基于zigbee的蔬菜大棚环境参数采集系统设计
基于ZigBee技术的现代农业大棚方案
基于ZigBee技术的现代农业大棚方案一概述物联网被称为继计算机、互联网之后，世界信息产业的第三次浪潮。
业内专家认为，物联网一方面可以提高经济效益，大大节约成本；另一方面可以为全球经济的复苏提供技术动力。
目前，美国、欧盟、中国等都在投入巨资深入研究探索物联网。
我国也正在高度重视物联网的研究，工业和信息化部会同有关部门，在新一代信息技术方面正在开展研究，以形成支持新一代信息技术发展的政策措施。
智能控制是为了达到节能、舒适、便利的目的，要求对市政、家庭、农业等的智能控制和监视制定细致的策略和方案。
但是，传统的智能控制系统由于很多因素的制约，很难达到要求。
为了解决这些问题，业界尝试了很多办法，但基本上都属于封闭式的，多采用私有协议，彼此间难以互通，导致结构不透明，灵活性、扩充性不佳。
从长远看，智能控制系统的发展趋势是走向开放，尤其是智能控制与互联网的融合是其中一个重要发展趋势。
智能农业控制通过实时采集农业大棚内温度、湿度信号以及光照、土壤温度、土壤水分等环境参数，自动开启或者关闭指定设备。
可以根据用户需求，随时进行处理，为农业生态信息自动监测、对设施进行自动控制和智能化管理提供科学依据。
大棚监控及智能控制解决方案是通过光照、温度、湿度等无线传感器，对农作物温室内的温度，湿度信号以及光照、土壤温度、土壤含水量、CO 浓度等环境参数进行实时采集，自动开启或者关闭指定设备(如远程控制浇灌、开关卷帘等)。
二项目需求在每个智能农业大棚内部署空气温湿度传感器2 只，用来监测大棚内空气温度、空气湿度参数；每个农业大棚内部署土壤温度传感器2 只、土壤湿度传感器2 只、光照度传感器2 只，用来监测大棚内土壤温度、土壤水分、光照度等参数。
所有传感器一律采用直流24V 电源供电，大棚内仅需提供交流220V 市电即可。
每个农业大棚园区部署1 套采集传输设备（包含。
基于Zigbee的智能温室大棚管理系统开发设计方案
第一届山东省物联网应用设计大赛设计方案文档基于Zigbee的智能温室大棚管理系统Intelligent Greenhouse Control System based on Zigbee设计方案参赛学校：青岛农业大学作者：王文刚张增伟孙琳指导教师：王蕊2014年06月20日目录摘要 (I)A BSTRACT............................................................................................................................................ I I 第1章快速说明.. (1)1.1智能大棚系统总体设计 (1)1.2硬件系统模块与器件选用 (3)1.3软件系统结构 (8)1.4中间件系统结构 (9)第2章方案立项 (11)2.1立项背景与意义 (11)2.2项目核心技术概述 (12)2.3项目研究目的与内容 (15)第3章硬件系统的设计与实现 (17)3.1智能大棚硬件系统结构 (17)3.2传感模块与数据存储模块电路设计 (18)3.3无线通信模块设计 (21)3.4显控模块电路设计 (25)3.5电源模块电路设计 (26)第4章软件系统的设计与实现 (28)4.1驻场管理系统 (28)4.2远程控制系统 (30)第5章中间件系统的设计与实现 (32)5.1中间件系统功能 (32)5.2中间件系统软件开发 (33)第6章作品成果展示 (35)第7章方案创新 (37)参考文献 (1)摘要我国是农业大国，人口总数占世界总人口的1/5，因此，农作物的优质高产对国民经济的意义重大。
目前，国内对农业大棚的管理主要采用传统的人工管理方式，即管理人员根据生产经验周期性地手动调节光照、温度、湿度等作物生长指标，并进行人工灌溉、施肥等培植操作。
这种方式需要较高的管理成本，还会带来生产效率低下、资源浪费以及环境污染等一系列问题。
基于Android和ZigBee的蔬菜大棚环境因子采集系统设计
c —DOI :10.16707/j .cnki .fjpc .2017.06.012:福建电脑U JIA N C O M P U T E R基于Android 和ZigBee 的蔬菜大棚环境因子采集系统设计林凯强，刘德彬，黄晨晖，易金聪*(福建农林大学计算机与信息学院福建福州350002)【摘要】为了实现蔬菜大棚中各个区域蔬菜生长情况的实时监测，提出一种将低功耗无线接入技术与Android 嵌 入式平台相结合的实时监测系统设计方案。
高性能的嵌入式网关通过串口接入ZigBee 协调器，根据蔬菜大棚的实际需 求，选定相应的智能传感器获取蔬菜环境因子数据并通过ZigBee 组网实现数据收发，Android 移动端在局域网环境下通 过Socket 通信获取环境因子数据。
经测试，该系统具有较强的实时性和可移植性，在蔬菜大棚培育过程中可稳定运行，满 足智慧农业的发展需求。
【关键词】Android 嵌入式平台；ZigBee ；环境因子；Socket 通信0引言在互联网迅速发展的背景下，随着物联网的思想逐渐应用 于农业生产中。
蔬菜作为人们日常饮食中不可缺少的食物之 一，具有极高的营养价值。
近几年对蔬菜产品质量不断提高，蔬 菜栽培作为生产的关键环节显得格外重要。
蔬菜受土壤因子、 气候因子等的影响[1]，因此如何有效的监控蔬菜的生长情况是 提高蔬菜质量的关键。
而当前传统的智慧大棚布线繁琐，智能 设备价格昂贵，实时性较弱。
伴随着嵌入式技术与无线传感网 络技术的日益常熟，两者优劣互补，符合本系统的需求。
为了改 善大棚生产的管理模式，实现生长环境的实时监测，研究设计 了将ZigBee 无线传感器与Android 嵌入式平台相结合的实时 监测系统[2-3]。
数据表明该系统应用于蔬菜大棚环境中具有很强 的实用性，对智慧农业发展有非常重要的意义。
1系统总体框架根据对无线传输可靠性和实时性的要求，蔬菜大棚环境因 子采集系统采用基于物联网的“感知、网络、应用”三层架构[4]， 设计系统结构框图见图1。
基于ZigBee无线传感网络的大棚数据采集系统的设计
基于ZigBee无线传感网络的大棚数据采集系统的设计作者：高昕魏韬樊世鑫朱梦杰来源：《数码设计》2018年第01期摘要：针对于我国农业大棚存在着采集精度偏低，远程控制信号不稳定等缺点，本文提出了一种基于ZigBee平台构建起来的无线传感网络，通过传感器节点对大棚内的各项参数进行监测，相对于其它无线通信技术，ZigBee无线通信技术具有低功耗，高性能，传输信息准确等优点，引入卡尔曼滤波算法对数据进行融合处理。
营造了一种优良的内部智能生长环境，大大提高了农作物的生长效率。
