基于物聯網技術的溫室大棚監測系統的設計與應用

趙嘉偉+呂俐衡+沈洪吉+張杰

摘要：我國是農業大國，傳統的農業生產模式已經不能滿足現代化生產的需要。隨著物聯網技術的不斷發展，基于物聯網技術的溫室大棚監測系統既可以節省人力、物力、財力，又可以高效高質量地促進生產。因此，基于物聯網技術的溫室大棚監測系統的開發變得越來越有意義。本文介紹的溫室大棚監測系統采用Zigbee無線傳輸網絡，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；物聯網；監測；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。我國是農業大國，傳統的農業生產模式不僅需要大量的人力去觀察農作物的生長，而且影響農作物生長的各環節，也需要農民靠自己的經驗去感知，這非常不利于我國農業的快速發展[1]。隨著物聯網技術的發展，基于物聯網技術的溫室大棚監測系統可以很好地解決傳統生產模式的弊端[2]。本文所介紹的溫室大棚監測系統采用物聯網技術，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測溫室大棚的溫度、濕度、氣體等參數的星型的無線傳感網絡。

1 系統設計

基于物聯網技術的溫室大棚監測系統是由一個協調器（ZigBee中心節點）和4個終端節點（ZigBee終端節點）構成。協調器的作用是將連接終端節點的溫度傳感器、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。具體工作原理是監測系統電源開關打開后，傳感器先采集溫室大棚的溫度、濕度等信息給Zigbee終端，Zigbee終端通過無線網將信息傳送給Zigbee協調器，進而再傳送給上位機和手機APP[4]。根據環境要求的不同，通過鍵盤設定各類溫室大棚監測信息的最高值，上位機和手機APP通過與輸入設定值進行比較，控制協調器驅動蜂鳴器報警。

2系統構成

本系統主要由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字信號反饋給Zigbee協調器。Zigbee協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內，當上位機打開管理系統、串口和網絡服務，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終端節點到達Zigbee協調器后，經過串口RS232把各類信息的數字信號傳輸到上位機中，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據傳輸給手機用戶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據，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

隨著物聯網技術的快速發展，使得基于Zigbee的溫室大棚監測系統的設計與研究非常具有實用價值和研究價值，基于Zigbee的溫室大棚監測系統一方面節省了人力物力財力，另一方面可提高農業溫室大棚的收益和效率，加快現代農業的發展，提高人們的生活質量。

參考文獻

[1]孟慶海.基于物聯網技術的溫室大棚監控系統的設計與實現[D].天津大學，2014.

[2]郭青，薛亮.基于ZigBee和Android的環境監控APP的設計與實現[J].科技創新與應用，2016，（08）.

[3]黃鴻鋒.基于ZigBee技術的農作物溫室大棚監控系統的設計和實現[D].電子科技大學，2011.

[4]胡培金，江挺，趙燕東.基于Zigbee無線網絡的土壤墑情監控系統[J].農業工程學報， 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測系統[J].儀表技術與傳感器， 2009 （05）： 111-113.