物聯網下的智能農業大棚設計范文

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摘要：農業大棚的溫濕度控制對農作物的生長至關重要，現在大部分大棚還沒有進入智能控制，基本上都是靠農民自己的感受進行溫度和適度的調節。本文設計一個智能農業大棚控制系統，即在大棚內安裝些許終端節點，每個終端節點有單片機，傳感器，繼電器組成，外部放置協調器節點。通過ZigBee組網連接網絡，將終端節點采集到的數據發送給協調器節點，協調器將接受到的數據發送給PC端的軟件上，實現遠程的控制。

關鍵詞：單片機；傳感器；ZigBee節點；控制系統

隨著時代的進步，生活質量的提高。對農產品的需求量也越來越大，現在社會溫室種植植物已在農業生產中占據了重要的地位，而傳統農業的溫室種植農產品，溫室大棚里面的溫度只能根據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驗。這個不利于大規模科學化的種植農產品，因此智能農業大棚的設計就對農作物的生長以及節省人力物力起到了關鍵性的作用。

一、總體方案設計

本方案由ZigBee無線傳感器網絡節點、網關和控制中心組成。無線傳感器網絡節點上附著各種各樣的傳感器，用傳感器監測環境的變化，最終將相關數據傳輸到互聯網后臺。系統通過檢測后，最終發給用戶，總體方案圖如下圖1所示。

二、硬件設計

本設計的硬件結構由傳感器節點模塊，ZigBee協調器模塊、控制模塊三部分組成，下面介紹各個主要模塊。（1）傳感器節點模塊。無線傳感器節點模塊由各種參數（濕度、溫度、光照等）收集模塊、CC2430單片機、電源模塊和LED指示燈、外部數據存儲等組成，節點設計圖如圖2所示。各種數據采集模塊將采集監測區域中的各項參數信息并完成相關數據轉換；CC2430單片機負責與路由節點進行無線數據交換、傳輸采集數據、接收控制命令等。外部數據存儲模塊用來保存傳感器節點采集的數據。電源管理模塊采用兩節電池進行供電。（2）ZigBee協調器模塊。該模塊包含CC2430單片機、天線RF、電源模塊、晶振模塊、串口模塊和LED指示燈。結構框圖如圖3所示。（3）控制模塊。根據檢測的信號進行相應的控制，包含電機驅動、GPS模塊，LCD液晶屏顯示模塊等。若當前溫度傳感器采集到的溫度大于（或小于）設置的溫度，則電機工作打開（或關閉）大棚通風口。若當前濕度傳感器采集到的土壤濕度小于設置的土壤濕度，則電機工作打開加濕器灑水。若當前光照傳感器采集到的光照強度小于設置的光照強度，則打開燈光；若當前光照傳感器采集到的光照強度大于設置的光照強度，則關燈。顯示器時時顯示當前傳感器采集到的溫度、濕度和光照強度，同時發送數據給用戶。

三、軟件設計

本設計的運行環境是IAR7,此環境由TI公司的Z-Stack2006協議棧進行開發，IAR7由3部分組成，用Z-Stack開發的無線傳感器網絡；用Qt的開發的網站；應用WEB開發的中控中心。四、結束語本設計采用ZigBee技術，將此技術用于農業大棚監測控制系統中，本文首先分析了系統的總體框架，然后分析了無線傳感器網絡的部分軟件和硬件設計，通過此設計，管理者很清楚并且及時掌握了農作物的生長環境，從而快速地采取相關措施。如果換取采集節點的相關傳感器，則該系統可以應用于不同的場合。

參考文獻

[1]蔡文晶,秦會斌.基于ZigBee精簡協議的無線數據采集系統[J].機電工程,2011,28(2):224-226．

[2]李文仲,段朝玉.ZigBee無線網絡技術入門與實戰[M].北京:北京航空航天大學出版社,2007．

作者：程盼 張鑫 樊帥 單位：陜西服裝工程學院