关键词：农业大棚;ZigBee;无线传感网络;卡尔曼滤波算法中图分类号：TP29 文献标识码：A 文章编号：1672-9129（2018）01-0079-03The Design of Data Acquisition System Based on ZigBee Wireless Sensor NetworkGAO Xin*， WEI Tao， FAN Shixin， ZHU Mengjie（anhui university of science & technology， school of electrical and information engineering，Anhui Huainan， 232000， China）Abstract：in view of our country agriculture greenhouse has the low acquisition precision，remote control signal unstable faults， this paper proposes a kind of technology of wireless sensor network based on ZigBee platform， sensor nodes inside the greenhouse through the various parameter monitoring， relative to other wireless technology， ZigBee wireless communication technology has many advangtages，such as low power consumption， high performance， accurate transport information and so on，the goal of the introduction of the kalman filtering algorithm is to fusion processing data. It has created an excellent internal intelligent growth environment and greatly improved the growth efficiency of crops.Keywords：agricultural greenhouse;ZigBee;wireless sensor network;kalman filtering algorithm引用：高昕，魏韬，樊世鑫，等. 基于ZigBee无线传感网络的大棚数据采集系统的设计[J]. 数码设计， 2018， 7（1）： 79-80.Cite：GAO Xin， WEI Tao， FAN Shixin， et al. The Design of Data Acquisition System Based on ZigBee Wireless Sensor Network[J]. Peak Data Science， 2018， 7（1）： 79-80.引言由于我国目前农业产值低下，农业技术不够先进，使得当前资源利用率不高，所以智能农业的概念得以提出，当前形势下主要运用于大棚环境下的环境参数监控，通过各类传感器构成的终端节点对大棚内的各个参数进行数据采集，为了提高采集精度，采用了卡尔曼滤波算法进行去燥，去冗余处理，并且使用无线通信模块，通过ZigBee技术，以无线传感器网络为基础构成一套智能环境系统，对监测到的数据进行处理与反馈，很大程度上节约了劳动力，提高了生产效率。
基于Zigbee技术的农作物温室大棚监控系统的设计和实现
参考内容
一、引言
随着科技的不断发展，智能化监控系统在许多领域得到了广泛的应用。特别 是在农业领域，温室大棚监控系统的应用对农作物的生长和产量有着重要的影响。 ZigBee作为一种低功耗、低成本、高可靠性的无线通信技术，为农业温室大棚监 控系统的设计与实现提供了新的解决方案。
二、系统设计
基于ZigBee的农业温室大棚监控系统主要包括传感器节点、ZigBee协调器、 数据传输模块和上位机软件。
二、技术ห้องสมุดไป่ตู้述
Zigbee是一种基于IEEE 802.15.4标准的低速无线个人区域网络通信技术。 它具有低功耗、低成本、高可靠性、大容量等特点，非常适合于智能家居、工业 自动化、农业等领域。在农作物温室大棚监控系统中，Zigbee技术可实现传感器 数据的实时采集、设备控制以及数据传输等功能。
三、系统设计
四、系统实现
1、部署方案
在温室大棚内，根据需要布置温度传感器、湿度传感器、光照传感器和CO2 传感器，并将传感器数据通过Zigbee模块传输到监控中心。监控中心部署有接收 器和显示设备，方便工作人员实时监测大棚环境参数。
2、操作方法
工作人员可通过监控中心的显示设备实时查看各个温室大棚的环境参数。根 据需要，可通过监控中心对温室大棚进行控制，如调整通风设备、灌溉系统等。 同时，监控中心可对历史数据进行记录和分析，以便更好地了解农作物生长情况 和优化温室环境。
2、网络构建
基于Zigbee技术的温室大棚监控系统采用星型网络结构。每个温室大棚作为 一个独立的网络节点，节点上布置有多个传感器和Zigbee模块。通过Zigbee模块 将传感器数据传输到监控中心，监控中心通过显示界面展示环境参数。
3、数据传输
系统采用无线传输方式，通过Zigbee模块将传感器数据传输到监控中心。数 据传输采用UDP协议，具有较低的延迟和较高的可靠性。同时，监控中心可对各 个温室大棚的环境参数进行实时监测，并根据需要对大棚环境进行调整。
ZigBee无线传感器网络的温室大棚环境测控系统设计
本科毕业论文( 2014 届)题目：基于Zigbee无线传感器网络的温湿大______棚环境测控系统设计__________ 学院：信息工程学院____________ 专业：电子信息工程____________ 学生姓名：卫彬学号：21006021074____ 指导教师：蒋军职称（学位）：副教授合作导师：职称（学位）：__ 完成时间：2014 年5月19日_____ 成绩：_________________________________黄山学院教务处制学位论文原创性声明兹呈交的学位论文，是本人在指导老师指导下独立完成的研究成果。
本人在论文写作中参考的其他个人或集体的研究成果，均在文中以明确方式标明。
本人依法享有和承担由此论文而产生的权利和责任。
