嵌入式WiFi技术在温室环境监测系统中的应用
嵌入式系统在农业智能化中的应用
嵌入式系统在农业智能化中的应用随着科技的不断进步和社会的发展，农业领域也逐渐迈入了智能化的时代。
嵌入式系统作为一种集成了计算机硬件、软件和系统的全新技术，正在广泛应用于农业智能化的各个领域。
本文将从自动化设备控制、智能农场管理以及精准农业等方面，详细介绍嵌入式系统在农业智能化中的应用。
1. 自动化设备控制嵌入式系统在农业领域最直观的应用就是控制各种自动化设备。
例如，温室环境控制系统可以通过传感器实时监测温度、湿度、大气成分等参数，并通过嵌入式系统进行数据分析和控制，自动调整温室内的环境条件，以提供最适宜的生长环境。
此外，嵌入式系统还可以控制灌溉系统、施肥系统等，实现对农作物生长过程的全面自动化控制，提高作物产量和质量。
2. 智能农场管理嵌入式系统还能够帮助农民实现对农场的智能化管理。
通过安装嵌入式系统与互联网相连接，农民可以远程监控和管控农场的各项运营情况。
例如，嵌入式系统可以实时监测农场内的温度、湿度、光照等信息，并通过云平台将数据传输给农民，提供合理的决策支持。
此外，嵌入式系统还可以通过智能化的农场管理软件，对农场的作物种植、灌溉、施肥、病虫害防治等进行优化管理，提高农场的效益和生产力。
3. 精准农业嵌入式系统的另一个重要应用领域是精准农业。
精准农业是一种通过精确的农业管理和决策支持系统，实现对农作物的精准监测和管理的农业模式。
嵌入式系统在精准农业中发挥着重要的作用。
例如，嵌入式系统可以通过安装在农机或农用无人机上的传感器，收集不同地块的土壤、气候等信息，并通过数据分析提供相应的农艺措施，实现对不同地块的精细化管理；同时，嵌入式系统还可以通过全球定位系统（GPS）和地理信息系统（GIS）技术，进行农作物的精确播种、施肥、植保等操作，提高农作物的生长水平和品质。
4. 农产品追溯随着人们对食品安全和质量追求的不断增加，农产品追溯成为了农业领域的重要议题。
嵌入式系统可以在农产品种植和加工环节中实现全程追溯。
无线传感器网络在环境监测系统中应用论文
无线传感器网络在环境监测系统中的应用【摘要】本文介绍了在环境监测系统中应用无线传感器网络技术的几点优势，分析了基于无线传感器网络技术的环境监测系统的体系结构，给出了三个典型应用领域中该系统的创新性构建方案，并对该类系统中的几种关键技术进行了研究，最后对无线传感器网络技术的应用前景进行了展望。
【关键词】无线传感器网络 zigbee ieee 802.15.4 能源管理数据融合近年来，随着无线传感器网络技术的迅猛发展，以及人们对于环境保护和环境监督提出的更高要求，越来越多的企业和机构都致力于在环境监测系统中应用无线传感器网络技术的研究。
通过在监测区域内布署大量的廉价微型传感器节点，经由无线通信方式形成一个多跳的网络系统，从而实现网络覆盖区域内感知对象的信息的采集量化、处理融合和传输应用。
无线传感器网络技术是应用性非常强的技术，它在当前我国环境监测系统中的应用潜力是巨大的。
一、无线传感器网络和zigbee无线传感器网络（wireless sensor network，wsn）是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器结点通过无线通信技术自组织构成的网络系统。
人们可以通过传感器网络直接感知客观世界，在工业自动化领域，利用无线传感器网络技术实现远程检测、控制，从而极大地扩展现有网络的功能。
传感器网络、塑料电子学和仿生人体器官又被称为全球未来的三大高科技产业。
zigbee是一种新兴的短距离、低功耗、低数据速率、低成本、低复杂度的无线网络技术。
二、ieee 802.15.4/zigbee协议1、ieee 802.15.4标准ieee标准化协会针对无线传感器网络需要低功耗短距离的无线通信技术为低速无线个人区域网络（lr—wpan）制定了ieee 802.15.4标准。
该标准把低能量消耗、低速率传输、低成本作为重点目标，旨在为个人或者家庭范围内不同设备之间低速互连提供统一标准。
同时zigbee联盟也开始推出与之相配套的网络层及应用层的协议，目的是为了给传感器网络和控制系统推出一个标准的解决方案。
无线通信技术在我国现代温室中的应用综述
ｄ ｍｅ ｔ ｒ ｅ ｈ ｕ ｅ ａ ｄ ｔｅ ａ ｐ ｉａｉ ｎ ｏ ｒ ｌｓ ｏ ｏ ｓｉ ｇ ｅ ｎ ｏ ｓ ｎ ｈ ｐ ｌ ｔ ｆｗｉ ｅ ｓｃ ｍｍｕ ｉａｉｎ ｔｃ ｎ ｌｇ ｎ ｇ ｅ ｎ ｏ ｓ ｒ ｏ ｅ ａ ｔ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｃ ｏ ｅ ｎ ｃ ｔ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｉ ｒｅ ｈ ｕ ｅ ａ ｅ ｆｒ ｃ ｓｅ ． ｈ ｏ
１ ４
传感器与微系统（ ｒｎｄ ｃｒ ｎ ｉｒ ｙｔ ｅｈ ｏ ｇ ｓ Ｔａｓｕｅ ｄＭ ｃ ｓｓ ｍ Ｔｃｎ ｌ ｉ ） ａ ｏ ｅ ｏｅ
２１ ０ １年 第 ３ Ｏ卷 第 ｌ ２期
无 线 通 信 技 术在 我 国现 代 温 室 中的应 用综 述
周素茵， 章 云，曾 斌
（ 浙江农林大学 信息工程学院 ， 浙江 临安 ３ １０ ） １３ ０ 摘 要 ：详细 阐述 了国内现代温室中用到的几 种无线 通信技术 、 温室环境无 线监测系统 中最基本 的组成
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｓ ｖ ｒ ｌ ｉｅｅ ｓ ｃ ｍｍｕ ｉａｉ ｎ ｔｃ ｎ ｌｇｅ ｓ ｄ ｉ ｏ ｓ ｃ ｍｏ ｅ￣ ｇ ｅ ｎ ｏ ｓ ｎ ｈ ａｄ ａ ｅ＆ ｓｒ ｃ ： ｅ ｅ ａ ｒ ｌｓ ｏ ｗ ｎ ｃ ｔ ｅ ｈ ｏｏ ｉｓ ｕ ｅ ｎ ｄ ｍｅ ｔ ｄ ｌ ｒ ｅ ｈ ｕ ｅ ａ ｄ ｔｅ ｈ ｒ ｗ ｒ ｏ ｉ ｌ ｌｗ ｐ ｗ ｒ ｃ ｎ ｕ ｔ ｎ ｅ ｉｎ ｏ ｉｅｅ ｓ ｅ ｓ ｒ ｏ ｅ ａ ｂ ｓｃ ｎ ｔ ｏ ｈ ｗ ｒｌ ｓ ｍｏ ｉ ｒ ｇ ｙ ｔ ｍ ｏ ｏ ｏ ｅ ｏ ｓ ｍｐｉ ｄ ｓｇ ｆ ｗ ｒｌ ｓ ｓ ｎ ｏ ｎ ｄ ｓ ａ ｉ ｕ ｉ ｆ ｔ ｅ ｉ ｅ ｓ ｏ ｅ ｎ ｔ ｉ ｓ ｓｅ ｆｒ ｏｎ ｇ ｅ ｎ ｏ ｓ ｎ ｉ ｎ ｎ ｒ ｌｂ ｒ ｔｄ ｉ ｅ ａｌ Ｔ ｅ ａ ｐ ｉａｉｎ ｏ ｏ ｒ ｗ ｒｌ ｓ ｏ ｒｅ ｈ ｕ ｅ ｅ ｖｒ ｍｅ ｔ ｅ ｅａ ｏ ａｅ ｎ ｄ ｔ ｉ ｈ ｐ ｌ ｔ ｆ ｆｕ ｉｅｅ ｓ ｃ ｍｍｕ ｉ ａｉｎ ｔｃ ｎ ｌｇｅ ｎ ｏ ａ ． ｃ ｏ ｎ ｃ ｔ ｅ ｈ ｏｏ ｉｓ ｉ ｏ
无线传感器网络在温室环境监测中的应用研究
Ａｐｐ ｉ ａ ｉ ｎ ｓ ａｒ ｈ ｏ ｉ ｅｅ ｓ Ｓ ｎｓ ｒ Ｎｅ ｗｏ ｋ ｎ Ｇｒ ｅ ｏ ｓ ｉ ａ ｅ Ｍ ｏ ｔ ｒｎｇ ｌｃ ｔｏ Ｒｅ ｅ ｃ ｆＷ ｒ ｌｓ ｅ ｏ ｔ ｒ ｓ ｉ ｅ ｎｈ ｕ ｅ Ｃｌｍ ｔ ｎｉｏ ｉ
Ｓ ｅ — Ｕ，Ｙ ＨＩＷ ｎ Ｗ ＡＮＧ Ｊ ｎ ｕ （ ｃｏｌ ｆ ａｈｍ ｔ ｓ ｎ ｏ ｐｔｒ ｃｅｃ ，Ｎｎｘ ｎｖｒ ｔ， ｉｃｕｎ７ ０ ２ ，Ｃ ｉａ Ｓｈｏ ｏ ｔｅ ａｉ ｄＣ ｍ ｕｅ ｉｎｅ ｉｇｉ Ｕ ｉ ｓｙ Ｙ ｎｈ ａ ５０ １ ｈｎ ） Ｍ ｃａ Ｓ ａ ｅｉ
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时文武 ， 杨 军
