基于Zigbee的智能温室大棚管理系统开发设计方案
基于ZigBee的智能农业温室大棚系统的设计
基于ZigBee的智能农业温室大棚系统的设计作者：刘雪飞来源：《经济技术协作信息》 2018年第20期一、背景及意义我国是一个农业大国，农业的发展备受国家和社会重视。
近年来，农业温室基础设施发展迅速，但是在自动监控方面仍存在着诸多问题。
例如大棚覆盖区域较大，就需要大量的传感器节点构成大型监控网络，通过各种传感器采集诸如空气湿度、光照度、温度、土壤湿度、pH值、EC值等信息。
传统的温室监测与控制系统多采用有线连接或众多节点互相独立，这种传统方式布线复杂，使温室内线缆纵横交错、使用不便、安装维护困难、可靠性差等问题。
无线传感器技术满足温室应用需求可以代替有线连接。
在物联网高速发展的今天，众多智能家居已经将物联网技术推向了一个高潮，那么农业技术领域也可以承载物联网的高速列车得到长足的发展。
利用ZIGBEE无线技术，可以将传感器整合到无线传送网络中：通过在农业大棚内不同位置布置多个温度、湿度、光照、等传感器，对棚内环境进行检测，数据整合、预测从而对棚内的温湿度，光照等进行自动化控制。
通过更加精细和动态监控的方式，来对农作物进行管理，更好的感知到农作物的环境，达到高度自动化生产状态，提高资源利用率和生产力水平。
二、现存问题1．首先是成本较高。
一套智能化的控制系统成本主要包括硬件成本、运行成本和维护成本。
硬件成本包括各仪器仪表、通信线缆等。
2．其次是布线复杂。
温室中有大量分散的传感器和执行控制机构，这些装置的设置不仅数量大而且分布广，当温室内生产的果蔬作物更替时，可能需要改变这些装置的物理位置，而错综复杂的线路也需要重新铺设，工作量较大，任务繁琐。
3第三，故障解决难。
当数据处理中心无法正常接收数据时，很难知道是线路问题还是节点故障。
另外，目前的控制系统多采用基于现场总线的分布式模式，当总线出现故障时，虽然各控制节点尚能正常工作，但是上位机却无法正常管理整个网络。
三、实现方案1ZIGBEE技术。
ZIGBEE技术是IEEE（美国电子和电气工程师协会）研发的新一代无线通讯技术。
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。
基于ZigBee技术的农业大棚灯光智能控制系统
实用第一f智慧密集■BBaSEIEieSI3l3BBI3SeSBI3BBEIISBBBI3BI9@SI3eSI3aiSieEISeBI3ei3iaEIBBeBI3BaEIEII3SS@ieEl®基于ZigBee技术的农业大棚灯光智能控制系统杜冬雨，任淑霞，李廉杰（天津工业大学计算机科学与软件学院，天津300387）摘要：科技兴农是农业发展的必由之路，通信技术融入到传统农业大棚环境监测是其典型代表。
为确保农业大棚设置合理的照明系统，必须对大棚內光照强度进行精度监测。
针对当前棚內照明强度不能调节、布线复杂、成本高等缺点，提出了一种基于ZigBee技术的智能灯光控制系统。
采用了TI公司的无线射频芯片CC2530作为系统的硬件平台，根据农业大棚的实际场景对协议栈Z-Stack进行修改，利用拓扑网络实现自动组网，所提出的智能灯光控制系统具有低成本、低功耗的特点，此外，也可以在其他以无线传感网络为依托的场合中有一定的应用，具有良好的拓展功能。
关键词：智慧农业大棚；光源监测；无线传感器网络；ZigBee技术1研究背景我国是农业大国，农业关系着国民生计，传统农业生产过程受到自然资源和土地资源的限制，而且农户仅凭经验判断作物生长环境，无法精准满足作物生长所需 的条件[1]O智慧农业大棚是依靠科技将农业做大做强,其改变了传统农业的发展方式，可以人为为农作物生长提供所必须的条件[2]O光照是农作物生长的关键因素之一，传统的照明控制系统一有线控制系统，存在能耗高、布线复杂繁琐、可扩展应用性差，安装维护维修成本高等缺点。
随着科学技术的发展，智能化照明系统不仅能够满足作物对照明的基本需求，同时还具有能够改善照明的质量、减少大量的能源消耗、环境友好，安装维护维修费用低等众多优点。
智能的灯光控制系统和传统方式上的灯光控制系统对比，有众多优势。
首先，和传统照明方式中的一个开 光控制一个工具，或者一个总开关控制所有灯具照明相比，智能的灯光控制可以实现更为人性化的操作[3]，它在不同的环境下做出不同的响应，改变了一开即开、一关即关的状态，这样对于不同的灯具也有一定的好处，可以在提高工作效率的同时延长灯具的使用时间。
基于Zigbee无线网络智能温室控制系统的设计
基于Zigbee无线网络智能温室控制系统的设计任冬冬;胡斌;王玉超;傅振涛;黄萌【摘要】本文设计了一个基于ZigBee无线网络的单片机智能温室控制系统,本智能系统可通过各种传感器实时监测温室环境内各类环境因子(包括温度、湿度、光照强度、CO2浓度等),并将其数据通过Zigbee无线网络传输至控制系统单片机,由无线网络将控制系统发出指令传送至相应的执行机构,实时调节温室环境,保证温室永远处于一个对农作物最为有利的生长环境.本系统很好的解决了实时数据监测的问题,改变了过去只靠操作人员通过观察作物生长状态而进行测报的相对落后状态,对生产作物进行即时的自动监测,促进生产资源集约高效利用,从而能够大幅度提高的农业生产力.【期刊名称】《科技视界》【年(卷),期】2017(000)029【总页数】3页(P45-46,48)【关键词】无线网络;ZigBee;智能温室;无线传输【作者】任冬冬;胡斌;王玉超;傅振涛;黄萌【作者单位】衢州学院,浙江衢州 324004;衢州学院,浙江衢州 324004;衢州学院,浙江衢州 324004;衢州学院,浙江衢州 324004;衢州学院,浙江衢州 324004【正文语种】中文【中图分类】TP277近年来,农业作为国家优先发展产业正受到各级政府的高度重视,增加亿万农民收入是我们国家当前的基本国策,农业现代化是我们追求的目标,基于计算机和自动化技术的智能温室是农业现代化的一个重要方面。
温室为农作物提供了一个能透光、保温(或加温)适于生长的环境。
特备是在不适宜植物生长的季节，温室能提供生育条件和增加产量，还用于低温季节喜温蔬菜、花卉、林木等植物栽培或育苗等。
温室内存在各种变量参数(如温度、湿度等)，是一个多变量、多耦合、非线性、大滞后的复杂动态系统，需要由各种检测装置对环境因子进行检测，但往往检测出环境发生变化时再由执行机构来改变温室环境是滞后的，并不能实现实时监测实时调节。
因此建立一个有预见性、及时的控制系统来调节温室环境，以提供最为合适的农作物生长环境是非常有必要的。
基于单片机的智能温室大棚系统设计与实现
基于单片机的智能温室大棚系统设计与实现1. 引言1.1 研究背景智能温室大棚系统是利用先进的单片机技术和传感器技术来实现对温室环境的监测和控制的系统。
随着全球气候变暖和粮食供应压力的增加，智能温室大棚系统的研究和应用变得越来越重要。
当前，传统的农业生产方式已无法满足不断增长的粮食需求，而智能温室大棚系统的出现为农业生产带来了革命性的改变。
传统的温室大棚产品受限于人工操作和环境条件的限制，往往无法实时监测温室内外环境的变化，导致温室作物生长过程中出现问题。