声明人（签名）：年月日目录摘要 (1)英文摘要. (2)1 引言 (3)1.1课题背景 (3)1.2温湿度对植物的影响 (3)2 系统总体方案设计 (3)2.1系统设计思路 (3)2.2硬件分项选择 (3)2.2.2 温湿度传感器的选择 (3)2.2.3 数据传输方案选择 (4)2.2.4 显示模块的选择 (4)2.3软件部分选择 (4)3 主芯片的硬件资源 (4)3.1单片机的概念 (4)3.1.1 STC12C5A60S2单片机的结构特点 (4)3.1.2 STC12C5A60S2的芯片引脚 (5)3.2STC12C5A60S2中断系统 (5)3.2.1 中断概念 (5)3.2.2 中断系统结构 (5)3.2.3 中断源 (5)3.2.4 中断的控制 (6)3.2.5 中断响应 (7)4 系统总体设计 (7)4.1系统总体设计电路图 (7)4.2单片机最小系统电路 (8)4.3温湿度采集电路与原理 (8)4.3.1 DHT11温度采集原理 (8)4.3.2 温湿度采集部分电路图 (8)4.4Z IG B EE协调器 (9)4.5显示电路 (10)5 系统设计 (10)5.1系统设计流程图 (11)5.2系统主函数软件设计 (11)5.3DHT11温湿度采集软件设计 (11)5.4Z IG B EE协议栈软件设计 (11)5.5诺基亚5110显示软件设计 (12)6 测试 (12)6.1分布测试 (12)6.2整体测试 (12)7 设计总结 (13)参考文献 (14)致谢 (15)附录A 系统实物图 (16)附录B 部分程序代码 (17)基于ZigBee无线传感器网络的温室大棚环境测控系统设计信息工程学院电子信息工程卫彬指导老师蒋军摘要：介绍了一种利用ZigbeeCC2530传输、STC12C5A60S2单片机、DHT11温湿度传感器、和诺基亚5110液晶显示器构成基于Zigbee的无线传感网络温室大棚测控系统，讨论了系统的硬件电路设计和软件编程，主要解决了利用STC12C5A60S2型单片机作为核心器件，利用ZigbeeCC2530作为传输介质、DHT11温湿度读取模块实时检测环境的温湿度和利用诺基亚5110显示屏显示实时温湿度的关键技术。
基于zigbee的蔬菜大棚环境参数采集系统设计
摘要目前，ZigBee技术差不多广泛应用于近距离传输的无线通信领域，尤其是在工农业操纵、医疗卫生方面日益起着越来越重要的作用。
本设计意在通过ZigBee无线通信技术构建一个无线传感器网络（WSN），采纳树型网络拓扑结构，对加入该网络的传感器节点进行温度、湿度、光照强度和二氧化碳浓度的数据进行采集和分析，将此应用于对农业里温室的环境检测和操纵当中，幸免了有线网络的布线问题和成本问题。
本设计利用了一个结构合理的Web应用程序，搭建Web服务器来动态显示传感终端所采集的温室数据。
关键词：ZigBee；CC2430；无线传感器网络；温湿度采集AbstractCurrently, ZigBee technology has been widely used in close range transmission of wireless communications is increasingly playing an increasingly important role, especially in the agricultural and industrial control, medical protection. This design is intended to build a wireless sensor network (WSN), the adoption of ZigBee wireless communication technology, the use of a tree network topology, sensor nodes join the network temperature, humidity, light intensity and carbon dioxide concentration of the data collection and analysis will this applied to the detection and control of the environment on agricultural greenhouse, to avoid the cable network cabling problems and cost issues. This design uses a rational structure of the Web application, set up a Web server to dynamically display greenhouse data collected by the sensor terminal.Key words: ZigBee; CC2430; wireless sensor networks; temperature acquisitio目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (III)前言 (V)1.绪论 (1)1.1研究的背景和意义 (1)1.2 国内外温室测控系统研究现状 (1)1.2.1 国内温室测控系统研究现状 (1)1.1.2 国外温室测控系统研究现状 (2)2.系统分析 (4)2.1 系统总体架构 (4)2.2 系统设计原理 (5)2.3 系统节点设计 (6)3.系统概述 (8)3.1 数字温湿度传感器SHT10 (8)3.2 CC2430芯片 (10)3.3串行通信接口RS-232 (12)3.4 显示模块 (13)3.5 报警模块 (14)4.系统软硬件的设计 (15)4.1 系统硬件设计 (15)4.1.1 Zigbee节点硬件设计 (15)4.1.2 传感器节点硬件设计 (16)4.1.3 温湿度数据采集节点设计 (18)4.1.4 基站节点的设计 (21)4.2 系统软件设计 (26)4.2.1 Zigbee网络软件设计 (26)4.2.2 传感器终端软件设计 (26)4.3 服务端的设计和实现 (27)4.4 远程主机端的设计和实现 (27)5.系统测试 (29)5.1系统测试步骤 (29)5.2系统测试结果 (29)5.2.1 系统的硬件测试 (29)5.2.2 协议栈的测试 (29)5.2.3 GPRS测试 (29)5.2.4 上位机的测试 (29)5.3系统测试结果分析 (30)结论 (31)参考文献 (32)致谢 (33)前言随着我国国民经济的进展人民生活水平日益提高,冬季大棚蔬菜市场日渐扩大。
基于Zigbee技术的蔬菜大棚管理系统设计
图2-2数据采集节点工作流程图
数据采集节点是定时的(默认设置成10S采集一次温湿度数据)采集数据，这个时间间隔是可以网络中的基站向温湿度传感器节点发送重新设置时间间隙的控制命令来完成设置的。PPP(Point-to-PointProtocol)协议是在设计和实现网络中基站节点功能所要用到的技术。PPP协议是为在同等单元之间传输数据包这样的简单链路设计的链路层协议。这种链路提供全双工操作，并按照顺序传递数据包。设计目的主要是用来通过拨号或专线方式建立点对点连接发送数据，使其成为各种主机、网桥和路由器之间简单连接的一种共通的解决方案。传感器应用了其技术从而实现了数据的接力传送，从而提高了网络通信的效率[4]。
关键词：Zigbee；实时监控；无线通信； 数据库；智能化
ManagingSystem of Greenhouses Based on Zigbee
基于四信ZigBee模块农业蔬果大棚监测系统的应用
基于四信无线ZigBee模块农业蔬果大棚监测系统的应用在传统农业中。
人们获取农田信息的方式都很有限，主要是通过人工测量，获取过程需要消耗大量的人力。
随着世界农业技术的巨大变革，设施农业成为现代农业的重要组成部分。
