物聯(lián)網(wǎng)下的智能農(nóng)業(yè)大棚設(shè)計范文

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摘要：農(nóng)業(yè)大棚的溫濕度控制對農(nóng)作物的生長至關(guān)重要，現(xiàn)在大部分大棚還沒有進(jìn)入智能控制，基本上都是靠農(nóng)民自己的感受進(jìn)行溫度和適度的調(diào)節(jié)。本文設(shè)計一個智能農(nóng)業(yè)大棚控制系統(tǒng)，即在大棚內(nèi)安裝些許終端節(jié)點(diǎn)，每個終端節(jié)點(diǎn)有單片機(jī)，傳感器，繼電器組成，外部放置協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)。通過ZigBee組網(wǎng)連接網(wǎng)絡(luò)，將終端節(jié)點(diǎn)采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送給協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，協(xié)調(diào)器將接受到的數(shù)據(jù)發(fā)送給PC端的軟件上，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的控制。

關(guān)鍵詞：單片機(jī)；傳感器；ZigBee節(jié)點(diǎn)；控制系統(tǒng)

隨著時代的進(jìn)步，生活質(zhì)量的提高。對農(nóng)產(chǎn)品的需求量也越來越大，現(xiàn)在社會溫室種植植物已在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占據(jù)了重要的地位，而傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的溫室種植農(nóng)產(chǎn)品，溫室大棚里面的溫度只能根據(jù)溫室大棚里面懸掛溫度計來測量。光照及濕度這對于植物生長非常重要的因素僅憑借工人的經(jīng)驗(yàn)。這個不利于大規(guī)?？茖W(xué)化的種植農(nóng)產(chǎn)品，因此智能農(nóng)業(yè)大棚的設(shè)計就對農(nóng)作物的生長以及節(jié)省人力物力起到了關(guān)鍵性的作用。

一、總體方案設(shè)計

本方案由ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)和控制中心組成。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上附著各種各樣的傳感器，用傳感器監(jiān)測環(huán)境的變化，最終將相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸?shù)交?a href="http://www.ruiyinglinkage.com/lylw/nykxlw/733800.html" target="_blank">聯(lián)網(wǎng)后臺。系統(tǒng)通過檢測后，最終發(fā)給用戶，總體方案圖如下圖1所示。

二、硬件設(shè)計

本設(shè)計的硬件結(jié)構(gòu)由傳感器節(jié)點(diǎn)模塊，ZigBee協(xié)調(diào)器模塊、控制模塊三部分組成，下面介紹各個主要模塊。（1）傳感器節(jié)點(diǎn)模塊。無線傳感器節(jié)點(diǎn)模塊由各種參數(shù)（濕度、溫度、光照等）收集模塊、CC2430單片機(jī)、電源模塊和LED指示燈、外部數(shù)據(jù)存儲等組成，節(jié)點(diǎn)設(shè)計圖如圖2所示。各種數(shù)據(jù)采集模塊將采集監(jiān)測區(qū)域中的各項(xiàng)參數(shù)信息并完成相關(guān)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換；CC2430單片機(jī)負(fù)責(zé)與路由節(jié)點(diǎn)進(jìn)行無線數(shù)據(jù)交換、傳輸采集數(shù)據(jù)、接收控制命令等。外部數(shù)據(jù)存儲模塊用來保存?zhèn)鞲衅鞴?jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)。電源管理模塊采用兩節(jié)電池進(jìn)行供電。（2）ZigBee協(xié)調(diào)器模塊。該模塊包含CC2430單片機(jī)、天線RF、電源模塊、晶振模塊、串口模塊和LED指示燈。結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示。（3）控制模塊。根據(jù)檢測的信號進(jìn)行相應(yīng)的控制，包含電機(jī)驅(qū)動、GPS模塊，LCD液晶屏顯示模塊等。若當(dāng)前溫度傳感器采集到的溫度大于（或小于）設(shè)置的溫度，則電機(jī)工作打開（或關(guān)閉）大棚通風(fēng)口。若當(dāng)前濕度傳感器采集到的土壤濕度小于設(shè)置的土壤濕度，則電機(jī)工作打開加濕器灑水。若當(dāng)前光照傳感器采集到的光照強(qiáng)度小于設(shè)置的光照強(qiáng)度，則打開燈光；若當(dāng)前光照傳感器采集到的光照強(qiáng)度大于設(shè)置的光照強(qiáng)度，則關(guān)燈。顯示器時時顯示當(dāng)前傳感器采集到的溫度、濕度和光照強(qiáng)度，同時發(fā)送數(shù)據(jù)給用戶。

三、軟件設(shè)計

本設(shè)計的運(yùn)行環(huán)境是IAR7,此環(huán)境由TI公司的Z-Stack2006協(xié)議棧進(jìn)行開發(fā)，IAR7由3部分組成，用Z-Stack開發(fā)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)；用Qt的開發(fā)的網(wǎng)站；應(yīng)用WEB開發(fā)的中控中心。四、結(jié)束語本設(shè)計采用ZigBee技術(shù)，將此技術(shù)用于農(nóng)業(yè)大棚監(jiān)測控制系統(tǒng)中，本文首先分析了系統(tǒng)的總體框架，然后分析了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的部分軟件和硬件設(shè)計，通過此設(shè)計，管理者很清楚并且及時掌握了農(nóng)作物的生長環(huán)境，從而快速地采取相關(guān)措施。如果換取采集節(jié)點(diǎn)的相關(guān)傳感器，則該系統(tǒng)可以應(yīng)用于不同的場合。

參考文獻(xiàn)

[1]蔡文晶,秦會斌.基于ZigBee精簡協(xié)議的無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)[J].機(jī)電工程,2011,28(2):224-226．

[2]李文仲,段朝玉.ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)入門與實(shí)戰(zhàn)[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2007．

作者：程盼 張鑫 樊帥 單位：陜西服裝工程學(xué)院