（ 宁夏 大学数 学计 算机 学院 ， 宁夏 银川 ７０ ２ ） ５ ０ １
摘要 ： 以温 室环 境 监 测 为 应 用 背 景 ， 分析 温 室环 境 监 控 的特 点 ， 出 温 室 环境 监 控 的 系统体 系 结 构 ， 结 合 温 室 监 控 的 具 给 并
体应 用提 出节能的数据融合 算法， 仿真 实验表 明该算 法能有效提 高节点能量的利用率和延 长网络生命周期。
基于ZigBee的温室大棚的温湿度检测系统共3篇
基于ZigBee的温室大棚的温湿度检测系统共3篇基于ZigBee的温室大棚的温湿度检测系统1温室大棚是一种在室内环境下控制温度和湿度，提供适宜生长条件的一种设备。
温室大棚以保证植物生长发育需要的温湿度条件为主要目标，而这些条件的测量则必须要通过传感器来实现。
在传统温室大棚的温湿度检测中，往往采用温度计和湿度计。
这种方法虽然简单且可靠，但由于人工测量的误差度较大，不能准确地反映实际的温湿度值。
同时，这也会带来一些问题，例如温度计和湿度计需要频繁的人工校正、无法实时监测温湿度等。
随着科学技术的不断进步，越来越多的科技设备被应用到温室大棚的生产和管理中。
在本文中，我们将介绍一种基于ZigBee无线通信技术的温室大棚温湿度检测系统，从而实现对温室大棚内部温湿度的实时监测和管理。
首先，我们需要了解一下ZigBee技术。
ZigBee是一种基于IEEE 802.15.4标准的无线通信技术，传输距离较远，低功耗、适用于低速数据传输的应用，工作频率为2.4GHz。
该技术适用于传感器网络，可以用于传输温湿度、光照、气压等等各类环境数据，并实现设备之间的互联互通。
接下来是系统的组成。
我们需要准备一些传感器和基站。
传感器包括温度传感器和湿度传感器。
基站需要采集传感器信息，并将数据传输给上位机进行处理。
为了简化系统，我们可以使用Arduino单片机作为基站。
Arduino可以用于存储数据并进行数据处理，在实际应用中使用普遍。
在本具体实现中，我们需要使用两个传感器分别测量温度和湿度，并将这些数据发送给基站。
在组成了所需硬件之后，我们需要进行系统安装。
温度传感器和湿度传感器被安装在温室大棚内，通常安装在植物的底部或者中间位置，这样可以保证测量的数据更加准确。
这些传感器会发送温度和湿度数据，基站会通过ZigBee模块将这些数据传输到上位机。
当数据传输到基站后，Arduino会对数据进行预处理。
由于我们使用的是数字传感器，它可以直接输出温度和湿度的数字值。
基于WSN和GPRS远程温室大棚环境监测系统的研究
息监 测提供 了新 的 途径 ， 弥补 了传 统信 息 监 测 的缺 点， 已经 成 为 现 代 化 农 业 环 境 信 息 监 测 的 研 究 热 点［ 。移动 无线通 信 技 术 的发 展 ， ２ ］ 实现 了农 业 信 息
与互 联 网（ｎｅｎ ｔ“ 后 １ｋ 的 无 缝 连 接 ， 远 Ｉｔｒｅ） 最 ｍ” 为
监 测
采用 数字 传感器 对作 物生长 的环境 因子 进行 实 时监 测， 通过 Ｚｇ ｅ ｉＢ ｅ和 ＧＰ ＲＳ无线 技术 把数 据传 输 到监 测 中心 ， 有低 功耗和 低成本 等特 点 。因此 ， 具 此方 案
中 图分类 号 ： ＴＮ９ ５： ２ ４ ２ ＴＰ ７
文献标 志码 ： Ａ
心 。文 中主要介 绍 了系统 的硬 件 和 软件 设 计 ， 出 给
程 信息 的获取 、 传输 与交换 提供 了有效 的途 径 ， 中 其 ＧＰ Ｓ技术 因其具 有 “ 输 质 量 高 ” “ 远 在 线 ” Ｒ 传 、永 和 “ 信 费用 低” 通 等优点 ， 应用 最广泛 ［ 。 ３ ］ 本文 提 出一种 基 于 Ｚｇ ｅ 线 传 感 器 网络 和 ｉＢ ｅ无
图 １ 系 统 结 构 框 图
温室 大 棚 监 测 区域 远 程 监测 中 心
无 线 传 感 器 网络 的发展 ， 温 室大 棚 的环 境信 为
收稿 日期 ：０ １ １ －２ ２ １— １ ６ 基 金项 目： 徽 省 自然 科 学 基 金 （ １ ４ ６ ６ ５ ） 安 １ ０ ００ Ｍ１３ ２１ ００年度 芜 湖市 科技 计划 项 目（ 芜科计 字 ［ｏ １４ Ｚ１３７号文 ） 作 者 简介 ， ｔ Ｓ 昌 （９ ５ ， （ ） 安 徽 芜湖 ， 读 硕 士 １８ 一） 男 汉 ， 在
基于ZIGBEE技术的温室环境远程监测系统
农 机 化 研 究
第 ７期
基 于 ＺＧＢ Ｅ 技 术 的 温 室 环 境 远 程 监 测 系 统 Ｉ Ｅ
米海 涛 ，付 立思
（ 阳农 业 大学 信 息 与 电气 工 程 学 院 ，沈 阳 １ ０ ６ ） 沈 １ １ １
摘
要 ： 对 ＺＧ Ｅ Ｉ Ｂ Ｅ网络 搭 配 Ｇ Ｒ Ｐ Ｓ网络 架构 的温 室 环境 信 息 远 程监 测 系 统进 行 了设计 ， 着重 讨 论 了适 合 温 室 现
功耗 、 数据 速 率 、 成 本 的无 线 网络 技 术 ， 低 低 主要 适 用 于控 制 和传 感方 面 的应 用 。 相 比其他 无线 传 输 技 术 ，Ｉ Ｂ Ｅ的 优 势 在 于 ： ＺＧ Ｅ 功
收 稿 日期 ：２０ ０ ９—１ ０—１ ９
网络及上位机 的协议和软件设计不作为本文重点 。
数 据 中心 统一 观 察 。 为 了实 现 这 些 功 能 ， 要 解 决 的 需
近 年来 ， 于 ＩＥ ８２ １ ． 议 标 准 的 ＺＧ Ｅ 基 Ｅ Ｅ ０ ．５ ４协 ＩＢ Ｅ
技术 日渐成熟 ， 极大地推动 了无线传感器 网络走 向实
用 ， 无线 传 感器 网络 技 术 应 用 于农 业 自动 控 制 也 具 把
提 供 了三 级 安 全 模 式 ， 够 灵 活 确 定 其 安 全． 性 ； 能 属 高
容 量 ， 多可 组 成 ６ ０ 最 ５ ０个节 点 的 大 网 ； 执照 频段 。 ０ 免
上第一个无线葡萄园， 并获得 了成功。不过 由于技术 上的局 限、 技术规 范的不统一 、 大规模 应用上 存在瓶
成 本 低 ， 于实 施 ， 以满 足要 求 。 易 可 本 文将 着 重讨 论 ＺＧ Ｅ Ｉ Ｂ Ｅ网 络 部分 的设 计 ， Ｐ Ｓ ＧＲ
温室农业监测中无线传感器网络技术的应用
温室是设施农业里 较为重要的组成部分 ， 目前 ，温 室内不 论 是对 环境的监测 系统 ，还是操 作控 制系统都 已经实现 了 自动 化 、机械化的 目标 ，其杰 出的高新技术能够将温室 内作 物所 需 要 的温 湿度、光照 、水分与 营养 等环 境参 数时刻调配到适宜 的 状态 。温室内种植 的作物种类繁 多 ，因此 ，自动机械化 的系统 在处 理各种类型的对象 时，最为关键 的一 步就是要准确无误 的 获取该 类对象 的信息 。从我 国 目前的设施农业状况来看 ，温 室 并不具 有竞争优势 ，不论是从温 室本 身的结构来说 ，还是从对 环境 的调控 能力 和控 制系统技术来讲 ， 都具有 明显 的不 足之处 ， 远远落后 于其他国家 。另外 ，我 国在农业 种植 这方面 ，由于所