以传感器与通信网络相结合的全方位环境监测系统在设施农业中占有重要地位，尤其是基于无线通信技术的环境监测网络更是得到迅速发展。
而现有的无线环境监测网络大多基于集群通信系统、存在网络建设成本高、后期维护难度大、公共网络接入速率低等不足，一定程度上影响到环境监测网络在设施农业中的普及推广。
基于物联网产业提供优质产品和技术支撑，四信基于无线ZigBee技术,提出了农业蔬果大棚监测组网系统，通过实时采集温室内温度、土壤温度、CO2浓度、湿度信号以及光照、叶面湿度、露点温度等环境参数，自动开启或者关闭指定设备。
可以根据用户需求，随时进行处理，为设施农业综合生态信息自动监测、对环境进行自动控制和智能化管理提供科学依据。
通过模块采集温度传感器等信号，精由无线信号收发模块传输数据，实现对农业果蔬大棚温湿度的远程控制。
系统包括3个层面，分别是节点层、网络层和应用层。
一、节点层是用于检测和控制的执行单元，涵盖所有的无线传感器节点；二、网络层是通信和传输部分，包括基于ZigBee技术的内网通信部分、基于GPRS技术的外网通信部分以及内外网协议转换单元(网关)，网络层完成组网功能，建立内外网的通信机制，成为上层应用和底层设备的交互介质。
三、应用层包括数据库和远程管理组件，是对数据的汇聚、分析，实现人机交互。
四信产品主要应用于网络层，采用四信ZigBee无线通信终端---F8914为中心节点，四信ZigBee F8913-E作为通信分点。
每个ZigBee通信分点在信号覆盖范围内，同多个不承担网络信息中转任务的通信分点无线连接，自动中转别的网络节点传过来的数据资料，汇集到ZigBee中心节点F8914。
F8914将收集到的数据通过GPRS传输到监测管理中心，由监测管理中心对这些数据进行计算处理和统计评估。
基于ZigBee技术的大棚环境监测系统设计
Abstract: Aiming at the requirement of agricultural development, the ZigBee and serial port communication technology are used to transmit the data from greenhouse to the monitoring system. With this, the growers can timely know the greenhouse environment and control the greenhouse environment according to the received data. The upper computer program is developed with . The temperature and humidity data is received by the sensor and transmitted to the upper computer through the serial port by the ZigBee wireless communication module, and then the data is stored by the monitoring software of the upper computer and the temperature and humidity data is real-time displayed. When the data is over the threshold value, the system will give an alarm. The experiment result shows that the wireless sensor network monitoring system based on ZigBee has the characteristics of low power consumption, small volume, simple and convenient, and more suitable for the development of modern agriculture. Keywords: ZigBee; serial port communication; wireless sensor network; real-time monitoring
基于ZigBee技术的温室环境监测系统设计
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基于 Ｚ ｉ ｇ Ｂｅ ｅ技术 的温室环境监测系统设计
张 亚 茹
（ 安徽理工大学电气与信 息工程学院 ， 安徽 淮南 ２ ３ ２ ０ ０ ０ ） 摘 要： 为 了解决传统温室大棚里有线布网繁杂， 成本高的问题 ， 设计了基于 Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ 技术和无线传感网络的温室环境监测系统。该 系统 以 Ｚ ｉ ｇ ｂ ｅ ｅ 技 术 实现无 线通 信 ， 分 布在 温 室大棚 里 面 的无线 终端 节 点采 集数据 （ 土壤 湿度 ， 空气 温 湿度 和 Ｃ Ｏ ２浓度 ） ， 通过 无 线通 讯 方式传 送 给 网络 协调器， 进而上传到监控 中心。最后在用户终端进行数 据的处理、 存储 、 融合等操作。实验验证表明， 该 系统运行稳定 ， 达到了设计要求。 关键 词 ： 无线 传感 网络 ； Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ 技术； 数 据采 集 目 前传统的温室大棚技术仍采用有线的通讯方式进行工作，由于 温室里长期高温 ， 易腐蚀 的特点 ， 从而会引起通讯 电路老化 ， 维修不方 面等问题。同时由于不能实时的掌握大棚里的传感信 息， 造成传感信息 的错乱 ， 从而影响作物产量下降甚至绝产 。 国外设计的温室系统可以根据温室作物的特点和要求 ，应用于全 球定位与遥感遥测技术 ， 实现多因素的实时监测 ， 但价格昂贵 ， 维修不 方便 。 在 国内， 对于温室的研究比较晚， 大多是国外的仿冒品， 造价仍然 高， 不适应于我国的现状 。 对于我国 目 前大棚成本高 ， 布线繁琐等特点 ， 本文设计了一种基于 Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ 技术的温室环境监测系统 ， 将大棚里采集的信息通过 Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ 网 络传输至监控中心供 监控人员分析工作。 １系统总体设计 本文设计的温室监测系统主要由传感器，网络协调器和客户终端 等几个部分组成。 分布在大棚里的各个传感器采集数据 ， 采集结束将数 据传输给 目标节点 ， 目标节点则通过 Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ 无线传感器网络将数据发 给协调器 ，在协调器里面进行数据的分析与处理 ，网络协调器则通过 Ｒ Ｓ ２ ３ ２串口与用户终端进行通信 ，最后将数据信息显示在人机交互界
