我國是農業(yè)大國，為了給農作物創(chuàng)造合適的生長環(huán)境，農業(yè)生產人員需實時關注各項環(huán)境指標是否正常，傳統(tǒng)的人工現(xiàn)場監(jiān)測已經無法滿足現(xiàn)代農業(yè)的需求?；?a href="http://shadmanalarbi.com/" target="_blank" title="廣州健永專業(yè)提供物聯(lián)網技術服務、RFID智能識別模塊、RFID標簽、傳感器等020-29864643" style="box-sizing: border-box; color: rgb(51, 122, 183); text-decoration: none;">物聯(lián)網技術的溫室大棚環(huán)境智能監(jiān)控系統(tǒng)有效的解決了這一難題，本文就對此系統(tǒng)的設計進行深度解析，供各位新農人參考。

一、系統(tǒng)總體設計

 溫室大棚環(huán)境智能監(jiān)控系統(tǒng)通過在傳統(tǒng)農業(yè)的基礎上融合了物聯(lián)網、信息化、自動化等技術，利用部署在大棚內的各類傳感器節(jié)點采集土壤水分、溫度、濕度、光照、CO2等環(huán)境信息，實現(xiàn)無線采集、無線傳輸、視頻監(jiān)控、異地監(jiān)控等功能，不僅解放了勞動力，降低了生產成本，還能調節(jié)農作物產期，提高生產率。

 環(huán)境采集節(jié)點主要由環(huán)境傳感器、控制器和WIFI模塊所組成，其中常用的環(huán)境傳感器包括光照度傳感器、空氣溫濕度傳感器及土壤溫濕度傳感器。控制器通過IIC協(xié)議與485協(xié)議等實現(xiàn)對數(shù)字傳感器的數(shù)據采集，并通過UART口將數(shù)據轉送給WIFI模塊。WIFI模塊、無線攝像頭、移動終端等與WIFI基站建立連接，并由基站通過光纖將數(shù)據傳輸至監(jiān)控中心的服務器，實現(xiàn)遠程PC和移動終端的實時監(jiān)測溫室大棚內環(huán)境數(shù)據。

二、系統(tǒng)硬件設計

 系統(tǒng)的硬件設計主要包括無線網絡覆蓋及接入設計和環(huán)境采集節(jié)點設計。

1．無線網絡覆蓋及接入設計

 WIFI技術是近年出現(xiàn)的基于以太網的無線局域網技術，WIFI網絡傳輸速率快，傳播距離遠，最大可以達到300米左右，在移動狀態(tài)下，WIFI網絡也能保持很好的傳輸特性，且十分易于系統(tǒng)后期擴展。智能WIFI基站配備了高功率天線，可以有效覆蓋方圓200米內的范圍，之內的環(huán)境采集節(jié)點、PC及移動終端可與其連接。同時基站具有Ping Watchdog功能，即通過設置一定時間內Ping 1至2個IP地址的方式來檢測當前連接狀態(tài)，當遠程IP地址均Ping失敗的時候，基站會執(zhí)行失敗動作，失敗動作可配置為重啟基站或重新建立WIFI連接，這一機制，有效保證了智能基站長期穩(wěn)定工作。

2．環(huán)境采集節(jié)點設計

 環(huán)境采集節(jié)點由數(shù)據處理模塊、數(shù)據采集模塊及穩(wěn)壓電源模塊組成。

 數(shù)據處理模塊通常采用STM32F來實現(xiàn)，STM32F具有外圍接口廣、功耗低、串口資源豐富，抗干擾能力強及價格低廉的優(yōu)勢。STM32F工作頻率可達72MHz，MHZ下的功耗僅為uA級別，有效保證了數(shù)據采集及處理的時效性，也方便SP706設計硬件看門狗電路。

 數(shù)據采集模塊主要用于感知溫室大棚內的環(huán)境信息，包括光照度傳感器、空氣溫濕度傳感器及土壤溫濕度等傳感器。我們對傳感器的篩選建議是在滿足精度的前提下，盡量選擇低功耗的復合型傳感器。

 穩(wěn)壓電源模塊是為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的能量，通過在每個溫室的配電箱內安裝一個電源轉換模塊將220V的交流電壓轉換為24 V的直流電壓再輸人到節(jié)點，更高效安全。

三、系統(tǒng)軟件設計

 溫室大棚環(huán)境智能監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設計包括對數(shù)據采集節(jié)點、監(jiān)控中心及移動終端的設計：

1．數(shù)據采集節(jié)點設計

 數(shù)據采集節(jié)點運行于控制器中，主要實現(xiàn)環(huán)境數(shù)據的采集，數(shù)據的處理和數(shù)據的發(fā)送。系統(tǒng)上電后，首先進行軟硬件環(huán)境初始化，讀取節(jié)點位置信息編號后進人循環(huán)采集環(huán)境數(shù)據，時間節(jié)奏由中斷來控制，一次觸發(fā)中斷進行一次數(shù)據采集，當采集60次數(shù)據后，進行環(huán)境數(shù)據的滑動平均濾波處理。

2．監(jiān)控中心軟件設計

 基于B／S架構的溫室大棚環(huán)境智能監(jiān)控系統(tǒng)運行于監(jiān)控中心的服務器，采用C＃語言進行web應用程序開發(fā)。監(jiān)測系統(tǒng)劃分為四大功能模塊，分別是實時數(shù)據監(jiān)測模塊、歷史數(shù)據查詢模塊、設備安全預警模塊及系統(tǒng)管理模塊。

 1）實時數(shù)據監(jiān)測：查詢各測點的溫度、濕度、光照、土壤溫濕度等信息，并通過數(shù)字和曲線圖的方式展現(xiàn)。

 2）歷史數(shù)據查詢：查看不同測點在某時間段內所采集的環(huán)境數(shù)據與統(tǒng)計信息，支持excel表格導出，方便園區(qū)工作人員管理。

 3）設備安全報警：系統(tǒng)分別針對不同環(huán)境因子設置相應的警戒線數(shù)值，一旦測點的監(jiān)測數(shù)據超過警戒線，將生成報警記錄。

 4）系統(tǒng)管理：主要對系統(tǒng)進行配置和管理，其中包括用戶權限管理、數(shù)據信息維護管理（警戒線設置與節(jié)點初值設置）等。

3．移動終端軟件設計

 基于C／S架構的移動終端軟件，采用java語言開發(fā)。終端連接至園區(qū)WIFI網絡或者移動流量網絡下進行登錄。園區(qū)工作人員可隨時隨地通過終端查看溫室大棚環(huán)境信息，并設計有消息推送功能，當某一環(huán)境值超出預設值時，會立刻向手機發(fā)送報警推送，同時園區(qū)工作人員可以通過APP進行短信交流與消息的通知。

基于物聯(lián)網技術的溫室大棚環(huán)境智能監(jiān)控系統(tǒng)引入WIFI無線通訊技術、多參數(shù)環(huán)境采集節(jié)點，簡化了農業(yè)溫室生產管理過程；通過WEB端系統(tǒng)及移動終端APP監(jiān)測軟件，使農業(yè)監(jiān)測更加智能化、便捷化。(來源：愷易物聯(lián)網)

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