设计并实现基于单片机的智能温室大棚系统具有重要的意义。
通过引入单片机技术和传感器技术，智能温室大棚系统可以实现对温室内外环境参数的实时监测和控制，如温度、湿度、光照等。
智能温室大棚系统还可以实现远程监控和控制，为农业生产提供更便捷、高效、智能化的解决方案。
研究基于单片机的智能温室大棚系统具有重要的理论和实际意义。
1.2 研究目的研究目的是基于单片机的智能温室大棚系统设计与实现。
通过研究，旨在利用现代科技手段提高温室大棚的自动化程度，提升温室作物的生产效率和质量。
具体目的包括：1. 设计一套智能温室大棚系统，实现温室环境监测、控制和调节功能，实现对作物生长环境的精细化管控；2. 研究温室大棚系统中的传感器和执行器的选择、布局及调试方法，确保系统的稳定性和可靠性；3. 开发相应的软件模块，实现对温室大棚的智能控制，包括自动化灌溉、通风、照明等功能；4. 测试系统的性能，评估系统在实际作物种植环境中的使用效果和稳定性；5. 为农业生产提供更加智能、高效的技术手段，推动农业现代化发展，提升粮食生产能力和质量。
1.3 研究意义智能温室大棚系统的研究意义主要体现在以下几个方面：智能温室大棚系统的设计与实现能够有效提高农作物的产量和质量。
通过智能温室大棚系统，我们可以实现精确的环境控制，包括温度、湿度、光照等参数的实时监测和调节，从而为作物提供更适宜的生长环境。
基于ZigBee技术的温室大棚系统的设计
Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ Ｇｒ ｅ ｅ ｎｈ ｏ ｕ ｓ ｅ Ｓｙ ｓ ｔ ｅ ｍ Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ｚｉ ｇ Ｂｅ ｅ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
实 时监 控 温 室 大 棚 里 的 环 境 信 息 ， 实 现 温 室 大棚 系统 的 无 线 远 程 监 控 ． 达到 智能化 、 自动
化 的 管 理 功 能
关键词 ： Ｚ １ ｇ Ｂ ｅ ｅ 技术 ； 数据传输 ； 温 室大 棚 环 境 监 控 系 统 ； Ｗ １ ｎ Ｃ Ｃ ； Ａ Ｒ Ｍ
随 着 我 国经 济 的快 速发 展 ， 作 为一 个 传 统 的农
业大国 ， 提 高它 的经 济 效 益是 现 阶段 农 业 发 展 的迫
系统 采用 上位 机 Ｗｉ ｎ Ｃ Ｃ友好 的人 机交互 界 面 ， 对 下 位 机上 传 的数 据 实 时监 控 ， 根据 相关 的数 据处 理 分
切 需求 。基 于此 ． 发展 智 能温 室 大棚 变 得 十 分 有 意 义 。科 技 的进 步使 无线传 感 网络 在此 领域 中具 有广
ＹＥ Ｍｅ ｉ — ｓ ｏ ｎｇ， ＸＩ ＡＯ Ｓ ｈｉ — ｄ ｅ， ＺＨＡＮＧ Ｚ ｈｉ － ｆ ｅ ｎ ｇ， ＺＨＡＯ Ｙａ ｎ ｇ， Ｗ ＡＮＧ Ｈｏ ｎ ｇ － ｙ ａ ｎ （ Ｃｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆ Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｓ ｏ ｕ ｔ ｈ ｗ ｅ ｓ ｔ Ｊ ｉ ａ ｏ ｔ ｏ ｎ ｇ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ， Ｃ ｈ ｅ ｎ ｇ ｄ ｕ ６ １ ０ ０ ３ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ）
基于ZigBee的蔬菜大棚无线监控系统设计
中图法分类号 ： Ｔ Ｐ ３ ９ ３ 文献标识号 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ０ — ７ ０ ２ ４（ ２ ０ １ ３ ）０ ３ — １ １ ２ ６ — ０ ６
Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ ｗｉ ｒ ｅ ｌ ｅ ｓ ｓ ｍｏ ｎ ｉ ｔ ｏ ｒ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ｚ ｉ ｇ Ｂｅ ｅ ｆ ｏ ｒ ｖ ｅ ｇ ｅ ｔ ａ ｂ ｌ ｅ ｓ ｇ ｒ ｅ ｅ ｎ ｈ ｏ ｕ ｓ ｅ
２ ０ １ ３年 ３月
计算机 工程与设 计
ＣＯＭ ＰＵＴＥＲ ＥＮＧＩ ＮＥ ＥＲＩ ＮＧ பைடு நூலகம்ＡＮＤ ＤＥＳ Ｉ ＧＮ
Ｍａ ｒ ． ２ ０１ ３
第 ３ ４卷
第 ３期
Ｖｏ １ ． ３ ４ ＮＯ ． ３
基于 Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ 的蔬 菜大 棚 无 线 监控 系统设 计
王 军 ，孙 健程 ，曾 静 （ １ ． 沈 阳化 工大 学 计 算机 科 学与技 术 学院 ，辽 宁 沈 阳 １ １ ０ １ ４ ２ ；
Ｗ ＡＮＧ Ｊ ｕ ｎ ，Ｓ ＵＮ Ｊ ｉ ａ ｎ － ｃ ｈ ｅ ｎ ｇ ，Ｚ ＥＮＧ Ｊ ｉ ｎ ｇ
（ １ ．Ｃｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆ ｏ ｍｐ Ｃ ｕ ｔ ｅ ｒ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ，Ｓ ｈ ｅ ｎ ｙ ａ ｎ ｇ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｃ ｈ ｅ ｍｉ ｃ ａ ｌ Ｔ ｃｈ ｅ ｎｏ ｌ ｏ ｇ ｙ，Ｓ ｈ ｅ ｎ ｙ ａ ｎ ｇ １ １ ０ １ ４ ２ ，Ｃｈ ｉ ｎ ａ ； ２ ．Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆ Ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ，Ｓ ｈ ｅ ｎ ｙ ａ ｎ ｇ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｃｈ ｅ ｍｉ ｃ ａ ｌ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ，Ｓ ｈ ｅ ｎ ｙ ａ ｎ ｇ １ １ ０ １ ４ ２，Ｃｈ ｉ ｎ ａ ） Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｂｅ ｃ ａ ｕ ｓ ｅ ｏ ｆ ｄ ｉ ｆ ｆ ｉ ｃ ｕ ｌ ｔ ｂ ｕ ｉ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ ，ｍａ ｉ ｎ ｔ ｅ ｎ ａ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ ｈ ｉ ｇ ｈ ｃ ｏ ｓ ｔ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ａ ｇ ｒ ｉ ｃ ｕ ｌ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ ｖ ｅ ｇ ｅ ｔ ａ ｂ ｌ ｅ ｇ ｒ ｅ ｅ ｎ ｈ ｏ ｕ ｓ ｅ ｍｏ ｎ ｉ ｔ ｏ ｒ ｉ ｎ ｇ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｃ ａ ｂ ｌ ｅ ，ａ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｏ ｆ ｍｏ ｎ ｉ ｔ ｏ ｒ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｗｉ ｒ ｅ ｌ ｅ ｓ ｓ ｓ ｅ ｎ ｓ ｏ ｒ ｉ ｓ ｐ ｒ ｏ ｐ ｏ ｓ ｅ ｄ ．