基于ZigBee的智能大棚系统设计
基于ZigBee的智能大棚系统设计作者：饶章宇来源：《计算机时代》2019年第08期摘; 要：物联网技术的发展改变了各个行业传统的生产方式，文章使用ZigBee技术设计一种能够监测温室大棚环境并自动控制的智能大棚系统。
该系统能自动调节大棚内作物的生长环境，作物的生长环境主要由水泵、换气扇和遮阳板三种设备进行调节，让大棚内的环境始终保持在适合作物生长的最佳状态，调节的依据是利用传感器收集到的大棚内各个环境参数的阈值。
文章给出了系统的总体设计、通信协议设计，以及移动端功能设计。
关键词：物联网; ZigBee; 温室大棚; 智能; 传感器; 通信协议中图分类号：TP23; S126; ; ; ; ; 文献标志码：A; ; ;文章编号：1006-8228（2019）08-21-03 Abstract： The development of Internet of Things technology has changed the traditional production methods of various industries. This paper uses ZigBee technology to design a intelligent greenhouse system that can monitor the greenhouse environment and automatically control it. The system can automatically adjust the growth environment of crops in the greenhouse. The growth environment of the crops is mainly regulated by three devices： water pump， ventilating fan and sun visor， so that the environment inside the greenhouse is always in the best state suitable for crop growth. The adjustment is based on the thresholds of various environmental parameters in the greenhouse collected by the sensors. This paper gives the overall design of the system， the design of the communication protocol， and the functional design of the mobile terminal.Key words： Internet of things; ZigBee; greenhouse; intelligence; sensor; communication protocol0 引言我国是农业大国，农业是国家的重要经济命脉。
基于ZIGBEE技术的温室大棚环境监控系统设计
基于ZIGBEE技术的温室大棚环境监控系统设计摘要：温室大棚的环境检测与控制是当前农业自动化的热点问题之一，基于ZigBee技术的无线大棚环境监控系统能够满足大棚环境监控系统所提出的低功耗、低成本以及方便后期规模扩展等要求，实现了真正意义上的无人值守，能够对各大棚的环境进行自动监控与调整，具有一定的工程实际意义和市场价值。
关键词：环境子监控ZigBee技术近年来，随着物联网、传感器、无线射频、专家系统、现代测控等技术的发展和应用，拓宽了现代农业的发展空间，重构这世界农业发展的新格局，已经成为信息时代农业的重要特征。
用信息技术装备农业，用信息手段服务、支撑农业，用信息网络服务农业，已成为我国农业现代化的客观要求，同时也是我国农业科技发展的重大技术选择。
1ZigBee技术简介在实际农业生产中，温度、湿度、光照强弱等环境因素对农作物的生长起着非常重要的影响。
在传统农业中，通过目测、经验等手段来检验这些因素，由于这些因素缺少量化的数据，并且经验的积累也并不准确，因此制约了农业的快速发展，使我国的农业生产长期处于低层次水平。
ZigBee技术是一种具有成本低、体积小、能量消耗小、传输速率低的无线通信技术。
利用该技术本文研究了温室大棚环境监控系统。
该系统能够解决传统农业的不足，逐步提高生产质量，增加经济效益，提升农业成产水平。
ZigBee技术应用在对传输速率要求不高、功耗要求很高的的领域。
但较传输速率也成为了它的一大优点，那就是超低的功耗。
2系统总体设计2.1系统架构选择在监测现场，使用采用ZigBee技术，实现采集终端设备互联互通，采用B/S结构，数据汇集后通过某种连接的方式与Internet相连，然后上传数据至数据服务器，将信息传递给用户。
采用ZigBee技术的混搭型环境监测系统是非常有发展潜力的架构。
优点：①无须布线，降低了系统安装成本。
②低成本、低功耗、体积小、维护方便。
③数据的共享性好，有利于消除信息孤岛。
基于ZigBee网络的温室大棚环境监测系统设计（2）
基于ZigBee网络的温室大棚环境监测系统设计（2）基于ZigBee网络的温室大棚环境监测系统设计【主题词】单片机、ZigBee协议- CC2240芯片、无线接收与发送、农业环境监测【立论（包括项目的研究意义及国内外现状分析）】【项目的研究意义】信息技术是研究信息的生产、采集、存储、变换、传递、处理过程及广泛利用的新兴科技领域。
信息技术的突破性进展将为农业科技革命和农业飞跃发展带来契机。
20世纪90年代初以来发达国家将电子信息高新技术应用于农业可持续发展。
农作物的生长受到自然条件的影响，如光照、CO2浓度等，要实现精准农业，必须建立一个实用、可靠、可长期监测的农业环境监测系统。
在农业领域里，数据采集大多数是在广阔的空间里进行的，数据源离目的地相对较远。
无线传感器网络由低功耗微小网络节点通过自组织方式构成无线通信网络，它不需要固定的通信基础架构支持，能够通过密集的节点布置，协作实时监测和采集网络分布区域内的各种微观农业环境信息，整个网络则负责将各个节点收集的数据传递给一个称为汇聚节点的网关，由网关交给终端用户，后者既可以对接收的数据进行分析处理，也可以通过发送指令去改变传感器的行为。
因此，为顺应农业现代化的发展趋势，本小组设计了基于无线传感器网络的农业环境监测系统，实现了农业目标测量区内信息采集节点的自动部署、数据自组织传输，实现了对影响作物产量的环境因素，包括温湿度、土壤温湿度、土壤PH值、光照强度以及温室CO2浓度的远程、实时监测。
【国内外现状分析】在世界农业信息化发展进程中，美国、德国、法国、澳大利亚和日本等国处于领先地位，印度、韩国等发展中国家虽然起步较晚，但发展速度很快，这些国家根据本国的实际情况因地制宜地开展农业信息化建设，并形成了自己的特色。