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数据处理模块 运行 状况 的好 与坏关 系到整个传感器节点 的 工作质量 ，可 以说数据处理模块是传感器节点 的核心部分 ，它 在整个环节 中起着配发任务 、控制设备 、数据收集整理传输等 作用 。我们从无线传感器 网络的实际特点 出发 ，深入研究适合 整个 网络 的数据处理模块 ，根据研究结果来看 ，数据处理模块 不仅需要具备一般单片机的基本性能 ，而且还应该具备以下特 点： ２ ． ２ ． １ 高度的运行速度 运行速度 的快慢决定 了处理器处理信息能力的强与弱 ，这 是影响网络与节点进行 实时传输数据工作 的关键 因素 。 ２ ． ２ ． ２ 较高的集成度 集成度越高 ，数据处理模块才能尽可能的集成更 多节点的 关 键部 位 ， 外形 尺寸 的大小会制约集成度。 ２ ． ２ ． ３ 降低 能源 的消耗量 般 的处理器功能消耗再大 ，也会 有能源进行持续补 给 ， 而无线传感 器网络在运作 时并不会有持续的能源进行 补充 。 ２ ． ２ ． ４降低 成本 高成本的传感器会对 网络化的布局造成影 响，不利于传感
智慧温室环境监控系统设计
智慧温室环境监控系统设计摘要：传统的生产劳作模式依旧是我国的主要农业模式，人们凭借经验进行施肥灌溉，这种传统耕种方法导致多数水分和化学肥料没有被充分利用而随地弃置，不仅造成极大的物力与人力资源浪费，也对当地自然环境造成严重损害，对我国农业可持续性发展带来严峻挑战。
随着社会的变迁与进步，原有的农业种植方法已经不能满足社会发展的需要，发展以传感器技术与通信技术为基础的生态农业和现代化农业是往后农业发展的主流趋势。
智慧温室环境监控系统设计将传感器与互联网结合起来，通过DHT11数字温湿度传感器、5516光线传感器和YL-69土壤湿度传感器对温室内空气中的温度湿度、光照强度以及土壤湿度进行数据监测。
再通过ESP8266 WiFi通信模块将检测到的相关数据上传至云端平台，这样使用者就可通过软件平台对温湿度、光照强度和土壤湿度进行远程实时查看。
并且当传感器接收到的数据超过阈值范围时自动触发蜂鸣器报警并通过继电器对相关环境数据进行调控。
达到智能化温室种植管理、减轻管理人员的工作量、节省其管理成本和用工成本的目的。
并且可以降低因突发异常情况造成的非必要财产损失。
关键词：温室环境传感器一、研究背景农业是所有国家的立国之本，以农业生产经营活动为主的相关社会活动对我国的社会以及经济发展起到了不可忽视的作用。
农业生产对气候与生态环境要求十分严格，但我国很多地区都存在土地稀少、土壤状况不佳和干旱等劣势，这些劣势对相关作物的生长造成了不利的影响；况且随着时代的变迁，农业劳动力大量流失，而对农业产物的需求却变得更加丰富严格，亘古以来的耕种方法已经无法满足人民群众的需要，必须对现有耕种方式进行技术的革新与进步。
同时随着设施农业的快速发展，尤其是现代以来的无土栽培、滴喷灌等先进技术获得了巨大的进步，这使相关生产方对智慧温室环境监控系统的需求变得迫切且可行。
因此在我国发展现代化农业和生态农业是今后农业发展的必然趋势，推广高新技术在农业生产中的应用势在必行。
智能温室技术
智能温室技术随着科技的不断发展，智能温室技术逐渐在农业领域崭露头角。
这种技术以环境感知为基础，通过精细化管理，为植物生长提供最佳环境条件，从而提高农作物产量和品质。
本文将详细介绍智能温室技术的概念、应用及优势。
智能温室技术是一种集成了物联网、大数据、人工智能等技术的农业种植管理方案。
它通过部署在温室内的传感器、执行器等设备，实时监测和调控温室环境因素，如温度、湿度、光照、二氧化碳浓度等，以满足植物生长的需求。
环境监测：通过传感器采集温室内各项环境参数，如温度、湿度、光照、二氧化碳浓度等，为作物生长提供数据支持。
智能控制：根据监测数据，自动调节温室设备（如通风设备、加热设备、喷水设备等），保持温室内环境因素的稳定。
病虫害预警：通过图像识别技术，监测作物的生长状况，及时发现病虫害迹象，提前采取防治措施。
产量预测：根据作物生长数据，预测作物产量，为农业生产提供决策支持。
提高产量：智能温室技术可以根据作物需求提供最佳的生长环境，从而提高农作物产量。
节约资源：通过精细化管理，可以合理分配水资源、肥料等资源，减少浪费。
减少病虫害：通过病虫害预警系统，可以及时发现病虫害，有效防止病虫害扩散。
提高生产效率：智能温室技术可以实现自动化、智能化管理，提高生产效率。
适应气候变化：智能温室技术可以调节温室环境，适应气候变化，保证农作物的稳定生长。
智能温室技术是未来农业发展的重要方向。
它将科技与农业生产紧密结合，实现了农业生产的自动化、智能化和精细化。
通过智能温室技术，我们能够更好地应对气候变化、资源紧张等问题，提高农作物产量和品质，推动农业生产的可持续发展。
随着科技的不断发展，物联网技术在智能家居、工业自动化等领域得到了广泛应用。
本文旨在研究基于物联网技术的智能温室大棚控制系统，旨在提高农业生产效率、优化农作物生长环境及降低人工成本。
在国内外相关研究中，许多学者对物联网技术在智能温室大棚控制系统中的应用进行了探讨。
例如，荷兰的郁志宏等（2021）设计了一种基于物联网的智能温室系统，可通过传感器实时监测土壤湿度、温度等信息，为农民提供准确的种植环境数据。
无线通信技术在我国现代温室中的应用综述
传感器与微系统（Transducer and Microsystem Technologies）2011年第30卷第12期无线通信技术在我国现代温室中的应用综述*周素茵，章云，曾斌（浙江农林大学信息工程学院，浙江临安311300）摘要：详细阐述了国内现代温室中用到的几种无线通信技术、温室环境无线监测系统中最基本的组成单元无线传感器节点的硬件设计和低功耗设计，综述了4种无线通信技术在中国现代温室中的应用，分析了应用过程中存在的问题，对国内温室的发展与无线通信技术的应用做了展望，最后对无线通信技术在温室中的应用做了简要的总结。
关键词：无线通信技术；现代温室；综述中图分类号：S625；TP273文献标识码：A文章编号：1000—9787（2011）12—0014—04 Review on the application of wireless communication technology in modern greenhouse in China*ZHOU Su-yin，ZHANG Yun，ZENG Bin（School of Information Engineering，Zhejiang A＆F University，Lin’an311300，China）Abstract：Several wireless communication technologies used in domestic modern greenhouse and the hardware＆low power consumption design of wireless sensor node as basic unit of the wireless monitoring system for greenhouse environment are elaborated in detail．The application of four wireless communication technologies in modern greenhouse in China is reviewed．The existing problems in application are analyzed．The development of domestic greenhouse and the application of wireless communication technology in greenhouse are forecasted．The application of wireless communication technology in greenhouse is summarized briefly．Key words：wireless communication technology；modern greenhouse；review0引言我国的现代温室出现于19世纪70年代晚期，在1978 1994年间，21．12hm2的大规模现代化温室成功引入我国［1］。