Ｔｈ ｅ ｍｏ ｎ ｉ ｔ ｏ ｒ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ｃ ｏ ｎ — ｔ ｒ ｏ ｌ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ａ ｃ ｃ ｏ ｒ ｄ ｓ ｗｉ ｔ ｈ Ｚ ｉ ｇ Ｂｅ ｅ ｓ ｔ ａ ｎ ｄ ａ ｒ ｄ ．Ａｎ ｄ ｔ ｈ ｉ ｓ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｉ ｓ ｓ ｉ ｍｐ ｌ ｅ ，ｌ ｏ ｗ ｃ ｏ ｓ ｔ ．＂ Ｗｈ ａ ｔ ’Ｓ ｍｏ ｒ ｅ ，ｔ ｈ ｅ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｃ ｏ ｕ ｌ ｄ ａ ｃ ｈ ｉ ｅ ｖ ｅ ｔ ｏ ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｃ ｔ ｔ ｈ ｅ ｐ ａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｇ ｒ ｅ ｅ ｎ ｈ ｏ ｕ ｓ ｅ ｔ ｈ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ｗｉ ｒ ｅ ｌ ｅ ｓ ｓ ｓ ｅ ｎ ｓ ｏ ｒ ｎ ｏ ｄ ｅ ．Ａｔ ｔ ｈ ｅ ｓ ａ ｍｅ ｔ ｉ ｍｅ ，ｔ ｈ ｅ ｄ ａ ｔ ａ ｃ ａ ｎ ｂ ｅ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｅ ｒ ｒ ｅ ｄ ｔ Ｏ ｔ ｈ ｅ ｓ ｅ ｒ ｖ ｅ ｒ ， ｓ ｔ ｏ ｒ ａ ｇ ｅ ａ ｎ ｄ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｂ ｙ ｗｉ ｒ ｅ ｌ ｅ ｓ ｓ ｍｕ ｌ ｔ ｉ － ｈ ｏ ｐ ｎ ｅ ｔ ｗｏ ｒ ｋ ．Ａｎ ｄ ｉ ｔ ｗｉ ｌ ｌ ｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｄ ｅ ｂ ａ ｓ ｉ ｓ ｄ ｅ ｃ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ － ｍａ ｋ ｉ ｎ ｇ ｆ ｏ ｒ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ａ ｎ ｄ ｈ ｕ ｍｉ ｄ ｉ ｔ ｙ ． Ｕｌ ｔ ｉ ｍａ ｔ ｅ ｌ ｙ ，ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ａ ｌ ｄ ｅ ｖ ｉ ｃ ｅ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｉ ｓ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｅ ｄ，ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｏ ｖ ｅ ｒ ａ ｌ ｌ ｔ ｅ ｓ ｔ ｉ ｓ ｃ ｏ ｍｐ ｌ ｅ ｔ ｅ ｄ ，ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｏ ｆ ｓ ｐ ｏ ｔ ｔ ｅ ｓ ｔ ｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｔ ｈ ａ ｔ ｍｏ ｎ ｉ ｔ ｏ ｒ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ａ ｒ ｅ ｉ ｎ ｇ ｏ ｏ ｄ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ，ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ａ ｃ ｈ ｉ ｅ ｖ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｅ ｘ ｐ ｅ ｃ ｔ ｅ ｄ ｇ ｏ ａ １ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ：ｍｏ ｎ ｉ ｔ ｏ ｒ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ；ｖ ｅ ｇ ｅ ｔ ａ ｂ ｌ ｅ ｇ ｒ ｅ ｅ ｎ ｈ ｏ ｕ ｓ ｅ ； ｗｉ ｒ ｅ ｌ ｅ ｓ ｓ ｓ ｅ ｎ ｓ ｏ ｒ ｎ ｅ ｔ ｗｏ ｒ ｋ ；Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ ；Ｃ Ｃ１ １ １ ０
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Zigbee组网技术的智能温室自控系统设计
毕业论文（设计）基于ZigBee组网技术的智能温室自控系统设计学生姓名：张洪林指导教师：崔新忠、讲师合作指导教师：专业名称：自动化所在学院：信息工程学院2014 年 6 月摘要本文以ZigBee技术为核心，采用通用性思想和模块化设计的思路，用无线传感网络技术解决温室大棚内的农作物生长的智能自动控制系统。
设计了基于ZigBee组网技术的数据采集节点，对温室内湿度、温度和CO2浓度等环境因子的数据采集，搭建了基于ZigBee的星型网络，实现了采集数据与控制数据的无线传输。
利用PLC作为控制机构，根据已经设置的环境阈值对相应的执行机构进行控制，启动相应调控设备，从而使温室环境符合生物的生长规律。
很好的解决了实时数据监测的问题，改变了过去只靠操作人员通过观察作物生长状态而进行测报的相对落后状态，对生产作物进行即时的自动监测，促进生产资源集约高效利用，从而能够大幅度提高的农业生产力。
