毕业论文--智能农业大棚系统的设计与实现

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1、智能农业大棚系统的设计与实现摘要：物联网智能农业大棚系统采用当前热门的物联网技术、嵌入式技术和无线传感器网络技术相结合的方法，并搭载了各种传感器（温度传感器、湿度传感器、光照度传感器、土壤湿度传感器、热释红外感应传感器）和无线通信模块，最终实现了对大棚生产过程中各项环境参数的精准测量，并智能控制大棚内各项环境状况，进而实现大棚环境的自动保温、保湿、土壤湿度、历史数据的记录和安防监测等功能。物联网智能大棚系统还具有远程访问与控制功能。用户使用PC机不仅可以远程访问大棚内的相关数据，实时观察植物的长势，还可以远程控制大棚内部的执行器件（风扇、加湿器、加热器）

2、来改变大棚内部环境。关键词：ZigBee温室大棚物联网智能农业1方案背景随着我国城市化建设的进一步推进，我国可耕种地面积在逐年减少，如何充分利用现有的土地资源显得十分重要。目前，我国北方大部分地区都有温室大棚，由于温湿度，光照，CO2浓度直接影响作物的产量，因此如何给作物提供一个适宜生长的大棚环境，是一个值得研究的课题。本文设计了基于物联网技术的温室大棚系统。该系统满足了用户在远距离条件下对大棚内环境参数的监控，采用本系统可以实现大棚内温湿度、CO2浓度等环境变量的自动调节适宜作物生长的区间，真正实现温室大棚的无人化管理。2系统整体设计智能农业大棚系统分

3、为无线传感网络、网关和主控中心三个部分，把嵌入式技术，传感器检测技术，无线通信等技术相结合。无线传感网络由协调器、路由器、五个数据采集节点（温度传感器节点、湿度传感器节点、光照度传感器节点、安防传感器节点、土壤湿度节点）及一个控制节点组成。五个数据采集节点负责采集大棚内温度、湿度、光照度、土壤湿度、安防等信息的采集，并将采集到的数据传输到协调器。协调器负责对采集的数据进行汇总处理，一方面，协调器与网关通过串口传送大棚内各种设置参数、命令及数据，另一方面协调器将控制命令发送给控制节点，控制风扇、加湿器、加热器的开关来调节大棚内的环境。系统整体功能框图如图2

4、-1所示。液晶显示器光照传感器温湿度传感器嵌入式网关土壤湿度传感器无线路由ZigBee协调器控制节点红外传感器主控中心图2-1系统整体功能框图智能农业大棚系统可实时采集大棚内的温湿度、光照信息、土壤湿度、安防信息，通过高精度测量温室大棚生产过程中的参数，智能控制大棚内温度、湿度、通风状况等，自动实现保温、保湿和历史数据的记录的功能。该系统还具有远程访问和控制功能，用户可以通过PC机远程访问大棚内的相关数据，实时关注植物的长势，并可远程控制农业大棚内部设备的开关，调整大棚内部环境。3系统硬件设计智能农业大棚系统的无线传感网络硬件采用模块化的思路完成设计，主

5、要包括传感器模块、控制器模块和协调器模块三部分。传感器模块、控制器模块和协调器模块是搭载在ZigBee无线通信核心板和外接主板之上的，分别构成了数据采集节点、控制节点和数据转发节点。这样的结构化设计方便用户更换器件，最大限度的满足实际设计的需求。3.1无线通信核心板和外接主板ZigBee无线通信模块是由核心板和外接主板组成。ZigBee无线通信核心板的主控芯片采用TI公司生产的ZigBee无线通信芯片CC2530，负责驱动传感器以及数据的接收和发送。CC2530是一个真正用于IEEE802.15.4的ZigBee和RF4CE应用的片上系统(SOC)解决方

6、案，其能以较低的成本建立强大的网络节点。CC2530集成了业界领先的RF收发器、增强工业标准的8051MCU，在系统可编程Flash存储器，8kB的RAM和其他功能，且适合需要超低功耗的系统。主板主要由电源电路、USB转串口通信电路、接口电路等三部分组成。接口电路连接核心板与传感器模组或控制模组，并为它们提供电源接口。电源电路为核心板、传感器模组或控制模组供电。USB转串口通信电路将CC2530单片机的串口转换为USB口，方便节点与PC机进行串口通信。3.2协调器模块ZigBee网络中唯一的协调器，主要负责组建个域网及接收处理各节点传递过来的信号。处理器

7、部分采用了CC2530作为主控芯片。一般情况下，协调器节点接口主要包括串行接口、电源接口及JTAG接口，也可增加USB接口。当管理机无串口时，采用USB接口可使该节点应用更为方便灵活。协调器节点负责网络的组建，完成各个终端节点的数据汇总打包，并将打包后的数据信息通过串口传送给嵌入式网关。3.3传感器模块传感器模块由不同的传感器实现，包括温湿度传感器、光照度传感器、土壤湿度传感器和热释红外传感器。3.3.1温湿度传感器温湿度数据采集节点采用SHT10采集农业大棚中的温度和湿度，工作电压2.4-2.5V，测湿精度为+-4.5%RH，足以满足大棚要求。SHT1

8、0采用SMD贴片封装，用两条串行线与处理器进行数据通信。数据采集完后ZigBee