在国内已建成农业科研项目计算机管理系统（ARICMS），中国农业文献数据库，中国农业科技成果库，中国农业研究项目数据库，农业实用技术数据库等。
使农户只要有一台微机终端，通过网络就能够及时获得农业法规、农业政策、市场行情、产品销售等信息，合理地进行农资购置与产品销售，促进农村市场繁荣和经济增长。
基于ZigBee无线传感网络的大棚数据采集系统的设计
数 码 设 计 PEAK DATA SCIENC收稿日期：2017-11-01；修回日期：2017-12-19。
作者简介：高昕（1965-）女，安徽淮南人，博士，副教授，硕士生导师，多年来一直从事控制工程与电力传动及控制技术方面的研究和教学工作，获2011年度校优秀教师，承担安徽理工大学博士基金配电质量技术在小系统中的应用研究项目。
E-mail: 476398437@·79·计算机与应用DOI ：10.19551/ki.issn1672-9129.2018.01.031基于ZigBee 无线传感网络的大棚数据采集系统的设计高昕*，魏韬，樊世鑫，朱梦杰（安徽理工大学电气与信息工程学院，安徽淮南，232000）摘要：针对于我国农业大棚存在着采集精度偏低，远程控制信号不稳定等缺点，本文提出了一种基于ZigBee 平台构建起来的无线传感网络，通过传感器节点对大棚内的各项参数进行监测，相对于其它无线通信技术，ZigBee 无线通信技术具有低功耗，高性能，传输信息准确等优点，引入卡尔曼滤波算法对数据进行融合处理。
营造了一种优良的内部智能生长环境，大大提高了农作物的生长效率。
关键词：农业大棚；ZigBee；无线传感网络；卡尔曼滤波算法中图分类号：TP29 文献标识码：A 文章编号文章编号：：1672-9129(2018)01-0079-03The Design of Data Acquisition System Based on ZigBee Wireless SensorNetworkGAO Xin*, WEI Tao, FAN Shixin, ZHU Mengjie(anhui university of science & technology, school of electrical and information engineering, Anhui Huainan, 232000, China)Abstract ：in view of our country agriculture greenhouse has the low acquisition precision, remote control signal unstable faults, this paper proposes a kind of technology of wireless sensor network based on ZigBee platform, sensor nodes inside the greenhouse through the various parameter monitoring, relative to other wireless technology, ZigBee wireless communication technology has many advangtages,such as low power consumption, high performance, accurate transport information and so on,the goal of the introduction of the kalman filtering algorithm is to fusion processing data. It has created an excellent internal intelligent growth environment and greatly improved the growth efficiency of crops.Keywords ：agricultural greenhouse ；ZigBee ；wireless sensor network ；kalman filtering algorithm引用：高昕, 魏韬, 樊世鑫, 等. 基于ZigBee 无线传感网络的大棚数据采集系统的设计[J]. 数码设计, 2018, 7(1): 79-80. Cite ：GAO Xin, WEI Tao, FAN Shixin, et al. The Design of Data Acquisition System Based on ZigBee Wireless Sensor Network[J]. Peak Data Science, 2018, 7(1): 79-80.引言由于我国目前农业产值低下，农业技术不够先进，使得当前资源利用率不高，所以智能农业的概念得以提出，当前形势下主要运用于大棚环境下的环境参数监控，通过各类传感器构成的终端节点对大棚内的各个参数进行数据采集，为了提高采集精度，采用了卡尔曼滤波算法进行去燥，去冗余处理，并且使用无线通信模块，通过ZigBee 技术，以无线传感器网络为基础构成一套智能环境系统，对监测到的数据进行处理与反馈，很大程度上节约了劳动力，提高了生产效率。
基于ZigBee的蔬菜大棚环境监控系统设计_李玮瑶
图 2 传感器节点硬件结构框图
路由器节点设计如图 3 所示，其硬件结构与终端节 点相似，不同之处在于，为了实现路由转发功能，其加入 了路由表功能程序。
协调器节点设计如图 4 所示。其中按键模块中有 4 个功能键，用以完成新建网络、允许绑定、关闭网络和
图 5 手持监测终端硬件结构图
按键电路有 3 个功能键，分别是选择、确认和复位， 通过占用 LPC2103 微处理器的相应 I/O 端口实现。电源 电路负责为 CC2430 通信单元和 LPC2103 主控制器提供 稳定的工作电压，可通过 USB 电源或安装 4 节干电池 2 种 形 式 进 行 供 电 CC2430 通 信 单 元 通 过 内 部 串 口 UART
Keywords：vegetable greenhouse；environment monitoring；ZigBee；wireless monitoring
0引言
大棚蔬菜对生长环境的要求很高，如何利用智能无 线控制技术对棚内的温度、湿度、光照、CO2 浓度等条件进 行实时监控，是现代农业向智能化和信息化发展的必然趋 势 。 [1] 传统监控方式一般采用离线的现场环境参数检测 设备来实现大棚环境的监测，很难做到实时和在线监测， 普遍存在缺乏灵活性、准确性较低，速度慢等问题 。 [2⁃5] 因 此，本文依照物联网 3 层使用传感器技术设计信息采集 设备，利用嵌入式微处理器 LPC2103 设计显示终端，设 计了一种蔬菜大棚智能无线监控系统。本系统通过将信 息采集设备结合嵌入式设计，保证数据实时性，降低了系 统功耗。通过可移动监测终端的设计，方便了管理人员 随时查看监测数据。具有可靠性高、可扩展性强、方便操 作等特点，大大提高了蔬菜种植的经济和社会效益。