关键字：ZigBee组网，温室，环境因子监控，无线传感器网络，自动控制AbstractThis article is for a intelligent automatic control system which is for ZigBee technology as the core technology of wireless sensor networks to solve the crops grown in greenhouse, design of the data acquisition node that is based on the ZigBee networking technology,collection the environmental factors data on greenhouse (humidity, temperature and carbon dioxide concentration), build a star network based on ZigBee,it has been achieved that the data of acquisition and control based on wireless net ing PLC as a control mechanism, according to the environment of already set threshold value to control the corresponding actuator, start the corresponding control device, which accords with the growth law of biological greenhouse environment.it is a good solution to the problem of real-time data monitoring,changed the relative backwardnessin the past only by the operator by observing the crop growth status and conduct forecasting,and it can achieved that the real-time automatic monitoring of crops,promote the efficient use of resource-intensive production,thus the most substantial increase in agricultural productivity.Key works: ZigBee network, greenhouse, monitoring of environmental factors, wireless sensor networks, automatic control目录摘要 IAbstract II第一章前言 11.1 研究目的和意义 11.2 研究背景以及国内外研究现状 11.3 目前研究存在的问题 2第二章系统总体方案的设计 32.1 总体方案的设计 32.2 系统子节点的设计 42.3 本次毕设中主要要解决的问题和实现功能的方案 4第三章 ZigBee无线网络模块设计 63. 1 ZigBee技术及其组网选择 63. 2 ZigBee无线网络传输模块硬件设计 93. 3 数据采集模块与ZigBee模块硬件连接 143. 4 ZigBee无线传输模块软件设计 14第四章控制数据采集模块设计 174. 1传感器的选择 174.2 数据采集模块的硬件设计 174. 3 数据采集模块的软件设计 20第五章 PLC控制系统的设计 225.1温室自动控制系统的分析与设计 225.2 PLC控制系统硬件电路设计 245.3 PLC控制系统软件程序设计 245.4基于RS-485网络的PLC控制系统设计 24第六章基于ZigBee的温室智能自动监控系统性能调试 27 6.1 传感器数据采集系统的调试 276.2 ZigBee无线数据传输系统调试 276.3 PLC自动控制系统的调试 276.4 系统整机综合调试 27第七章总结与展望 297.1 总结 297.2 展望 29致谢 30参考文献 31第一章前言1.1 研究目的和意义伴随着新兴技术的快速发展，信息科学日新月异的技术发展，无线传播技术已经开始渗透于人类生活中的各个领域。
基于ZigBee的温室大棚卷帘机智能控制系统设计
0 引言
温室大棚为人们在各个季节提供了丰富、新鲜的食材，提 高了人们的生活水平[1]。温室大棚通过人为控制植物生长环 境的温度、湿度、光照强度等参数，促进植物生长。目前保温被 操作主要由人工或简易的卷帘机实现，其中简易卷帘机在作 业过程中容易发生因过载而导致电机烧坏、保温被撕烂等情 况，造成不必要的损失，且农田间大量大棚需要逐个操作，非 常耗时耗力。针对以上问题，本文设计了一种智能温室大棚卷 帘机智能控制系统。
计 算 机 控 制 系 统 主 要 为 操 作 人 员 提 供 远 程 监 控 平 台 ，并 实 时 接 收 每 个 温 室 大 棚 控 制 器 发 送 的 传 感 器 数 据 ，并 依 据 此 数据进行自动化控制。 2.2 控制器电路设计
为 了 实 现 自 动 控 制 ，硬 件 电 路 必 须 具 有 传 感 器 数 据 采 集 处理、通信、电机控制等功能。本文选择ZigBee通信方式，其作 为常用的一种短距离无线通信方式，相对于Wi-Fi和蓝牙，具 有传输距离较长、网络容量高、自组网、功耗低、成本低、低速 率等特点，可以满足系统控制的需要[3]。本文基于CC2530芯片 实现ZigBee通信。
基金项目：天水师范学院中青年教师科研资助项目（TSA1613）
图1 温室大棚结构示意
2 控制系统设计
2.1 控制系统功能 卷 帘 机 控 制 系 统 主 要 由 上 位 机 与 大 棚 端 控 制 器 组 成 ，其
中控制器主要功能有： （1）传 感 器 信 息 采 集 与 上 传 功 能 ：控 制 器 采 集 电 金玉.基于整车动力性和燃油经济性的矿用自卸
车动力传动系统研究[J].矿山机械，2015，43（7）：42-46. [2] 赵世婧，卢慧娟，艾佳琨.动态规划在矿用汽车换挡规律优化
基于ZigBee的智能大棚控制系统设计
信 息 技 术10科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATIONDOI：10.16661/ki.1672-3791.2018.06.010基于ZigBee的智能大棚控制系统设计欧瑞丰 赵娟（荆楚理工学院电子信息工程学院 湖北荆门 448000）摘 要：继互联网产业革命之后又一大产业革命即将到来，物联网产业的势头已势不可挡。
在过去的几十年互联网将人和人连接起来，实现了人和人之间“零距离”交流，把世界连成一个整体。
而现在，物联网将会实现人与物、物与物之间的“联系”与“交流”，将会带来自动化和智能化的时代。
现今各行各业都面临着物联网带来的产业革命，繁琐复杂的人工操作将会逐渐被智能化和自动化所替代。