智能温室大棚监控系统的研究与设计
智能温室大棚监控系统的研究与设计龚尚福;潘虹【摘要】According to the characteristics of high cost and inconvenient use of various intelligent monitoring systems,an intelligent greenhouse monitoring system is put forward,in which the CC2530 embedded microprocessor is taken as the main control chip. The ZigBee technology is used to construct the wireless sensor network of the system. The software of the system is composed of the monitoring center system at computer terminal and Android mobile client system,and assisted with expert data-base for guidance. The system has perfect human-machine interactive interface,easy operation,low cost and high practical value, with which users can monitor the production and management of greenhouse whenever and wherever possible.%针对目前各种智能监控系统成本高、使用不方便等特点,提出一种智能温室大棚监控系统.本系统采用CC2530嵌入式微处理器作为主控芯片,无线传感网络采用ZigBee技术构建,软件系统由电脑端的监控中心系统和Android移动客户端系统组成,并辅助专家库予以指导.本系统具有良好的人际交互界面,操作简便,成本低,用户可随时随地监控温室大棚的生产和管理情况,具有实用价值.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2017(040)019【总页数】4页(P119-122)【关键词】智能温室大棚监控;ZigBee技术;CC2530;Android移动客户端系统【作者】龚尚福;潘虹【作者单位】西安科技大学计算机科学与技术学院,陕西西安 710054;西安科技大学计算机科学与技术学院,陕西西安 710054【正文语种】中文【中图分类】TN919-34;TP393Abstract：According to the characteristics of high cost and inconvenient use of various intelligent monitoring systems，an intelligent greenhouse monitoring system is put forward，in which the CC2530 embedded microprocessor is taken as the main control chip.The ZigBee technology is used to construct the wireless sensor network of the system.The software of the system is composed of the monitoring center system at computer terminal and Android mobile client system，and assisted with expert data⁃base for guidance.The system has perfect human⁃machine interactive interface，easy operation，low cost and high practical value，with which users can monitor the production and management of greenhouse whenever and wherever possible.Keywords：intelligent greenhouse monitoring；ZigBee technology；CC2530；Android mobile client system我国是一个农业大国，但是人口众多，人均耕地面积少，所以如何提高农作物的产量和质量，最大化地利用耕地面积十分重要。
基于嵌入式温室环境智能监控系统的设计与实现
（Xi’an University of petroleum, Xi’an 710065, China)
Abstract: The Internet of Things technology will be used as a sustainable and energy-efficient agricultural technology in agricultural production, and will progress with the continuous development of science and technology. In the future, the Internet of Things technology will enable agricultural production to become informatized, networked, and intelligent. By understanding that the development of domestic Internet of Things technology is relatively backward, the technology used in agriculture is even rarer. This design proposes an embedded greenhouse intelligent control system. The system mainly realizes the intelligent monitoring of the greenhouse, collects data in real time and reports the data, controls the equipment to complete the corresponding operations, and finally realizes the intelligent management of the greenhouse.