协调器节点、路由器节点和终端控制器的硬件和软件设计，结合 ZigBee 传感技术实现了对棚内空气土壤温湿度、CO2 浓度和 光照强度等参数的无线监测和控制。该系统很好地解决了传统蔬菜大棚管理中布线难、节点移动性差和系统可扩展性差等
基于zigbee的蔬菜大棚环境参数采集系统设计
基于zigbee的蔬菜大棚环境参数采集系统设计目前，ZigBee技术差不多广泛应用于近距离传输的无线通信领域，专门是在工农业操纵、医疗卫生方面日益起着越来越重要的作用。
本设计意在通过ZigBee无线通信技术构建一个无线传感器网络〔WSN〕，采纳树型网络拓扑结构，对加入该网络的传感器节点进行温度、湿度、光照强度和二氧化碳浓度的数据进行采集和分析，将此应用于对农业里温室的环境检测和操纵当中，幸免了有线网络的布线问题和成本问题。
本设计利用了一个结构合理的Web应用程序，搭建Web服务器来动态显示传感终端所采集的温室数据。
关键词：ZigBee；CC2430；无线传感器网络；温湿度采集AbstractCurrently, ZigBee technology has been widely used in close range transmission of wireless communications is increasingly playing an increasingly important role, especially in the agricultural and industrial control, medical protection. This design is intended to build a wireless sensor network (WSN), the adoption of ZigBee wireless communication technology, the use of a tree network topology, sensor nodes join the network temperature, humidity, light intensity and carbon dioxide concentration of the data collection and analysis will this applied to the detection and control of the environment on agricultural greenhou se, to avoid the cable network cabling problems and cost issues. This design uses a rational structure of the Web application, set up a Web server to dynamically display greenhouse data collected by the sensor terminal.Key words: ZigBee; CC2430; wireless sensor networks; temperature acquisitio目录摘要............................................................................. 错误!未定义书签。
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摘要目前，ZigBee技术已经广泛应用于近距离传输的无线通信领域，尤其是在工农业控制、医疗卫生方面日益起着越来越重要的作用。
本设计意在通过ZigBee无线通信技术构建一个无线传感器网络（WSN），采用树型网络拓扑结构，对加入该网络的传感器节点进行温度、湿度、光照强度和二氧化碳浓度的数据进行采集和分析，将此应用于对农业里温室的环境检测和控制当中，避免了有线网络的布线问题和成本问题。
本设计利用了一个结构合理的Web应用程序，搭建Web服务器来动态显示传感终端所采集的温室数据。
关键词：ZigBee；CC2430；无线传感器网络；温湿度采集AbstractCurrently, ZigBee technology has been widely used in close range transmission of wireless communications is increasingly playing an increasingly important role, especially in the agricultural and industrial control, medical protection. This design is intended to build a wireless sensor network (WSN), the adoption of ZigBee wireless communication technology, the use of a tree network topology, sensor nodes join the network temperature, humidity, light intensity and carbon dioxide concentration of the data collection and analysis will this applied to the detection and control of the environment on agricultural greenhouse, to avoid the cable network cabling problems and cost issues. This design uses a rational structure of the Web application, set up a Web server to dynamically display greenhouse data collected by the sensor terminal.Key words: ZigBee; CC2430; wireless sensor networks; temperature acquisitio目录摘要 (I)Abstract .................................................................................................... I I 目录.. (III)前言 (V)1.绪论 (1)1.1研究的背景和意义 (1)1.2 国内外温室测控系统研究现状 (1)1.2.1 国内温室测控系统研究现状 (1)1.1.2 国外温室测控系统研究现状 (2)2.系统分析 (4)2.1 系统总体架构 (4)2.2 系统设计原理 (5)2.3 系统节点设计 (6)3.系统概述 (8)3.1 数字温湿度传感器SHT10 (8)3.2 CC2430芯片 (10)3.3串行通信接口RS-232 (12)3.4 显示模块 (13)3.5 报警模块 (14)4.