溫室大棚遠程管理系統研究

趙梅蓮+++劉志強

摘 要：溫室大棚的環境檢測與控制是當前農業自動化的熱點問題之一，文章設計了一種溫室大棚遠程管理系統，該系統可以通過監控中心完成遠程視頻監控、信息采集及基于電力線載波的設備控制等功能，實現大棚管理的自動化及信息化。

關鍵詞：環境監測；4G；電力線載波；無線傳感網絡；遠程管理

1 概述

環境中的溫度和濕度是衡量溫室大棚的兩項重要指標，對栽培作物的生長和產量會產生直接的影響，溫度和濕度變化大，不利于植物的生長。因此一定要對大棚里的溫度和濕度進行監測和控制，使其適合植物的生長，來提高其質量和產量。我國溫室大棚信息化水平較低，已經成為當前我國溫室大棚發展中的突出問題。溫室大棚自動化是未來農業發展的重要途徑之一。實現信息獲取的自動化以及數據的遠程傳輸與交換是溫室大棚發展的方向。目前，隨著4G技術及電力線載波技術、無線傳感技術的逐漸成熟，數據、信息傳輸進入了更廣闊的全數字化的網絡時代，4G技術在工農業生產中的應用日益受到人們的重視和關注。因此，結合4G技術、電力線載波技術、無線傳感網絡，設計一個溫室大棚遠程管理系統就顯得十分有必要。

2 系統組成及實現的主要功能

系統主要油監控終端及監控中心兩部分組成。監控終端有傳感器模塊、視頻攝像頭、視頻服務器、網關設備、電力線載波系統組成，負責傳感器信息的采集，終端系統的控制及信息的上報；監控中心主要是PC機和手機，負責信息的接收及指令的發布。系統整體結構圖如圖1所示。

3 硬件系統設計

3.1 4G模塊

4G模塊選用工業級4G DTU模塊EMB8106G，終端設備采用的控制器是STM323，兩者之間通信通過串口進行通信，EMB8106G的發送、接收引腳分別接到了STM32的第一串口，即PA9、PA10引腳。

3.2 電力線載波模塊

本次設計電力線載波模塊采用了KQ-130F，KQ-130F使用串口通信，連接到了STM32PB10＼PB11，KQ-130F的AC引腳可以接交流電，如果需要三相電，此處可以接控制交流接觸器。

3.3 其它硬件電路

3.3.1 網關電路

網關承擔了兩個功能，一是收集終端節點上來的信息，二是跟終端設備控制器進行通信，將信息報給終端設備控制器，控制器再將信息上傳至監控中心。每個網關系統采用CC2530芯片，CC2530的串行口與STM32的PA2/PA3相連。

3.3.2 終端節點

終端節點采用的是CC2530+傳感器，本設計采用的傳感器都是數字型溫濕度傳感器，可直接與MCU相連，溫濕度傳感器采用了AM2321 濕敏電容數字溫濕度傳感器。

4 系統軟件設計

4.1 微處理器應用程序

微處理應用程序完成系統所有的控制及主機與系統的交互工作，一方面要完成與監控中心的數據指令交互工作，一方面完成與網關的交互工作，流程圖如圖2所示。

4.2 上位機界面顯示

軟件設計過程中，用到了MSCOM、WINSOCK等控件。MSCOM控件通過串行端口傳輸和接收數據，為應用程序提供串行通訊功能， WINSOCK控件能夠通過UDP協議或TCP協議連接遠程主機進行數據交換。可以用這兩種協議來創建客戶端跟服務器。監控中心正是利用了TCP協議完成了數據傳輸。窗口登陸界面見圖3。

5 結束語

通過ZigBee技術與4G傳感器網絡相結合，實現溫室大棚溫度、濕度等各種信息的動態采集。通過無線傳感器實時檢測溫室大棚的溫度、濕度等一系列參數，經路由器、協調器通過4G將信息傳輸至管理中心，系統可自行選擇合適的路由，管理中心可以是PC機，可以是人人皆有的手機。管理中心可實時接收數據并根據需要打開視頻監控。白天時，用戶可通過PC機或手機發送指令給溫室大棚終端，溫室大棚終端可以通過電力線載波控制卷簾機收起草簾，晚上，可通過遠程控制，放下草簾，當溫度等參數不合適時，用戶可通過遠程命令控制大棚的加熱、排風等設備完成大棚環境調整，實現整個溫室大棚控制的自動化及信息化，具有一定的市場價值和工程實際意義。