基于无线传感器网络与嵌入式技术的温室环境监控系统设计
大等缺点 ， 以大规模推广应用。 难 另外 ， 有线传感器节 点无 法灵 活部署 ， 健壮 性不好 ， 旦节点 失效 ， 会影 一 就
响整个 系统 的性 能 。 线传 感器 网络 可 以解 决传 统温 无 室测 控系统 存在 的缺 陷 ， 布线 ， 无需 即插 即用 ， 有智 具 能性 强 、 壮 Ｉ好 等优 点 ， 成本 较小 。 因此 ， 研究 健 生 且 本
现有 的温 室测控 系统 主要基 于有线 方式 ． 般应 一
用 于大 型温 室 ， 现 出布 线 复杂 、 护 困难 及 投 资太 表 维
图 １ 温 室 控 制 系 统 的 结构
Ｆ ｇ ｒ Ｓ ｒ ｃ ｕ ｅ ｏ ｒ ｅ ｈ ｕ ｅ ｃ ｎ ｒ ｌｓ ｓ ｅ ｉｕ ｅ１ ｔ ｕ ｔ ｒ ｆ ｅ ｎ ｏ ｓ ｏ ｔ ｏ ｙ ｔ ｍ ｇ
基于无线传感网络的温室环境监控系统研究
在通 信协议 上 ，为 缩短监 听周 期 ，可 以在 Ｃ Ｓ Ｔ
发 送 状 态 周 期 内周 期 性 地 发 送 Ｓ ＮＣ帧 ， 当源 节 Ｙ 点 向 目的节 点 发送 数 据 包 时 ，先 生 成 一 个 Ｓ Ｃ ＹＮ —
Ｒ Ｓ帧 ，此 Ｓ ＮＣ Ｒ Ｓ帧包含 目的信 息 、同步信息 Ｔ Ｙ —Ｔ
以及 Ｒ 求 等。 目的节 点 在第 一个 状 态 内收 到 Ｔ Ｓ请 Ｓ ＮＣ Ｒ Ｓ后 ，生 成一个 Ｓ ＮＣ Ｃ Ｓ帧 ，此 帧包含 Ｙ —Ｔ Ｙ —Ｔ 目的信 息 、同步 信息 以及 Ｃ Ｓ请求 。接下来 源节点 Ｔ
和 目的节 点开始 交换数 据 ，结束后 进入 睡眠 。其 他
节点 占用信道则通 过 Ｃ ＭＡ Ｃ Ｓ ／ Ａ方式竞 争获得 。
、 １
匐 化
基于无线传感 网络的温室环境监控 系统研 究
Ｓｔ ｄ ｅ ｈｏｕ ｅ ｅ ｖ ｒ ｎｍ ｅ ｏｎ ｔ ｉ ｇ ｓ ｓ ｅｍ ａｓ ｄ ｏｎ ｗ ｉｅｌ ｓ ｓ ｎ ｎ ｅｔ ｏｒ ｕ ｙ ｏｎ ｇｒ ｅｎ ｓ ｎ ｉｏ ｎｔｍ ｉｏｒｎ ｙ ｔ ｂ ｅ ｒ ｅｓ ｅ ｓｉ ｇ ｎ ｗ ｋ
的 时 钟 变 量 ，一 旦 软 定 时 器 的 时 钟变 量 程 序 就 调 用 相 应 的模 块 完成
定时 任务 。无线 传感 节点 与 中央 监控 主机 进行 串 口
Ｄ ２ ０ Ｐ，Ａ ４ Ｄ ０ １以及其 他 的外 围器 件 。 Ｓ４ １ Ｔ５ Ｂ ４ Ｃ ２２ Ｃ ４ ０功 耗 低而 且 性能 比较 稳定 ，能够 保 证 数 据地正 确传输 ，利用它 开发 的无线通 信设 备数 据
关键词 ： 温 室环境 ；监控系统 ；无线传感 网络 中图分类号 ：Ｎ ４ ３ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１ ０ ０ ４ ２ １ ）８ 下） ０ ５ ～ ２ ９ １ （ ０ ０ （ 一 ０ ２ ０ ０ ３ ２
无线传感器网络在温室大棚中的应用
Ｐ ＡＮ Ｒｏ ｎ ｇ
（ Ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ｓ ｕ Ｐ ｏ ｌ ｙ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｃ Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆ Ａｇ Ｈ ｃ Ｍ￣ｒ ｅ ａ ｎ ｄ Ｆ ｏ ｒ ｅ ｓ ｔ ｒ ｙ ， Ｊ ｕ ｒ ｏ ｎ ｇ Ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ｓ ｕ， ２ １ ２ ４ ０ ０ ）
农业生产具有季节性 的特点 ． 温室大棚可 以帮助克 服农 业生产 的 ２ 无 线 节 点 设 计 季节性 ， 提高农业生产效率 。温室大棚 内影响农作物生 长的多方面 因 ２ ． １ 硬件实现 素， 如温度 、 湿度 、 光照和空气流通情况等 。为 了达到农业生产 的优质 智能温室大棚的 网络系统包含一个主控节点及 温度 、 湿度等采集 高效 ． 对上述各种环境参数 的量化控制很重要 无线 网络技术 的出现 节点 、 其他控制节点。 主控节点是整个 网络 的核心 ． 用于监控各个节点 满足了农业生产技术的信息化 、 网络化的要求 ． 因为其 自主性组 网 、 分 的状态 ， 从各个监测节点获取信息 ． 根据这些信息 自动采取 操作 ． 或通 布式监测等特点在温室大棚中进行实时数据采集提供 了保 障． 例 如农 过用户对主控设备的操作 ， 向各个节点发 出控制 指令 ， 控制灌溉 、 调温 作物生长的土壤 ｐ Ｈ值 、 湿度 、 温度 等环境参数 。以无 线传感 器网络 技 等设备的开闭及调节等。负责采集 居室内的温度 ， 湿度 等各 种环境 参 术为主要特点 的温室大棚信息 化监测系统 可以实 时反 馈温室大棚 中 数， 将数据反馈到主控 ， 进而可能采取 自 动调节居室环境 的控制操 作 各个不同地点的环境信息 ． 将这些数据传送到监控中心并与最佳农作 其它控制节点负责控制采光 、 通 风等设施 的各种操作 物生长的环境信息进行 比较 ． 有效 并及时地处理温室大棚的各项环境 根据不 同的应用 场合 ． 无线传感 器节点 的组成也 不相 同． 其硬 件 参 数信息 ．尽可 能地 为促进温 室大棚 中农作 物的生长提 供 良好 的环 主要是由数据采集 、 数据 收发、 数据处理和 电源 ４个部分构成 ： 境． 进一步提高农作 物的质 量和产 量 （ １ ） 数据采集负责对 环境的温度 、 湿度、 光照等参数 的采集 ， 采 集 无线传感器 网络 是是部署在 监测区域 内大量 的微 型传感器节点 到的数 据交由微 控制器处理 ： 通 过无线 电通信形成 一个多跳 的 自组织 网络系统 ．主要 是更 好 的感 （ ２ ） 数据收 发负责 与其他节点 的数据通 讯 ． 由Ｃ Ｃ ２ ４ ８ ０ 无 线射频 知、 采集和处理 网络覆 区域被监测 的对象 的环境 参数信息 。 可 以使人 模块构成 ： 们 实时获取 大量详 实而可 靠的信 息 随着无线传感器 网络 中的数据融 （ ３ ） 数据处理 负责对传感器模块采集到的各种数据 以及数据收发 合、 路 由协议 、 时间同步、 节 点定位 、 能耗 等问题 的进 一步的解决 ， 无线 模块 收到的数据进行处理 ： 传感 器网络 以其较 高的科 技性 、 高效性 和实用性 可以直接推动其在各 （ ４ ） 电源 负责单 片机 、 无线射频模块以及传感器等器件的供 电。 个领 域的广 泛应用 主控 制器 Ｍ Ｓ Ｐ ４ ３ ０ 系列单 片机最 大特 点是超低功耗和功能集成 其 工作 电压 为 １ ． ８ ～ ３ ． ６ Ｖ， 待机 电流小于 １ Ａ ， 通过控 制位可 以设 定 １ １ Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ无 线传 感器 网络 种 活动模式和 ５种低功耗模式 ．同时 内部集成有丰富的片 内外设 ． 包 智能温 室大棚是一个庞大 的系统 ． 