基于云平臺的溫室大棚監控系統的研究與設計

[摘 要] 目前，我國的溫室環境控制管理主要依靠人工經驗和簡易儀器，科技含量不足，科學的管理和生產系統比較缺乏。溫室環境控制僅能實現降溫、保溫、遮陽和防雨等功能，制約了溫室作物的優質生長。而智能大棚的出現受到了人們的重視，本文就基于大數據云平臺的智慧農業大棚的設計展開研究。

[關鍵詞] 溫室大棚；云平臺；無線網絡傳感器

[中圖分類號] S625；TP273 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-7909（2017）36-87-2

1 系統設計思路

針對目前傳統農業溫室大棚不易管理，對溫室內環境參數不易控制等問題，結合目前比較流行的大數據云計算、無線網絡傳感器及ARM微處理器智能控制進行改進設計。通過對溫室大棚內環境多個參數的采集，完成系統前端溫室環境的溫濕度、光照度、CO2濃度等數據采集單元的研制，將信息上傳到云端及控制器上，把數據保存在云服務器和微控制器上，并實現與云端及UI的通信。當測得的環境參數高于或者低于系統設定的正常參數范圍時，控制器會自動打開相關的執行機構（如噴淋閥、加熱器、補光器、風機等），進行環境參數的自動調節。同時，溫室內環境參數可以實時顯示并上傳到APP和Web端[1-2]。該系統可以有效解決目前溫室栽培中環境變量不易控制的問題。

2 系統框圖

基于云平臺的溫室大棚監控系統結構如圖1所示。

其中數據采集端主要包括傳感器的選型、參數標定、采集并向接收端控制器無線傳輸。無線網絡傳感器技術采用了ZigBee組網方式，提高了采集數據的準確性。數據接收端則是無線網絡傳感器把采集到的環境信息通過3G模塊傳到云端，控制器通過串口與串口屏通信，將接收到的環境參數傳到串口屏中，同時通過控制器把執行器的各個狀態上傳到云端及手機APP端。

3 系統軟硬件設計

3.1 上位機設計

通過3G模塊將采集到的數據上傳到數據云端，到達后臺云服務數據庫。

3.2 下位機設計

下位機設計主要包括無線網絡傳感器的組網（ZigBee），采用芯片CC2530。系統的stm32是網關的核心部件之一，對無線傳感器節點上傳數據的數據融合處理。數據的轉發、與無線網絡的通信都是在stm32上實現的。外部傳感器模塊實現了對農作物生長環境參數的釆集功能。

3.3 無線網絡傳感器組網

協議支持3種類型的設備：協調器、路由器和終端設備。在無線傳感器網絡中，傳感器節點主要由感知器件、無線通信部件和嵌入式處理器組成，項目主要以ZigBee星型結構方式組網。

4 系統實物仿真

依托目前大數據物聯網實驗室平臺，搭建模擬大棚的平臺，將相關實驗設備搭建到設備中做實物模擬仿真。將組網模塊、無線終端采集器、智能網關、執行器（噴淋頭、遮陽網、通風口、補光燈）搭建成大棚平臺，最終實現模擬仿真，如圖2所示。

5 結語

本系統設計中所采用的無線傳感網是基于ZigBee技術，將傳感器節點進行網絡聯系，對不同監控點進行監控，實時把數據無線傳送給協調器節點，由協調器節點處理后傳到控制中心，由控制中心經過3G上傳到云端。經試用證明可以應用于實際生產中，在廣大農村地區有著良好的應用前景和推廣價值。

參考文獻

[1]鄭鋒，王巧芝，孫西瑞.溫室大棚自動控制系統的設計[J].農機科技與信息，2008（1）：47.

[2]王毅.溫室環境多參數微機測控系統的研究和應用[D].太原：太原理工大學，2010.