托普农业物联网基于wi—fi温室大棚监测控制系统设计

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1、-托普农业物联网基于Wi—Fi的温室大棚监测控制系统摘要：设计了一种基于Wi—Fi无线局域网的温室大棚监测控制系统。终端监测设备采用增强型5l单片机为CPU，该CPU将传感器监测到的数据通过RS232传给Wj—Fi模块，然后再通过无线局域网将数据传给服务器端软件，数据最终存储在SQLServer2008数据库中，监控客户终端通过计算机网络访问数据库相关采集数据，进行监测和控制。该系统设计简单，可靠性好。易于安装，经济实用。关键词：单片机；Wi—Fi；温室大棚监测控制系统O引言在植物的生长过程。环境中的温度和湿度对植物生长影响最大。由于昼夜的温度和湿度变化大，对植物生长极为不利。因此必须对环

2、境的温度和湿度进行监测和控制，使其适合植物的生长，提高其产量和质量。20世纪70年代末，我国陆续从以色列、美国、荷兰、日本等国引进现代化温室控制系统。随着科学技术的高速发展．现代化农业温室大棚控制系统的模式也在不停的改进。温室大棚监测控制系统的发展可以分为四个阶段：单片机的控制系统模式、PLC的控制系统模式、现场总线的分布式智能控制系统模式、无线网络智能控制系统模式。随着农业科技的发展，以及国家对三农的的高度重视，特别是国家2012农业国家一号文件颁发后。国家科技园、各大农业园区、农场等农业机构企业积极寻求在良种培育、节本降耗、节水灌溉、农机装备、新型肥药、疫病防控、加工贮运、循环农业、海

3、洋农业、农村民生等方面的高新技术，力求突破现存的农业技术瓶颈，真正实现现代化农业。浙江托普仪器有限公司和浙江大学合作积极响应科技兴农政策突出农业科技创新重点，研发出农业物联网智能控制系统通过通过射频识别（rfid）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备等新型技术将农业和互联网连接起来提大大提高了农业生产的工作效率和精细管理，避免了“瘦肉精”、“毒辣椒粉”、“红心鸭蛋”.---等问题的再次发生，保证了食品的安全和产量。目前此物联系统已在全国多家科技园、示范园区、农场、科研所、院校等区域成功运行，技术稳定成熟，功能齐全。为在农业种植业、畜牧养殖业等领域的生产关键环节建立智能化控制

4、、信息化管理的现代农业项目提供了强有力的技术支持。物联网的实施将大大提高国家推进科技创新增强农产品的步伐。农业物联网将开启农业生产腾飞的新篇章。托普农业物联网核心产品均属于自有品牌，自主研发生产。托普农业物联网系统主要包括三个层次：感知层：采用各种传感器（如温湿度、光照、CO2、风向、风速、雨量、土壤温湿度等）获取植物的各类信息。传输层：信息通过无线网络传输系统和信息路由设备传到控制中心，各个节点可以自由配对、任意监控、互不干扰。应用层：根据WSN获取植物实时生长环境。图温湿度、光照参数等，收集各个节点的数据，进行存储和管理实现整个测试点的信息动态显示，并根据各类信息进行自动灌溉、施肥、喷

5、药、降温补光等控制、对异常信息进行自动报警。加装摄像头可以对每个大棚和整个园区进行实时监控。在温室大棚监测控制系统中应用无线传感网络，可以实现对温室环境参数的自动监测与控制，能够有效地避免有线系统的布线复杂、降低施工难度以及快速完成整个项目。有线网络由于温室环境温度高、光照强、酸性等原因，将引起测控网络的可靠性和抗干扰性能有所降低，这必将增加后期系统维护难度和相关费用等问题。在无线传感网络中，ZigBee技术最近几年在温室大棚应用中比较普遍。成为研究的热点。但是相比同是无线网络的Wi—Fi，ZigBee网络通信距离短，通信速度低。对于一个狭长的农业大棚，ZigBee网络可能需要更多的中继处

6、理模块完成无线通信，但该网络结构复杂，可靠性相应降低。因此，本文提出了一种基于Wi—Fi的温室大棚监测控制系统．它能在一定程度上简化无线网络结构，提高通信效率和可靠度。1系统设计思想.---控制终端安置在种植植物的大棚内，可根据实际情况安置多个控制终端。控制终端中的温湿度传感器将环境中的温度、湿度等非电量参数转化成电量信号，经过A／D转换进入单片机，数据经过通信模块上传到控制服务器中。控制终端在本系统中是数据采集和执行机构，具体的控制算法由控制服务器端软件进行处理，该软件对各个终端采集的温度、湿度分别采用模糊控制，通过Wi—Fi网络输出控制量，最后由各个终端执行，也即是通过继电器的控制对相

7、应的设备如喷水器、吹风机、加热器、降温泵等进行操作，调节大棚内温湿度状态。用户也可以不采用自动方式，在监控终端通过软件改为手动操作设备。最后执行机构打开或者关闭相应设备，经过一定时间，各个终端的温湿度状态将处于设定的上下限值内。在控制终端设计中，如果网络不通，接收不到控制服务器端软件的指令，那么终端将自动切换到保护状态，关闭执行机构，同时声光报警；相应控制服务器端软件也会显示故障，提示用户处理相关情况。整个系统设计框图如