本文设计 的无线传 感器网络是 括Ｊ Ｔ Ａ Ｇ调试接 口 本设计 中数据收发模块采用 Ｔ Ｉ 公司的 Ｃ Ｃ ２ ４ ８ ０ ， 其 针对智 能温室大棚 的环 境监测而设计 的 整个无 线传感器 网络 由温 内部结合有 Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ 射频 前端 和 内存 ． ４个通用 的 Ｉ ／ Ｏ扩 展接 口． ２ 路 度、 湿度 、 感光度等传感器子节点构成 ． 不 同的子节点采集 不同的环境 ７ ～ １ ２ 位的 Ａ Ｄ Ｃ ．上电复位和掉电复位 电路 ．与处理器联接可 以采用 数据 ． 采集到 的环境数据通过无线射频模块发送到 主控制 器或者其他 Ｓ Ｐ Ｉ 接 口或者 Ｕ Ａ Ｒ Ｔ 接 口。 Ｃ Ｃ ２ ４ ８ ０ 可以配置的 Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ 设备有协调器 、 节点 。 主控制器根据接收到 的环境数据 ， 结合控制策略 ． 将控制指令通 路 由器和终端设备 。 当配置成终端设备 的时候 。 在 闲置时期 ， 它 自动进 过无线传 感器传输到终端控制器 如某个温室大棚检测 温度 Ａ １ ℃通 入低功耗模式 （ 小于 ０ ． ５ ） 。在本设计 中所用的 Ｃ Ｃ ２ ４ ８ ０ 和Ｍ Ｓ Ｐ ４ ３ ０ ￣ － 过无线传感 器网络传输到主控制器 ． 而控制策略 的期望值是 Ａ ２ ℃． 于 片机之 间通过 Ｓ Ｐ Ｉ 方 式通讯 用于对外显示 的 Ｌ Ｅ Ｄ指示灯 在测试时 是主控制器就将调节空调温度数据 的指令发送到终端控制器 。 无线传 用来指示数据 的传输 、 节点 的发现 以及节点休 眠等状 态。串 口通讯模 感器 网络主要完成环境数据 的采集 、 处理 以及传输等功能 。 块在协调器 中与家庭 网关进行数据通讯。 节点通过数据采集模块采集 在温室 大棚传 感器 网络 中 ． 对如温度 、 亮度 以及 湿度等环境 数据 到温度 、湿度 、光照等数 据 ，再经微控制 器对数据进行处 理 ，通过 的传输速率要求不是很高 。 而对控制设备 的功耗要求 比较 高。 目前常 Ｃ Ｃ ２ ４ ８ ０ 无线收发器将数 据传送 到主控制器 。主控制 器查询各种环境 用 的几种短距离无 线通讯技术 主要有 Ｂ ｌ ｕ ｅ ｔ ｏ ｏ ｔ ｈ 技术 和 Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ 技术 参数 ． 通过 Ｃ Ｃ ２ ４ ８ ０ 将命令传送 到传 感器节点或终端控制器来 改变环 通过对 比对 这几种通讯技术 ， 由于 Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ 协议 具有低功耗 、 低数 据传 境 的温度 、 湿度和光照等参数。 输速率 、 低成本等特点 ， 智能温室大棚采用 Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ 协议 。 ２ ． ２ 软件实现 Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ 是一 种新兴 的低 速率短距离 的无线通信技 术 ．是 Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ 节点的软件部分是基于嵌入式 ￣ Ｃ ／ Ｏ Ｓ — Ｉ Ｉ 平 台设计 的。 Ｉ ｘ Ｃ ／ Ｏ Ｓ 一 Ⅱ 技术联盟 （ Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ Ａ ｌ ｌ ｉ ａ ｎ ｃ ｅ ）所 主导的无 线传感 网络技术标 准之一 。 占用很少的系统资源 ． 它的最小化 内核能编译到
基于Arduino和WiFi的温室监控系统
2019年 / 第3期 物联网技术全面感知 Comprehensive Perception23DOI ：10.16667/j.issn.2095-1302.2019.03.003收稿日期：2018-12-27 修回日期：2019-01-17基金项目：甘肃省教育厅高等学校项目（2017A-104）0 引 言随着现代农业科技的改革与发展，温室大棚因其涉及范围广、科技含量高、与人们生活密切相关等，已成为各国农业飞速发展的必要条件。
实现温室大棚环境监测，实时监测大棚内温湿度和光照等环境因素是否稳定，各环境因素是否在植物可接受范围内[1]，最终达到植物生长所需的最佳环境因素。
本文系统将Arduino 单片机、各类环境因素相关的传感器、ZigBee 无线通信和手机APP 开发相融合[2]，设计一种切实可行的温室大棚环境监测系统。
该系统能够符合不同地域的气候特征，使得温室大棚内的环境参数都能符合植物正常生长的条件，且总体结构简单，便于应用。
1 系统总体方案1.1 方案设计步骤本文方案具体实施步骤如下：（1）本文设计由温度、湿度和光照强度传感器、Arduino 主控芯片、WiFi 模块、传感器和手机APP 组成，主要实现温室大棚中温湿度和光照信息采集、数据处理、数据传输及数据查看功能[3]。
（2）调试温度、湿度和光照强度传感器的读值程序。
（3）使结果显示在APP 上，每隔500 ms 便发送数据到ESP8266，数据以温度|湿度|光照强度的方式传送并显示。
1.2 系统总体框图系统采用Arduino 主控芯片，ESP8266串口WiFi ，LM35温度传感器，HR202湿度传感器和BH1750光照传感器，总体框图如图1所示。
图1 系统总体框图1.3 系统整体功能系统主程序流程如图2所示。
电路板通电后，温度、湿度和光照传感器会采集温室大棚的信息并传送至Arduino 主控芯片处理。
芯片发送数据至ESP8266，ESP8266通过与手机APP 通信发送至手机[4]，按下WiFi 模块开关，手机通过WiFi 模块发出的WiFi 信号与模块连接，然后打开手机环境监测系统APP ，APP 会显示温室大棚实时对应的温度、湿度和光照强度的测试值[5]，实现远距离监测报警功能。
物联网技术在温室大棚中的应用研究
物联网技术在温室大棚中的应用研究物联网技术在温室大棚中的应用研究引言：随着现代科技的不断进步，物联网技术逐渐渗透到各个领域中，并为社会带来了巨大的变革。
温室农业作为现代农业的一种重要形式，利用温室大棚建设来调控环境，提高农作物产量和质量。
本文将探讨物联网技术在温室大棚中的应用研究，并阐述其对温室农业发展的积极影响。
一、物联网技术在温室大棚中的基本应用1. 温室环境监测：物联网技术可以通过传感器实时监测温室大棚的温度、湿度、光照强度、二氧化碳浓度等环境参数，并将数据传输至中央控制系统。
这样，农民可以通过移动设备随时随地获取温室内部的环境状况，根据数据进行精确调控。
2. 水肥管理：物联网技术可以实现温室大棚内部的水肥管理。
利用传感器和智能控制系统，可以精确控制灌溉系统的水量和配方肥料的使用。
当土壤湿度降低到一定程度时，系统自动启动灌溉设备进行补水，并根据作物的生长需求调整灌溉量，从而实现节水和节肥。
3. 空气质量监测：物联网技术可以实时监测温室大棚内的空气质量，包括有害气体（如甲醛、苯等）、微生物和细菌等。