本文针对传统大棚管理繁琐，高人力成本，低生产效率等一系列问题，设计了一种基于ZigBee的智能大棚控制系统，从而更准确及时，低耗高效的完成大棚管理任务。
本设计主要实现对大棚内各项生态指标数据采集，及时反馈给控制中心进行数据对比，判断是否启用执行系统来改变棚内环境使之处在正常范围之内。
关键词：智能大棚 无线通信技术 物联网 CC2530中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2018)02(c)-0010-02我国是人口大国，随着人们生活水平的提高，对水果蔬菜的需求量也愈来愈大。
通过人为控制棚内生态环境指标可以让果蔬的生长不在受季节和自然灾害的影响，从而使产量和质量都能得到很大程度的提高，满足人们不同时节的需求。
但采用人工成本高，且环境调控也不及时、准确，一个小失误都可能造成大损失。
故设计了智能控制系统，解放人工，精确高效地完成管理任务。
在大棚内装有空气、温度、湿度、光照等数据采集装置，以CC2530为主的控制中心和相应的控制系统。
各部分采用ZigBee进行通讯、ZigBee 相对于WiFi来说功耗低，成本低、安全性高。
1 系统总体方案设计本设计包括数据采集装置、控制中心和执行系统3个部分组成如图1所示。
智能温室大棚系统设计
智能温室大棚系统设计农业物联网是结合了当代自动控制、农业生物学、计算机网络等多种技术的综合性应用。
文章设计的温室大棚智能系统，完成了基于Zigbee技术的温室大棚智能系统的软硬件设计，实现了对大棚内各项环境参数的实时采集，无线传输和闭环控制。
本系统的无线数据采集节点对植物生长环境中比较重要的空气温、湿度、光照强度、土壤湿度等数据进行实时采集。
由Zigbee协调器构建一个拓扑结构为星型的Zigbee网络实现采集数据的无线传输，Zigbee网络的协调器模块作为总控制器，根据系统设置的环境阈值对相应的执行机构进行控制。
标签：农业物联网；温室大棚；无线网络传输1 概述农业物联网技术在温室大棚系统之中，利用各种传感器设备，例如：光照传感器、PH 值传感器、温湿度传感器、CO2传感器对环境中的光照强度、PH值、温湿度、CO2 浓度这些物理量参数进行检测，然后利用各种仪表仪器进行实时的显示或者作为参数变量参与系统的自动控制，以保证温室大棚系统内有一个适宜的、良好的环境给农作物生长。
在远程控制模块中，技术人员可以在控制室内检测以及控制多个大棚的环境。
农作物生长条件是通过无线网络进行测量的，这样就可以给精确的调控温室环境提供可靠的科学依据，从而达到调节生长周期、改善品质、增加产量、提高农作物的经济效益的目的[1]。
2 系统硬件设计本系统由协调器节点创建无线网络，并接受来自传感器子节点的Zigbee模块的采集数据，通过对数据的处理向控制器子节点发送控制信息。
其中传感器节点与单片机MSP430和STM8通過串口连接实现数据的发送，单片机对相应的传感器采集到的模拟量或者读取的数字量进行处理后发送给Zigbee模块。
控制器节点也通过串口与单片机实现数据收发，单片机通过对I/O口的控制驱动直流电机等执行器[2]。
2.1 终端节点传感器模块硬件设计根据对大棚控制的要求，系统需要采集大棚温湿度、光照以及地面湿度这些参数，所以我们需要利用到光照传感器、温湿度传感器、地面湿度传感器与微型控制器[3]。
基于Zigbee无线网络智能温室控制系统的设计
基于Zigbee无线网络智能温室控制系统的设计作者：任冬冬胡斌王玉超傅振涛黄萌来源：《科技视界》2017年第29期【摘要】本文设计了一个基于ZigBee无线网络的单片机智能温室控制系统，本智能系统可通过各种传感器实时监测温室环境内各类环境因子（包括温度、湿度、光照强度、CO2浓度等），并将其数据通过Zigbee无线网络传输至控制系统单片机，由无线网络将控制系统发出指令传送至相应的执行机构，实时调节温室环境，保证温室永远处于一个对农作物最为有利的生长环境。
本系统很好的解决了实时数据监测的问题，改变了过去只靠操作人员通过观察作物生长状态而进行测报的相对落后状态，对生产作物进行即时的自动监测，促进生产资源集约高效利用，从而能够大幅度提高的农业生产力。
【关键词】无线网络；ZigBee；智能温室；无线传输中图分类号： TP277 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2017）29-0045-002【Abstract】In this paper，we design a SCM intelligent greenhouse control system based on ZigBee wireless network.The intelligent system can monitor various environmental factors （including temperature，humidity，light intensity，CO2 concentration，etc.） in the greenhouse environment in real time through various sensors The data is transmitted to the control system microcontroller through the Zigbee wireless network，and the control system sends instructions to the corresponding implementing agencies by the wireless network to adjust the greenhouse environment in real time to ensure that the greenhouse is always in the most favorable growth environment for the crops.The system is a good solution to the real-time data monitoring problems，changing the past by observing the growth of crops by the operator state of the relatively backward state of the newspaper，the production of crops for real-time automatic monitoring， and promote the efficient use of productive resources and thus Can greatly improve the agricultural productivity.【Key words】Wireless network；ZigBee；Smart greenhouse；Wireless transmission0 引言近年来，农业作为国家优先发展产业正受到各级政府的高度重视，增加亿万农民收入是我们国家当前的基本国策，农业现代化是我们追求的目标，基于计算机和自动化技术的智能温室是农业现代化的一个重要方面。