系统软硬件的设计 (15)4.1 系统硬件设计 (15)4.1.1 Zigbee节点硬件设计 (15)4.1.2 传感器节点硬件设计 (16)4.1.3 温湿度数据采集节点设计 (18)4.1.4 基站节点的设计 (21)4.2 系统软件设计 (26)4.2.1 Zigbee网络软件设计 (26)4.2.2 传感器终端软件设计 (26)4.3 服务端的设计和实现 (27)4.4 远程主机端的设计和实现 (27)5.系统测试 (29)5.1系统测试步骤 (29)5.2系统测试结果 (29)5.2.1 系统的硬件测试 (29)5.2.2 协议栈的测试 (29)5.2.3 GPRS测试 (29)5.2.4 上位机的测试 (29)5.3系统测试结果分析 (30)结论 (31)参考文献 (32)致谢............................................................................. 错误!未定义书签。
前言随着我国国民经济的发展人民生活水平日益提高,冬季大棚蔬菜市场日渐扩大。
在利用蔬菜大棚生产中,温度、湿度等因素直接关系到大棚作物的生长,因此,对大棚温湿度数据进行实时、精准的采集以及监测调节是实现大棚蔬菜生产优质、高效益的重要环节。
传统的环境参数系统使用有线监测设备,具有线路多、布线复杂、维护困难等缺点,在很多特定区域无法顺利使用。
基于此,本文介绍了一种基于Zigbee的蔬菜大棚环境参数采集系统,该系统利用无线通信技术,无需布设任何线路,自动组网,成本低廉,采集及监测节点数量大,有效地实现了对蔬菜大棚环境参数采集的实时无线监控,促进了蔬菜大棚的智能化、统一化管理。
1.绪论1.1研究的背景和意义21世纪是设施农业迅速发展的时期。
发达国家与发展中国家纷纷采取措施，加大投资.大力发展智能化设施农业。
设施农业是采用先进的科学技术和工厂化生产方式，把作物种植在一个相对封闭的空间，为作物的高效生产提供适宜的生长环境，并且在任何地区，一年四季均能种植任何作物的现代化农业。
设施农业是农业现代化的重要标志，其特点表现为高产量、高品质、环保、周年可持续生产。
设施农业的迅速发展加速了农业科学推广，对农业现代化水平的提高起到了积极的推动作用。
植物的生长都是在一定的环境中进行的，其在生长过程中受到环境中各种因素的影响，其中对植物生长影响最大的是环境中的温度和湿度。
环境中昼夜的温度和湿度变化大，其对植物生长极为不利。
因此必须对环境的温度和湿度数据进行采集、监测和控制，使其适合植物的生长，提高其产量和质量。
本系统就是利用价格便宜的一般电子器件来设计一个参数精度高，控制操作方便，性价比高的应用于农业种植生产的蔬菜大棚温湿度采集测控系统。
温室内作物生长到一定时期，一方面对温室环境进行调控会影响作物的生长，另一方面作物光合作用、蒸腾作用的改变又对室内环境因子产生新的影响，从而产生了一种反馈作用机制，而在现有的温室环境控制系统并没有考虑到这种反馈作用机制。
如果能同时对没施内的温度、光照、二氧化碳浓度等进行智能调控，并能考虑到作物反馈作用机制，这种调控方式既节约资源又提高生产效率。
研究温室环境控制的现状及发展趋势，不仅可以提高作物的产量和降低温室能耗，而且对未来温室环境调控的发展具有重要的指导意义。
1.2 国内外温室测控系统研究现状1.2.1 国内温室测控系统研究现状目前温室环境控制系统主要针对温度和湿度控制进行研究。
卢佩等采用模糊控制方法，通过建立模糊控制系统模型和对模糊控制器的设计，引入解藕参数，实现系统的温湿度解耦控制，提高了温湿度控制的精度。
黄力栎等针对温室气候控制方法中温湿度之间的耦合作用，提出以温度控制为主、湿度控制为辅的控制策略，并建立两变量输入、三变量输出的控制主回路和补偿回路模糊控制系统，从而为温湿度控制提供了一种行之有效的方法。
邓璐娟采用逆系统方法对温室环境非线性系统进行了解耦和线性化，同时对随机的扰动进行补偿，采用PDF控制算法和Smith预估补偿对线性化后的系统进行了综合校正，在选择校正后闭环系统的参数时考虑了非线性系统解耦的要求。
朱虹通过对历史温室环境数据的合理分析，将温室的温度控制模型近似为一阶惯性加时滞环节。
基于该温度近似模型采用Zhuang等中提出的时间为权误差积到分指标最优的参数自整定公式来整定PID控制器参数，将整定后的PID控制器应用于温室控制。
杨泽林等通过数据挖掘，利用采集的温室内、外温度及室内湿度数据对温室状态进行分类，提出一种基于各类别中的温室温、湿度变化率相关性进行模糊解耦控制。
沈敏等考虑开关设备组合作用下温室测控系统的非线性动态特性，提出结构简单、不需复杂数值计算的离散预测模型，对设备组合进行滚动优化预测控制，大大简化温室测控系统预测控制算法的复杂性，缓解了测控系统分布大时滞问题。
1.1.2 国外温室测控系统研究现状国外的温室环境起步较早，温室环境控制经过多年的发展，控制技术和理论发展到较高水平。
随着用于温室环境控制的作物模型的研究，研究人员将温室物理模型和作物模型结合起来，以实现温室的高效生产。
Seginer等进行模拟研究确定温室二氧化碳施肥的优化措施，其方法是在建立一系列函数(作物生长函数、温室函数、设备函数及成本函数)之后，进行数值寻优得到不同温光水平下最优的二氧化碳施肥量，并给出一系列图表用于指导实际二氧化碳施肥操作管理；Van- Straten等利用作物的光合作用和蒸腾作用进行温室内短期的优化与控制，利用有效积温的原理进行温室的长期的优化与控制，将短期优化和长期优化相结合，实现了以经济最优为目标的温室环境控制。
Aaslyng等利用作物的光辐射吸收、叶片的光合作用和呼吸作用预测模型建立了温室环境控制系统，根据自然光照来控制温室内的温度，系统在节省能源和由于光照减弱而导致的作物产量降低之间取得了很好的平衡。
基于作物与环境的动态响应时间尺度不同，前人把温室作物生产优化控制问题分成慢速子问题和快速子问题2个子问题。
Seginer等只考虑慢速子问题，Hwang只考虑快速子问题。
Van Henten是第一位解决整个优化控制问题的科学家，提出把系统分解为2个时间尺度的方法，根据该方法首先解决长期问题，然后用长期问题的结果来计算短期问题的轨迹并把该方法应用到生莱生产的优化控制中。
从以上文献可以看出，国外进行温室环境控制时已经考虑到作物与环境的相互作用机制，同时考虑到作物动态响应与环境动态响应的时间尺度不一致性，但应用到黄瓜生长的优化控制中较少。
2.系统分析2.1 系统总体架构无线传感器网络终端节点主要由数据采集模块、数据处理模块、数据传输模块和电源管理模块组成。
数据采集模块负责通过各种类型的传感器采集物理信息；数据处理模块负责控制整个节点的处理操作、功耗管理以及任务管理等；数据通信模块负责与其他节点进行无线通信，它通过ZigBee无线电波将数据传送到路由节点或主协调器节点，路由节点再将数据转送到主协调器节点或经过上级路由节点转给主协调器节点，主协调器节点通过RS 232串口将所有信息汇集传至PC机或服务器。