一旦检测到异常情况，系统可以及时发出警报，提醒农民采取相应的措施，保证农作物的生长环境安全。
二、物联网技术在温室大棚中的优势和挑战1. 优势：- 提高生产效率：物联网技术可以实现温室大棚的智能化管理，瞬间监测温室环境和农作物生长状态，帮助农民及时进行调整，提高农作物的生产效率。
- 减少资源浪费：物联网技术可以精确监测和控制灌溉和施肥，避免过量使用，减少水和肥料的浪费。
- 实现可持续发展：物联网技术的应用可以实现农作物生产的可持续发展，减少对土壤资源的破坏，提高土壤健康度和品质。
2. 挑战：- 技术难题：物联网技术的应用需要高质量的传感器、可靠的通信系统和稳定的数据存储平台等配套设施，同时要处理海量的数据和实时监测所带来的技术挑战。
- 安全隐患：物联网技术在传输和存储数据的过程中，存在着网络和信息安全的隐患。
温室环境多点数据嵌入式智能监测系统
图 １ 系统组成 框图
Ｆ ｇ Ｔ ｅ ｃ ａ ｔｏ ｙ ｔ ｍ ｔｕ ｔ ｒ ｉ ．１ ｈ ｈ ｒ ｆ ｓ ｓｅ ｓ ｒ ｃ ｕ ｅ
湿度智能采集节点 主要 由温度传感 器 、 湿度传感
器 、Ｖ Ａ Ｒ单 片机 Ａ ＧＡ ６和 Ｒ Ｔ ＭＥ １ Ｓ一４ ５接 口 电路 组 ８
此 ， 文设 计 了 以 ３ 本 ２位 Ａ Ｍ 处 理 器 Ｓ Ｃ ４ Ｏ 为核 Ｒ ３４ＢＸ
心 的 、 用 Ｒ ４ ５总 线进 行 数 据 传 输 的 温 室 温 湿 度 应 Ｓ一 ８
智 能 监 测 系统 。
１ 系统 组成
监 测 系统 由一 个 以 Ｓ Ｃ ４ Ｏ ３ ４ Ｂ Ｘ为 核 心 的 数据 采 集
０ 引 言
近年 来 ， 国 对 蔬 菜 、 质 苗 木 和 花 卉 的 需 求 量 我 优
信标准进行 主从查 询 应答方 式 的数 据传输 。系统运
行时 ， 采集 中心 按 一 定 的顺 序 不 断 轮 询 各 节 点 。节 点
收 到 中心 发 来 的 符 合 该 节 点 自身 标 识 码 的 轮 询 命 令
４ ５接 口电 路 进 行 连 接 ， 按 照 ４ ５总线 的 半 双 工 通 ８ 并 ８
收 稿 日期 ：２ ０ ０ ９—０ ２ ９— Ｏ 作者 简介 ：黄伟 锋 （ ９ ９一）， ， 州 人 ， 师 ， 士 ， Ｅ—ｍａｌ １７ 男 广 讲 硕 （ ｉ）
ｈ ａ ｇ ０１ １ ６ ｅ ｍ 。 ｕ ｎ ｗｆ ＠ ２ ． ｏ
１ 所示 。其 中， 数据 采集 中心采用 一块带 触摸屏 输入
功 能 的彩 色 Ｌ Ｄ显 示 屏 作 为 人 机 交 互 界 面 。用 户 既 Ｃ
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由于采用二线串行接口 ＳＣＫ 和 ＤＡＴＡ （ 其中 ＳＣＫ 为时钟线， ＤＡＴＡ 为数据线） ， 故对 ＳＨＴ１１ 的操作应严 格按照时序， 共有 ５ 条用户命令， 分别是测量温度命令 （ ０３Ｈ） 、 测 量 湿 度 命 令 （ ０５Ｈ） 、 读 寄 存 器 状 态 命 令 （ ０７Ｈ） 、写寄存器状态命令（ ０６Ｈ） 和软启动命令（ １ＥＨ） 。 ＤＡＴＡ 在 ＳＣＫ 时钟下降沿之后改变状态并仅在 ＳＣＫ 时 钟上升沿有效。ＳＨＴ１１ 上电后进入休眠模式， 首先应发 送一个“启动”时序， 唤醒芯片， 即在 ＳＣＫ 为高时使 ＤＡＴＡ 由高电平变为低电平， 并在下一个 ＳＣＫ 为高时 将 ＤＡＴＡ 升高。微控器发出测量命令后就等待测量完 成， 为表明测量完成， ＳＨＴ１１ 将数据线拉成低电平。微 控 器 重 新 启 动 ＳＣＫ， ＳＨＴ１１ 就 传 送 两 个 字 节 的 测 量 数 据与一个字节的 ＣＲＣ 数据， 传输数据的顺序是从最高 位（ ＭＳＢ） 到最低位（ ＬＳＢ） 。微控器接收到每个字节后， 必须将数据线拉成低电平， 为每个字节产生应答信号 ＡＣＫ。ＣＲＣ 寄存器通过计算一个多项式（ ｘ８＋ｘ５＋ｘ４） 之和 来判定测量过程是否出错， 一旦发现错误， 微控器就会 发送软启动命令， 重新进行测量。如果不使用 ＣＲＣ－ ８ 校验， 微控器在测量值 ＬＳＢ 后将保持应答信号 ＡＣＫ 高 电平来终止通信。ＳＨＴ１１ 在测量和通信完成后会 自动 返回休眠模式。
ｄ．数据无线通讯子程序： Ｍｐｃ８２４７ 可比较温湿度预 设值和实际值的大小， 将处理后的温湿度数据无线传 输到监控中心做历史数据记录。
ＺＥＮＧ Ｈｕａｎ， ＬＩＵ Ｙｉ
（ Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８３， Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒ ａｃｔ： Ｕｓｉｎｇ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｗｉｔｈｏｕｔ ｃａｂｌｉｎｇ ｓｉｍｐｌｅ ｓａｆｅｔｙ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ， ｗｅ ｈａｖｅ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｅｍｂｅｄｄｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ． Ｗｈｉｌｅ ｕｓｅ ｏｆ ＳＨＴ１１ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｈｕｍｉｄｉｔｙ ｓｅｎｓｏｒｓ， ｐｕｔ ａ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｓｅｎｓｏｒ ｈａｒｄｗａｒｅ ａｎｄ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｄｅｓｉｇｎ ｐｒｏｇｒａｍ， ｂａｓｅｄ ｏｎ ＷｉＦｉ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒ ｄｓ： ＷｉＦｉ； ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ； ｄａｔａ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ； ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｓｅｎｓｏｒ
本系统硬件由无线传感器、采集模块和监控中心 组成， 可完成信息采集， 构成信息传输通道； 系统软件
收稿日期： ２００７－ ０９－ ２５
主 要 完 成 无 线 路 由 协 议 、嵌 入 式 系 统 的 设 置 和 控 制 、采 集模块和监控中心通信等功能。利用无线技术可以解 决传统温室现场布线繁琐等问题， 将无线网络技术融 入温室环境监测系统中是目前设施农业研究人员重点 研究的对象， 也是无线网络技术应用的一个方向。
５０
林业机械与木工设备
第 ３６ 卷
２ 嵌入式 ＷｉＦｉ 无线传感器节点设计 嵌 入 式 ＷｉＦｉ 的 结 构 与 标 准 ＰＣ／ＯＳ 平 台 上 的 实 现