一种基于ZigBee的智能农业温室大棚控制系统设计
www�ele169�com | 23智能应用0 引言从古到今，农业一直是一个国家重要的基础经济，在国家经济的发展中扮演着一个重要角色。
在2020年时武汉正好又发生了新型冠状病毒疫情，使得国家经济也产生了一定影响，农产品供不应求，物价很快出现上张趋势，如何提高农产品的产量，加快农作物的生产周期，保证农产品丰富多样快速供应，根据国内外参考可以发现，使用农作物的温室大棚种植是一个非常不错的选择，但如何设计温室大棚，管理温室大棚，使温室大棚充分发挥出他的大棚种植优势就非常重要了。
本文在总结前人的大棚种植技术上利用ZigBee 无线通信优势，在不破坏农作物生长的地形，水土，农作物等其他有害农作物生长的形式下设计了一个基于ZigBee 无线通信的温室大棚管理系统，通过在投入实际大棚管理中可以很好的满足温室大棚的管理需求。
1 总体设计概述本系统结合计算机技术，移动终端，无线通信技术的各种优势，在管理上朝着数字化，精准化农业大棚方向设计，主要包含的管理内容如图1所示。
图1 智能温室控制系统组成框图温室大棚控制系统主要分三个部分构成，第一部分为监控管理终端，第二部分为组网与发送指令系统，第三部分为大棚节点控制终端。
监控管理终端可以是电脑，也可以是移动设备，他们通过RT5350无线WiFi 链接第二部分，也可以通过Internet 链接外部世界，在这里，监控管理终端主要观测大棚的温度，湿度和光照等农作物的参数是否满足农作物的生长，如果发现哪项参数需要补充或调整时及时发出控制指令。
第二部分组网与发送指令系统我们简称为ZigBee 网关，ZigBee 网关的组成又可分为两部分，一部分是由CC2530无线组网部分，该部分一方面为温室大棚各控制终端ZigBee 控制口组建无线网，另一方面又可以传递第一部分监控管理终端向温室大棚发出的控制接口指令；另一部分是RT5350无线嵌入式通信部分，RT5350芯片设备为便携式无线路由器 ，最高传输速率 150Mbps，它为监控管理终端与ZigBee 网关的无线通信连接通道提供了保障。
基于ZigBee技术的温室大棚智能监控系统
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基于 Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ技 术 的温 室大 棚 智 能 监控 系统
程 剑
（ 常州 工程 职 业技 术 学院 江 苏 常 州 ２ １ ３ １ ６ ４ ）
【 摘 要】 在农业生产中， 温度、 湿度、 光照强度、 土壤温湿度 以及二氧化碳浓度等环境 因素对农作
一
３ ． １ 核心 板 Ｃ Ｃ ２ ５ ３ ０芯 片 需 要 很 少 的外 围 电路 配件 配 合 ， 就 能实现 信号 的收 发功 能 。 核 心板 电路 使用 一个 非平衡
般 需要 在 土壤 中铺 设大 量 的线 缆 ， 这 使得 对 农作 物 天 线 ， 连接 非 平 衡 变 压器 可 以使 天 线性 能更 好 ， 整 体
整 个大 棚 中的环 境参 数汇 总 。 ２系统 设计
３ ． ２功 能底板
功 能底板 是 核心 板和 传 感器 的桥梁 ， 也为 核心
本 设 计 分 为 下位 机 采 集 系 统 和 上 位 机 监 控 系 统 板 和传 感器 提供 电源 。由于 Ｚ ｉ ｇ ｂ ｅ ｅ 存 在终端 节 点 的设
空 气温 湿 度 采 集 采 用 瑞 士 Ｓ ｅ ｎ ｓ ｉ ｒ ｉ ｏ ｎ公 司推 出 的 将其 显示 在 屏幕上 。
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采集 和 实 时的控 制 。传 统农 业 中 ， 这些 因素主 要 靠 目 测、 经 验 或 繁 琐 昂贵 的有 线 传 感器 来检 测 ， 缺 少 量 化
的数 据 并且 无法 记录 。与普 通 的温 室 大棚 相 比 ， 数字 化精 准 农业 大棚 不仅 能够 种 植优 质 高产 反 季节 蔬 菜 ，
基于ZigBee的农业大棚监控系统的设计
完 成传感 器 模块 和 无 线通 信模 块 的 构建 ，准确 获 取温 度 、 湿度 、 光照 等传 感 器数 据 ，通 过 节 点将 采集 数据 传 送 到 Ｍ２Ｍ
Байду номын сангаас
网关处 理 ，与服 务 器 实 时的交 换数 据 ，成 功 实现 了大棚 信息 的采集 。 服务 器 根据 各 节 点数 据 以 Ｂ／Ｓ架 构搭 建 网页平 台，
基 于智能控制 的农 业为现代农 业 的发展 提供 了很 好 的途 径 。智 能农 业最重 要 的就是智 能大 棚 的建设 。 对 比 国内外 的发 展 ．现 有智 能 大棚 控 制 多为 有线 系 统 ，存在着诸多 问题 。而基 于无线传感 网的物联 网智 能农 业控制系统 发展潜力 巨大 ，无线 网络具 有较高 的 传输带宽 、抗干扰 能力强 、安 全保密性好且 功率谱密 度低 。但 国内外设计 的无线智 能大棚 系统大多数据 处 理慢 ，传输距离较近。
作 者 简介 ：鲍 文燕 （１９６４一），本 科 ，工程 师 ，研 究方 向 ：信 息处 理 ，计算机 应用 技术 等 。 收稿 日期 ：２０１６—０５～１４
Ｍ２Ｍ ｇａｔｅｗａｙ ｆｏｒ ｆｕｒｔｈｅｒ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ａ ｎｄ ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ ｄａｔａ ｅｘｃｈａｎｇ ｉｎｇ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｓｅｒｖｅｒ，ｗｈｉｃｈ ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ ａｃｈｉｅｖｅｄ ｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅ
ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｄａｔａ ｏｆ ｅａｃｈ ｎｏｄｅ．ｓｅｒｖｅｒ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ ｗｅｂｐａｇｅ ｐｌａｔｆｏｒ ｍ ｗｉｔｈ Ｂ／Ｓ ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ｔｏ ｏｂｓｅｒ ｖｅ ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａ ｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ，ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｔｒａ ｎ ｓｍｉｔｔｅｄ ｄａｔａ ｆａｓｔ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ａｃｃｕｒａｔｅｌｙ，ａｎｄ ｈａｄ ｇｏｏｄ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｖａ ｌｕｅ． Ｋ ｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＺｉｇＢｅｅ；ｉｎｔｅｌｉｇｅｎｔ ｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅ；Ｍ２Ｍ ｇａｔｅｗａｙ；Ｂ／Ｓ ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ
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。
基于单片机的智能温室大棚控制系统方案
摘要温室是现代农业生产所必需的根本设备，用它有效地控制温度、光照、湿度、二氧化碳浓度等是改变植物生长环境、为植物生长创造最正确条件、防止外界四季变化和恶劣气候对其影响的前提。
本设计以STC89C52单片机为核心完成了对空气温度、土壤湿度、光照度进展数据的采集、处理、显示等系统的根本框图、工作原理和继电器控制的设计的工作。
主要容有：〔1〕通过单片双端集成温度传感器AD590采集实时温度。
〔2〕通过湿度传感器HS1100采集实时湿度。
〔3〕通过固态电化学性二氧化碳传感器TGS4160采集二氧化碳浓度。
〔4〕判断采集到的参数值与设置值是否一致，并进展继电器控制。
通过以上设计可以对植物生长过程中的土壤湿度、环境温度、光照度以与二氧化碳浓度进展了实时地、连续地检测、直观地显示并进展自动地控制。
克制了传统的人工测量方法不能进展连续测量的弊端，节省了工作量，并防止了人为的疏漏或错误造成的不必要的损失。
关键词：单片机温度传感器湿度传感器二氧化碳传感器In this paperGreenhouse is essential for modern agriculture basic equipment, use it to effectively control, such as temperature, light, humidity, carbon dioxide concentration is to change the plant growth environment, create the best condition for plant growth, avoid the seasons changeand the influence of bad weather. This design to STC89C52 single-chip microcomputer as the core to complete the air temperature, soil moisture, and light for data acquisition, processing and display system of the basic block diagram, working principle andthe design of relay control work. Main contents are: (1) by monolithic integrated temperature sensor AD590 to collect real-time temperature. (2) by the humidity sensor HS1100 gathering real-time humidity. (3) through solid electric chemical carbon dioxidesensor TGS4160 collecting carbon dioxide concentrations. (4) determine whether collected parameter value and set value, and relay control.Through the above can be designed for plants to grow in the process of soil humidity, environment temperature, light and co2 concentration in real time, continuous detection, display visually and automatically control. Overcomes the traditional continuous measurement of the shortcomings of manual measurement method does not, and save the workload, and avoid the unnecessary loss caused by the omission or human error. Key words：SCMtemperature sensorhumidity sensorcarbon dioxide sensor目录1.绪论11.1 课题背景与研究意义11.2 国外温室控制技术开展概况2国外状况3国状况31.3 选题的目的和意义32. 温室大棚自动控制系统控制方案设计52.1 控制方案设计52.2 系统硬件结构62.3 温室大棚的硬件组成772.4 温室大棚的软件组成1112.5 测试系统的组成与原理1311〔1〕温度测量电路12〔2〕湿度测量电路12〔3〕CO2含量测量电路13142.6 程序模块15151515163.温室大棚的数据采集系统183.1 系统设计18893.2 系统软件设计19993.3 误差分析193.4 可靠性设计19184.温室大棚监测控制系统214.1 系统的总体结构和特点19194.2 主要特点20202020204.3硬件结构214.4系统软件设计2121225.总结25致26英汉互译27参考文献35附主程序流程图36第1章绪论1.1 课题背景与研究意义中国农业的开展必须走现代化农业这条道路，随着国民经济的迅速增长，农业的研究和应用技术越来越受到重视，特别是温室大棚已经成为高效农业的一个重要组成局部。
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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。
因此，针对农业大棚传统管理方式的弊端，本项目研究开发了基于LPCXpresso-LPC1115 （Cortex-M0）硬件平台的农业大棚智能管理系统。
本系统设计了光感、温度、湿度等传感器节点，实现对大棚内环境参数的全天候监测。
