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物联网下的智能农业大棚设计

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摘要:农业大棚的温湿度控制对农作物的生长至关重要,现在大部分大棚还没有进入智能控制,基本上都是靠农民自己的感受进行温度和适度的调节。本文设计一个智能农业大棚控制系统,即在大棚内安装些许终端节点,每个终端节点有单片机,传感器,继电器组成,外部放置协调器节点。通过ZigBee组网连接网络,将终端节点采集到的数据发送给协调器节点,协调器将接受到的数据发送给PC端的软件上,实现远程的控制。

关键词:单片机;传感器;ZigBee节点;控制系统

随着时代的进步,生活质量的提高。对农产品的需求量也越来越大,现在社会温室种植植物已在农业生产中占据了重要的地位,而传统农业的温室种植农产品,温室大棚里面的温度只能根据温室大棚里面悬挂温度计来测量。光照及湿度这对于植物生长非常重要的因素仅凭借工人的经验。这个不利于大规模科学化的种植农产品,因此智能农业大棚的设计就对农作物的生长以及节省人力物力起到了关键性的作用。

一、总体方案设计

本方案由ZigBee无线传感器网络节点、网关和控制中心组成。无线传感器网络节点上附着各种各样的传感器,用传感器监测环境的变化,最终将相关数据传输到互联网后台。系统通过检测后,最终发给用户,总体方案图如下图1所示。

二、硬件设计

本设计的硬件结构由传感器节点模块,ZigBee协调器模块、控制模块三部分组成,下面介绍各个主要模块。(1)传感器节点模块。无线传感器节点模块由各种参数(湿度、温度、光照等)收集模块、CC2430单片机、电源模块和LED指示灯、外部数据存储等组成,节点设计图如图2所示。各种数据采集模块将采集监测区域中的各项参数信息并完成相关数据转换;CC2430单片机负责与路由节点进行无线数据交换、传输采集数据、接收控制命令等。外部数据存储模块用来保存传感器节点采集的数据。电源管理模块采用两节电池进行供电。(2)ZigBee协调器模块。该模块包含CC2430单片机、天线RF、电源模块、晶振模块、串口模块和LED指示灯。结构框图如图3所示。(3)控制模块。根据检测的信号进行相应的控制,包含电机驱动、GPS模块,LCD液晶屏显示模块等。若当前温度传感器采集到的温度大于(或小于)设置的温度,则电机工作打开(或关闭)大棚通风口。若当前湿度传感器采集到的土壤湿度小于设置的土壤湿度,则电机工作打开加湿器洒水。若当前光照传感器采集到的光照强度小于设置的光照强度,则打开灯光;若当前光照传感器采集到的光照强度大于设置的光照强度,则关灯。显示器时时显示当前传感器采集到的温度、湿度和光照强度,同时发送数据给用户。

三、软件设计

本设计的运行环境是IAR7,此环境由TI公司的Z-Stack2006协议栈进行开发,IAR7由3部分组成,用Z-Stack开发的无线传感器网络;用Qt的开发的网站;应用WEB开发的中控中心。四、结束语本设计采用ZigBee技术,将此技术用于农业大棚监测控制系统中,本文首先分析了系统的总体框架,然后分析了无线传感器网络的部分软件和硬件设计,通过此设计,管理者很清楚并且及时掌握了农作物的生长环境,从而快速地采取相关措施。如果换取采集节点的相关传感器,则该系统可以应用于不同的场合。

参考文献

[1]蔡文晶,秦会斌.基于ZigBee精简协议的无线数据采集系统[J].机电工程,2011,28(2):224-226.

[2]李文仲,段朝玉.ZigBee无线网络技术入门与实战[M].北京:北京航空航天大学出版社,2007.

作者:程盼 张鑫 樊帅 单位:陕西服装工程学院

物联网下的智能农业大棚设计责任编辑:张雨    阅读:人次
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