有 所 不 同 。要 在 普 通 的 微 处 理 器 、微 控 制 器 上 实 现 数 据 采 集 和 ＷｉＦｉ 无 线 通 信 ， 其 硬 件 结 构 、软 件 层 次 都 必 须 进行裁减。将传感器与无线模块集合起来构成无线传 感器， 其硬件的基本框架如图 ２ 所示。下面介绍通过嵌 入式 ＷｉＦｉ 的软、硬件设计来实现温室环境监测系统 中 的无线传感器网络。
选 用 Ｕｂｉｑｕｉｔｉ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ ＸｔｒｅｍｅＲａｎｇｅ２ ８０２．１１ｂ／ｇ ６００ｍＷ高功率 Ａｔｈｅｒｏｓ 无线 ｍｉｎｉ－ ｐｃｉ 网卡， 无线网卡的 工作频率可选 ２．４ＧＨｚ 和 ５．８ＧＨｚ， 支持 ｍｉｎｉＰＣＩ 插槽接 口。目前主要采用 ２．４ＧＨｚ 频段作为无线路由器结点间 的无线链路， ５．８ＧＨｚ 则作为扩展预留。Ａｔｈｅｒｏｓ 无线套 片在 ｌｉｎｕｘ 下有开源驱动支持， 支持 ｗｉｒｅｌｅｓｓ－ ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ 扩展开发。利用全向天线， 在 ２．４ＧＨｚ 频段上， 最高功率 ６００ｍＷ 时传输速率 １￣２４Ｍｂｐｓ， 不需要另加功率放大器 即可满足使用要求。
第 ３６ 卷 第 ２ 期 ２００８ 年 ２ 月
林业机械与木工设备 ＦＯＲＥＳＴＲＹ ＭＡＣＨＩＮＥＲＹ ＆ ＷＯＯＤＷＯＲＫＩＮＧ ＥＱＵＩＰＭＥＮＴ
Ｖｏ１ ３６ Ｎｏ．２ Ｆｅｂ． ２００８
嵌入式 ＷｉＦｉ 技术在温室环境监测系统中的应用
曾 欢， 刘 毅 （ 北京林业大学， 北京 １０００８３）
摘 要： 利用无线 ＷｉＦｉ 技术的无需布线、简单和安全等优点， 将无线技术嵌入到温室环境监测系统中。同时利 用 ＳＨＴ１１ 温湿度传感器， 提出了基于 ＷｉＦｉ 技术的无线传感器硬件组成及软件设计方案。
数字温湿 度传感器
ＣＰＵ ＳＤＲＡＭ Ｆｌａｓｈ
ＷｉＦｉ 无线 射频模块
供电单元
图 ２ 基于 ＷｉＦｉ 的无线传感器
２．１ 嵌入式 ＷｉＦｉ 硬件设计
为了方便无线传感器的设计， 并能够承载以后更 为复杂的上层应用需求， 嵌入式微处理器选用 Ｆｒｅｅｓｃａｌｅ 公司的 ＭＰＣ８２４７ 通讯处理器， ＣＰＵ 主频支持 ２６６￣４００ＭＨｚ， ＭＰＣ８２４７ ＰｏｗｅｒＱＵＩＣＣ ＩＩ 集 成 了 两 个 处 理块： 一个处理块是嵌入式的 ＰｏｗｅｒＰＣ 核， 另一个是通 讯 处 理 模 块 ＣＰＭ（ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ Ｍｏｄｕｌｅ） 。 通 讯 处 理 模 块 支 持 两 个 快 速 通 讯 控 制 器 ＦＣＣ（ Ｆａｓｔ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ） 、两个串行通讯控制器 ＳＣＣ （ Ｓｅｒｉａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ） 、两个 串 行 管 理 控 制 器 ＳＭＣ（ Ｓｅｒｉａｌ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｃｈａｎｎｅｌｓ） 、一个串行外围接 口电路 ＳＰ（Ｉ Ｓｅｒｉａｌ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ） 和一个 Ｉ２Ｃ（ Ｉｎｔｅｒ－ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ） 接 口 。 由 于 ＣＰＭ 承 担 了 嵌 入 式 ＰｏｗｅｒＰＣ核的外围工作任务， 因此这种双处理器体系的 功耗要低于传统处理器体系的功耗。
①数据采集软件设计。微处理器和温湿度传感器 通信采用串行二线接口， 该二线串行通信协议和 Ｉ２Ｃ 协 议不兼容。该系统采用模块化设计方法， 主要包括以下 几个模块。
ａ．主程序初始化： 主要完成系统上 电 后 清 除“看 门
第２期
曾 欢等： 嵌入式 ＷｉＦｉ 技术在温室环境监测系统中的应用
５１
狗 ”输 入 ， 进 行 定 时 器 和 中 断 处 理 操 作 的 初 始 化 ， 包 括 关 除 Ｔ０ 外 的 所 有 中 断 ， 设 定 计 数 初 始 值 等 ， 同 时 断 开 各电器设备的电源。另外， 还要设定各个数据的存储单 元地址。初始化完成后系统将正常运行， 并进行键盘扫 描及温湿度的采集等操作。
２．２ 嵌入式 ＷｉＦｉ 软件设计
Ｍｐｃ８２４７ＣＰＵ 有较高的总线时钟， 在存储器容量满 足要求时能够很好地运行 Ｌｉｎｕｘ 操作系统， 这样既可以 使 用 由 无 线 网 卡 厂 商 提 供 的 设 备 驱 动 来 使 用 ＷｉＦｉ 网 卡， 也可以为其它软件设计提供很好的平台， 给嵌入式 开发带来了很大的方便。系统软件主要包括传感器的 数 据 采 集 软 件 、无 线 路 由 软 件 及 实 时 监 控 软 件 。数 据 采 集及无线路由程序由 Ｌｉｎｕｘ 上的 Ｃ 语言来实现， 监控中 心程序采用高级语言 Ｖｉｓｕａｌ Ｂａｓｉｃ６．０ 编写。
关键词： ＷｉＦｉ； 环境监测； 数据采集； 无线传感器 中图分类号： ＴＰ２７３ 文献标识码： Ａ 文章编号： １００１－ ４４６２（ ２００８） ０２－ ００４９－ ０３
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｅｍｂｅｄｄｅｄ ＷｉＦｉ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ Ｇｒ ｅｅｎｈｏｕｓｅ Ｅｎｖｉｒ ｏｎｍｅｎｔ Ｍｏｎｉｔｏｒ ｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ
号 线 和 数 据 线 相 连 ， ＳＨＴ１１ 的 内 部 结 构 和 工 作 原 理 如 图 ３ 所示。
温度传感器 湿度传器
运算 放大器
校准寄存器 Ａ／Ｄ 转 换 器
二线串 行数字 接口和 ＣＲＣ 校 验
ＧＮＤ ＤＡＴＡ
ＳＣＫ ＶＣＣ
１ Ｉ／Ｏ１
２ Ｉ／Ｏ２
ＳＨＴ１１
ＣＰＵ １０ｋ!
ＶＣＣ
图 ３ ＳＨＴ１１ 的内部结构和工作原理
ｂ．键盘扫描子程序： 提供人机信息交换接口， 完 成 温湿度上、下限值的设定与显示功能， 并将 ４ 个值存入 ４ 个固定单元， 温、湿度各占 ２ 个单元．
ｃ．温湿度测量子程序： 在该测控系统中， 温湿度测 量程序放在定时器的中断服务程序内， 每次定时周期 为 ５０ｍｓ， 软件计数 ２０ 次， 温湿度采样周期为 １ｓ。中断 服 务 程 序 包 含 以 下 基 本 程 序 ：“ 写 ”命 令 子 程 序 、“ 读 ”数 据子程序、数值计算子程序和显示子程序， 最后将实际 温度值和湿度值存储于 ２ 个固定单元中， 温、湿度各占 １ 个单元；
１ 温室环境监测系统的传感器网络架构 温室环境监控系统的构成框图如图 １ 所示。
无线传感器节点
１．顶 窗
控制室计算机
输 入 模
强 电 柜
２．风 机 湿 帘 ３．内 外 遮 阳
块
４．加 热
无线传感器网络
智能决策模块
５．灌 溉 ６．环 流 风 机