基于无线传输的大棚监测系统

王国邦 郑 钊 陈志斌 林寿英

（福建农林大学机电工程学院 福建福州 350002）

我国是农业大国，农业自动化检测水平不断提高[1]。随着传感技术水平的不断发展，使得农业智能化检测水平不断提高，对农作物的生长环境参数的自动化检测得以实现[2]。本系统可以通过传感技术，由分布在大棚内的传感器检测环境参数，通过无线传输技术，将检测的数据发送给上位机，用户可以通过上位机监测界面查看大棚内的环境参数[3]。

1 系统的组成

基于无线传输的大棚监测系统组成的总体结构图如图1所示，本系统由电源模块、二氧化碳检测模块、光照强度模块、温湿度检测模块以及无线传输模块组成，以上位机ISeeZ 为监测核心，传感器采集的数据通过无线传输模块上传到上位机监测界面。

图1 系统结构框图

1.1 CO2 检测模块

CO2 检测模块采用新型红外检定技术对大棚内CO2 浓度进行测量，该传感器的反应速度快，采用485 通信方式,可以设置多个节点，避免局部检测产生误差。

接口说明如下：棕色电源正，黑色电源负，黄色485 –A，蓝色485 -B。

图2 二氧化碳传感器

1.2 温湿度检测模块

温湿度检测模块采用 SHT20 温湿度传感器，采用RS485 硬件接口(具有防雷设计)，协议层兼容标准的工业Modbus-RTU 协议。接线说明同上，由两根电源线以及两根信号线组成。

图3 温湿度传感器

1.3 光照强度检测模块

下图所示变送器是一款高精度感光变送器，计量单位为Lux，范围0～200 000 。主要应用于农业大棚、花卉培养温室、农业大田等需要光照度监测的场合。接线说明同上，由两根电源线以及两根信号线组成。

图4 光照强度传感器

1.4 无线传输模块

本次采用两个HD-K811 L 模块（以下简称模块1 和模块2），模块1 是发射模块，将传感器检测的数据发送给接受模块2，模块1 的接口是RS485 类型，模块2 是接受模块，接口类型是USB，负责将发射模块的数据通过串口发送给电脑。

图5 模块1

图6 模块2

1.5 电源模块

本系统所用元器件的都支持宽电压运行，可采用12 VDC 开关电源，可通过端子排将开关电源的电源正和电源负引出来。

2 建立标签点

建立标签点实现传感器与上位机ISeeZ 的数据通信。在建立标签点之前，先通过串口助手进行传感器测试，并设置串口助手的参数。

2.1 串口测试

以温湿度传感器进行测试，传输协议采用modbus[4]。测试步骤如下，在发射指令窗口发送03 03 00 00 00 02 C5 E9，地址03，03 为读数据指令，读取数据起始寄存器地址0x0000 的两个16 位寄存器数据。在串口助手接收窗口会接受到如下指令：03 03 04 01 E7 01 09 A9 AE，从机地址03，返回4 个字节长度的数据，01 E7 为湿度值的高低字节，转换成十进制为487，即湿度实际值×10 ；01 09 为温度值的高低字节，转换成十进制为265，即温度实际值×10 。

2.2 建立标签点

在modbus 串口驱动上添加通道0、节点1 和内存块。通道0 设置波特率为9 600，8 位数据位，1 个停止位，节点1 的站点名为Node7，节点号为地址码，节点1 下的地址码均设置为7，冗余节点号与节点号一致。

在modbus 串口驱动里设置好传感器的参数后，再通过数据库管理器建立标签。

传感器标签分配表如下表所示。

表1 传感器标签分配表

3 人机界面

人机界面分为两个画面，画面一是登陆界面，用户名和密码设置为Admin，如图10所示，画面二是大棚环境的参数，分为3 个节点，每个节点均实时采集温度、湿度、光照强度以及二氧化碳浓度。

以下是登陆界面C 脚本，与系统设置的密码和账户进行比对，通过PicFun.ShowPicWindow 函数进入基于无线传输的大棚监测系统，当没有输入或者密码账户有错时，通过PicFun.ShowMessageBox 函数对用户进行提示。

图7 系统登录界面

图8 大棚环境参数

4 小结

基于无线传输的大棚监测系统可以通过分布在大棚内的传感器，采用无线传输的方式，将各个节点处采集的传感器传输给上位机，实现对大棚内的环境参数的自动化监测，用户通过上位机界面查看参数，进而采取相应的措施。