加的流畅,如图6所示.当主控制板接收到大棚控

制板发送上来的信号时,首先通过读取无线模块内部寄存器的值判断

是哪个大棚发送上来的信号.

由于在无线通信模块中,不同模块之间是由通道地址来进行区分

的,所以要通过不同的接收通道地址来实现多通道接收,当接收到大棚

控制板发送上来的数据时,主控制板读取无线模块中的通道标志位来

判断是哪个大棚发送的数据.同理,当主控制板收到上位机发送下来的

控制信号时,也先判断是控制哪个大棚的信号,然后加载不同的发送地

址,再发送给指定大棚.

大棚控制板和大棚采集板也是在Keil开发环境下使用C语言

进行编程的.大棚采集板的程序比较简单,只有重复采集传感器参数和

将数据发送出去这两项工作.

在大棚控制板的程序中,包括液晶显示、按键扫描、继电器控

制、数据接收以及数据发送.大棚控制面板将采集板传送过来的数据

信号,通过无线传送到主控制器中,同时还接收主控制器发送下来的控

制信号.

2.3无线通信模块

无线数据通信不用布线,快速布局,因此具有有线数据通信无法比

拟的便捷性[3],在特殊场合具有不可