基于物联网技术的温室大棚监测系统的设计与应用

2017-07-12赵嘉伟吕俐衡沈洪吉张杰

吉林农业 2017年7期

赵嘉伟+吕俐衡+沈洪吉+张杰

摘要：我国是农业大国，传统的农业生产模式已经不能满足现代化生产的需要。随着物联网技术的不断发展，基于物联网技术的温室大棚监测系统既可以节省人力、物力、财力，又可以高效高质量地促进生产。因此，基于物联网技术的温室大棚监测系统的开发变得越来越有意义。本文介绍的温室大棚监测系统采用Zigbee无线传输网络，将温湿度、气体等传感器采集的实时信息传送到上位机和手机APP上，这样温湿度、气体等信息就可方便快捷地同时显示到电脑和手机上。

关键词：温室大棚；物联网；监测；传感器

中图分类号： S625；TP277 文献标识码： A DOI编号： 10.14025/j.cnki.jlny.2017.13.001

随着科技的发展，人们对生活工具的要求也越来越高，希望各类生活工具都变得更加快捷。我国是农业大国，传统的农业生产模式不仅需要大量的人力去观察农作物的生长，而且影响农作物生长的各环节，也需要农民靠自己的经验去感知，这非常不利于我国农业的快速发展[1]。随着物联网技术的发展，基于物联网技术的温室大棚监测系统可以很好地解决传统生产模式的弊端[2]。本文所介绍的温室大棚监测系统采用物联网技术，利用CC2530单片机对传感器采集到的各类信息进行处理，通过Zigbee无线通信技术形成一个可监测温室大棚的温度、湿度、气体等参数的星型的无线传感网络。

1 系统设计

基于物联网技术的温室大棚监测系统是由一个协调器（ZigBee中心节点）和4个终端节点（ZigBee终端节点）构成。协调器的作用是将连接终端节点的温度传感器、湿度传感器等采集到的信息，传输给上位机和手机APP[3]。本系统的上位机和手机APP都可以随时查看温室大棚的实时信息，并远程控制温室大棚。具体工作原理是监测系统电源开关打开后，传感器先采集温室大棚的温度、湿度等信息给Zigbee终端，Zigbee终端通过无线网将信息传送给Zigbee协调器，进而再传送给上位机和手机APP[4]。根据环境要求的不同，通过键盘设定各类温室大棚监测信息的最高值，上位机和手机APP通过与输入设定值进行比较，控制协调器驱动蜂鸣器报警。

2系统构成

本系统主要由CC2530单片机构成主控部分，进行信息处理、外部指令接受、控制信号形成和信息记录等功能。本系统中土壤湿度传感器类型为DHT11，空气温湿度传感器类型为DS18B20，二氧化碳传感器类型为M-Q2。Zigbee终端节点会不时读取各个传感器采集的信息（模拟信号），并将各类模拟信号转换成数字信号反馈给Zigbee协调器。Zigbee协调器和上位机通过串口RS232进行通信，上位机和手机通过路由器wife通信，只要上位机和手机在同一个局域网内，当上位机打开管理系统、串口和网络服务，手机上的APP就可以连接上Zigbee终端，这样传感器采集的各类信息就可以同时在手机和上位机上显示[5]。

3系统测试

3.1 上位机信息采集测试

温室大棚各类信息通过Zigbee终端节点到达Zigbee协调器后，经过串口RS232把各类信息的数字信号传输到上位机中，在上位机中进行显示、保存和处理，然后上位机再将处理后的数据传输给手机用户APP软件上。其中，上位机中一个终端的显示信息，如图1所示。

3.2手机APP软件信息采集测试

手机APP通过蓝牙方式接受上位机的数据，最终各类信息也可以在用户APP软件上同时显示，显示信息如图2所示。

4结语

随着物联网技术的快速发展，使得基于Zigbee的温室大棚监测系统的设计与研究非常具有实用价值和研究价值，基于Zigbee的温室大棚监测系统一方面节省了人力物力财力，另一方面可提高农业温室大棚的收益和效率，加快现代农业的发展，提高人们的生活质量。

参考文献

[1]孟庆海.基于物联网技术的温室大棚监控系统的设计与实现[D].天津大学，2014.

[2]郭青，薛亮.基于ZigBee和Android的環境监控APP的设计与实现[J].科技创新与应用，2016，（08）.

[3]黄鸿锋.基于ZigBee技术的农作物温室大棚监控系统的设计和实现[D].电子科技大学，2011.

[4]胡培金，江挺，赵燕东.基于Zigbee无线网络的土壤墒情监控系统[J].农业工程学报， 2011，27（04）：230-234.