设施农业低功耗手持信息采集系统研究

《设施农业低功耗手持信息采集系统研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、2015年6月农机化研究第6期设施农业低功耗手持信息采集系统研究李金雷，张馨，郑文刚，赵全明，田宏武，张石锐(北京农业智能装备技术研究中心，北京100097)摘要:设施农业是现代农业的发展方向。随着设施农业生产在现代农业中的深入应用，如何便捷、高效地利用多方资源实现移动作业，以提高新技术装备在设施农业生产中效能与产出比重，已经成为当前研究热点之一。为此，研究了设施农业采集技术，提出了一种便携式低功耗的设施农业环境信息采集系统。关键词:设施农业;数据采集;低功耗;便携式中图分类号:S621;TN98文献标识码

2、:A文章编号:1003－188X(2015)06－0225－04DOI:10.13427/j.cnki.njyi.2015.06.055足，介绍一种以温室内温度湿度和土壤湿度为主要调0引言控目标的农业环境信息采集系统。该系统不仅能够近年来，设施农业已经成为一种集约化程度很高将信息采集和低功耗移动作业相结合，并可有效降低的农业生产技术。设施农业已经由以前简易的塑料成本，很好地解决了设施农业生产中遇到的控制复［8－10］大棚、温室发展为具有人工环境控制设施的自动化、杂、布线成本高及采集系统移动性差等问题。机械化

3、程度极高的现代化大型温室和植物工厂。物1系统控制逻辑和实现联网技术与装备在设施农业领域已推广应用，包括采集温度、湿度、光照等环境信息，通过网络传输，进行针对具体应用，该系统是基于低功耗设计的移动科学的预测，提高农业综合效益。物联网和设施农业信息采集系统逻辑，结构如图1所示。系统控制逻辑生产相结合是当前设施农业发展的方向，但在具体应主要实现不同工作模式下对不同参数的控制。用过程中存在农业信息获取方式单一、难以实现移动作业、农业环境信息传输技术不够灵活、维护困难等［1－3］问题。国外对温室环境控制技术研究较早，

4、始于20世纪70年代。先是采用模拟式的组合仪表，采集现场［4］信息并进行指示、记录和控制。20世纪80年代末出现了分布式控制系统，现阶段的开发和研究集中于计算机数据采集控制系统的多因子综合控制系统及［5］多数据融合技术等方面。这些系统虽然具有设备互操作性好、抗干扰能力强、实时性好等优点，但成本图1系统基本结构框图较高，难以实现普及化应用。国内的环境监控系统大Fig．1Overallblockdiagramofsystem多存在稳定性差、可靠性低、功耗大、可移动距离有限该系统典型的工作方式为:定时模式、休眠模

5、式［6－7］等缺点。和手动模式。设定系统的工作方式时，“手动模式”优本文针对当前国内设施农业生产实际情况的不先级最高，当用户想立即查看当前空气温湿度时，可以拨动采集按键启动“手动模式”，系统会跳出当前工收稿日期:2014－06－16作模式进行采集、播报、存储和显示等工作，当用户完基金项目:“十二五”国家科技支撑计划项目(2012BAD52G01－2);大田灌溉智能控制关键技术研究与示范项目(201203012成操作后系统会恢复为跳出前的工作模式;如果设置－4－1)的工作模式为“定时模式”，则“采样间隔”“存

6、储间作者简介:李金雷(1985－)，男，北京人，硕士，(E－mail)lijinlei2011隔”有效，此时系统会定时的自动唤醒进行传感器数@163．com。通讯作者:张馨(1981－)，男，北京人，助理研究员，博士，(E－据采集、显示、存储等功能;如果设置的工作模式为mail)zhangx@nercita．org．cn。“休眠模式”，则“OLED显示状态““”“语音状态”失·225·2015年6月农机化研究第6期效，只有“采样间隔”、“存储间隔”有效，此时系统会3系统软件设计定时地采集并存储数据，但是并不

7、显示和语音播报，当采集到的传感器数值大于设置好的传感器上下限3．1工作模式设计阈值时，系统会自动唤醒进行语音报警和数据显示。本系统以最大程度地降低系统功耗为的目，采用定时唤醒进行数据采集和周期存储，采集的时间间隔2硬件接口设计可以根据用户的需求来设定。系统总体功能结构如系统主要由微处理器模块、4路传感器、用来数据图3所示。通讯和历史数据导出的USB模块、OLED显示模块、存储模块和语音模块6部分组成，如图2所示。本系统采用的微处理器是MSP430F2274，其超低的静态功［11］耗为系统电池供电提供了可靠的

8、硬件支持。MCU的4种低功耗工作模式使得系统可以在不同的工作环境下切换工作模式，降低了系统功耗。休眠状态MCU切换到最低功耗模式可将系统功耗降低到30μA以下，同时系统可以通过按键来触发端口中断，从而唤醒系统。系统输入的传感器信号采集端口可以连接1路路数字信号和1路模拟信号土壤湿度。其中，1路数字信号可以连接空气温湿度或CO2传感器可选。用户可以根据需要选择不同的传感器探头来采集不同的图3程序流程图农业环境信息。