基于物聯(lián)網(wǎng)技術的溫室大棚監(jiān)測系統(tǒng)的設計與應用

趙嘉偉+呂俐衡+沈洪吉+張杰

摘要：我國是農(nóng)業(yè)大國，傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術的不斷發(fā)展，基于物聯(lián)網(wǎng)技術的溫室大棚監(jiān)測系統(tǒng)既可以節(jié)省人力、物力、財力，又可以高效高質量地促進生產(chǎn)。因此，基于物聯(lián)網(wǎng)技術的溫室大棚監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā)變得越來越有意義。本文介紹的溫室大棚監(jiān)測系統(tǒng)采用Zigbee無線傳輸網(wǎng)絡，將溫濕度、氣體等傳感器采集的實時信息傳送到上位機和手機APP上，這樣溫濕度、氣體等信息就可方便快捷地同時顯示到電腦和手機上。

關鍵詞：溫室大棚；物聯(lián)網(wǎng)；監(jiān)測；傳感器

中圖分類號： S625；TP277 文獻標識碼： A DOI編號： 10.14025/j.cnki.jlny.2017.13.001

隨著科技的發(fā)展，人們對生活工具的要求也越來越高，希望各類生活工具都變得更加快捷。我國是農(nóng)業(yè)大國，傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式不僅需要大量的人力去觀察農(nóng)作物的生長，而且影響農(nóng)作物生長的各環(huán)節(jié)，也需要農(nóng)民靠自己的經(jīng)驗去感知，這非常不利于我國農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展[1]。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展，基于物聯(lián)網(wǎng)技術的溫室大棚監(jiān)測系統(tǒng)可以很好地解決傳統(tǒng)生產(chǎn)模式的弊端[2]。本文所介紹的溫室大棚監(jiān)測系統(tǒng)采用物聯(lián)網(wǎng)技術，利用CC2530單片機對傳感器采集到的各類信息進行處理，通過Zigbee無線通信技術形成一個可監(jiān)測溫室大棚的溫度、濕度、氣體等參數(shù)的星型的無線傳感網(wǎng)絡。

1 系統(tǒng)設計

基于物聯(lián)網(wǎng)技術的溫室大棚監(jiān)測系統(tǒng)是由一個協(xié)調器（ZigBee中心節(jié)點）和4個終端節(jié)點（ZigBee終端節(jié)點）構成。協(xié)調器的作用是將連接終端節(jié)點的溫度傳感器、濕度傳感器等采集到的信息，傳輸給上位機和手機APP[3]。本系統(tǒng)的上位機和手機APP都可以隨時查看溫室大棚的實時信息，并遠程控制溫室大棚。具體工作原理是監(jiān)測系統(tǒng)電源開關打開后，傳感器先采集溫室大棚的溫度、濕度等信息給Zigbee終端，Zigbee終端通過無線網(wǎng)將信息傳送給Zigbee協(xié)調器，進而再傳送給上位機和手機APP[4]。根據(jù)環(huán)境要求的不同，通過鍵盤設定各類溫室大棚監(jiān)測信息的最高值，上位機和手機APP通過與輸入設定值進行比較，控制協(xié)調器驅動蜂鳴器報警。

2系統(tǒng)構成

本系統(tǒng)主要由CC2530單片機構成主控部分，進行信息處理、外部指令接受、控制信號形成和信息記錄等功能。本系統(tǒng)中土壤濕度傳感器類型為DHT11，空氣溫濕度傳感器類型為DS18B20，二氧化碳傳感器類型為M-Q2。Zigbee終端節(jié)點會不時讀取各個傳感器采集的信息（模擬信號），并將各類模擬信號轉換成數(shù)字信號反饋給Zigbee協(xié)調器。Zigbee協(xié)調器和上位機通過串口RS232進行通信，上位機和手機通過路由器wife通信，只要上位機和手機在同一個局域網(wǎng)內(nèi)，當上位機打開管理系統(tǒng)、串口和網(wǎng)絡服務，手機上的APP就可以連接上Zigbee終端，這樣傳感器采集的各類信息就可以同時在手機和上位機上顯示[5]。

3系統(tǒng)測試

3.1 上位機信息采集測試

溫室大棚各類信息通過Zigbee終端節(jié)點到達Zigbee協(xié)調器后，經(jīng)過串口RS232把各類信息的數(shù)字信號傳輸?shù)缴衔粰C中，在上位機中進行顯示、保存和處理，然后上位機再將處理后的數(shù)據(jù)傳輸給手機用戶APP軟件上。其中，上位機中一個終端的顯示信息，如圖1所示。

3.2手機APP軟件信息采集測試

手機APP通過藍牙方式接受上位機的數(shù)據(jù)，最終各類信息也可以在用戶APP軟件上同時顯示，顯示信息如圖2所示。

4結語

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術的快速發(fā)展，使得基于Zigbee的溫室大棚監(jiān)測系統(tǒng)的設計與研究非常具有實用價值和研究價值，基于Zigbee的溫室大棚監(jiān)測系統(tǒng)一方面節(jié)省了人力物力財力，另一方面可提高農(nóng)業(yè)溫室大棚的收益和效率，加快現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展，提高人們的生活質量。

參考文獻

[1]孟慶海.基于物聯(lián)網(wǎng)技術的溫室大棚監(jiān)控系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[D].天津大學，2014.

[2]郭青，薛亮.基于ZigBee和Android的環(huán)境監(jiān)控APP的設計與實現(xiàn)[J].科技創(chuàng)新與應用，2016，（08）.

[3]黃鴻鋒.基于ZigBee技術的農(nóng)作物溫室大棚監(jiān)控系統(tǒng)的設計和實現(xiàn)[D].電子科技大學，2011.

[4]胡培金，江挺，趙燕東.基于Zigbee無線網(wǎng)絡的土壤墑情監(jiān)控系統(tǒng)[J].農(nóng)業(yè)工程學報， 2011，27（04）：230-234.

[5]李銀華，姬光鋒.基于ZigBee技術的煙葉倉庫溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)[J].儀表技術與傳感器， 2009 （05）： 111-113.