并利用Zigbee无线传输技术，将监测数据实时传送至监控中心和管理网站。
管理人员通过网络或中间件系统即可实现对农业大棚的远程控制和科学有效地管理。
本项目的研究，适应我国农业由传统农业向精准农业转型的迫切需求。
项目成果的应用，将会大幅度降低农业大棚管理的人工成本，有效提高农作物的生产和流通效率。
关键词：智能大棚；Zigbee技术；嵌入式系统；LPC1115AbstractChina is a big agricultural country, which share 1/5 of the world's total population with a great demand of food. The high yield and quality of crops are great significance to the national economy. However, the current managements of our country are behindhand; it mainly relies on the people to watering, fertilizing and so on. The administrators regulate the light, humidity, temperature manually basing on their own experience. This way increased the cost of labor, causing a series of problems such as the low products efficiency, the waste of resources and the environment pollution.In order to change this situation, adjust the agricultural production structure, accelerate our country’s agriculture from the traditional mode to the modern one, we carried out the development of intelligent greenhouse system. This system is based on LPCXpresso-LPC1115 (Cortex-M0) embedded system processor using Zigbee wireless transmission technology, light, humidity and temperature sensor, to achieve the function of indoor automatic management of the crops scientifically and precisely, which will greatly reduce the labor cost, increase enhance productivity.Key words: Intelligent greenhouse; Zigbee technology; Embedded system; LPC1115第1章快速说明1.1 智能大棚系统总体设计1.1.1 系统功能与指标本项目设计的智能温室大棚管理系统可实现的功能与指标，如表1-1所示：表1-1 系统功能模块与指标本项目的设计目标是研制一套能够实现大范围全自动养植的温室大棚系统，即在无人直接参与的条件下，通过预设参数进行自动管理和控制。
同时，大棚所有者或管理员还可以足不出户地通过客户端的软件系统对大棚环境进行远程控制和调节。
在本项目的设计过程中，需重点解决的是大棚传感器节点与主控系统通过Zigbee实现通信，并按照协议进行数据交换和命令执行的问题。
同时，大棚环境能够受远程系统的控制和调节，即由远程系统下达相关指令先通过互联网再通过Zigbee传输到大棚节点上完成相应的任务。
1.1.2 系统架构本项目设计的智能温室大棚系统的下位机由系统程序、主控制电路模块、串口模块、Zigbee无线传输模块、温度传感器模块、湿度传感器模块、光照传感器模块组成；下位机由管理员系统、远程销售管理控制一体化网站组成；上位机和下位机之间由中间件连接。
系统使用串口指令作为驱动，管理员通过站点或管理员界面向中间件发送指令，中间件就通过串口控制Zigbee节点，相应的Zigbee节点对大棚中的Zigbee进行控制，分别控制传感器系统或是调节系统。
传感器系统将大棚中的温度、湿度、光照信息进行采集后进行反馈，而调节系统则可以直接对喷灌、滴灌、补光、通风等控制开关进行控制，并执行相应的操作。
智能温室大棚的系统架构和具体组成如图1.1和图1.2所示：图1.2 智能温室大棚系统组成1.2 硬件系统模块与器件选用1.2.1 控制模块和继电器模块1、控制模块考虑到整个系统的综合性和可操作性，控制模块我们采用了LPC1115作为主控芯片，LPC1115处理器拥有42个GPIO引脚以及其他丰富的外设，作为触摸屏我们使用了24个引脚之外，还可以利用其他GPIO引脚进行开发，提高芯片的利用率。
LPC1115以Cortex-M0为核心处理器，属于32位微控制器，主要面向8/16位微控制器的应用，具有高性能、低功耗、简单指令集和统一编址寻址等优点，相对于市场上存在的8/16位架构来说，它有效地降低了代码长度。
它不仅能执行基本的控制任务，而且能进行复杂的运算。
执行效率的提高直接转换为能耗的降低。
LPC1115作为LPC1100系列的一种，内部资源非常丰富，简要介绍如下：(1) 多达42个带有配置上拉/下拉电阻的通用GPIO，驱动电流可达20mA；(2) 具有一个增强快速模式(FM+)I2C接口，4个通用定时器/计数器，8通道10位ADC；(3) 32KB片上Flash可编程存储器，高达8KB的SRAM；(4) 一个RS-485/EIA-485标准的通用异步串行收发器，两个具有SSP特性的SPI接口；(5) 拥有集成PMU(电源管理单元)，可自动调整其内部的电压调节器，以降低睡眠、深度睡眠和深度掉电模式期间的功耗。
2、继电器模块智能大棚选定SRD-05VDC-SL-C继电器模块进行电压的转换，工作原理如图1.3所示：图1.3 继电器模块原理图1.2.2 传感模块和数据存储模块1、传感模块在大棚作物的生产过程中，温度的控制至关重要，持续的低温很不利于植物生长和发育，它会降低光合作用的速度，使矿物质的吸收迟缓，使得植物的器官代谢活动受到抑制，导致农作物生长发育缓慢，甚至导致叶面坏死现象。
同理，温度过高同样对温度有着致命的影响，特别是在开花的时候。
在高温的驱使下，植物的光合作用减弱，呼吸作用加强，过分的高温使得植物的两个过程产生严重紊乱，植物生长速度加快，增加了体内蛋白质的凝聚水平，长时间的高温亦可加速植物的死亡。
同样，湿度对作物生长的影响不可忽视。
空气的湿度影响着植物蒸腾作用是否能顺利进行，湿度过高，蒸腾作用减弱，植物体内养分供给不足，植物体会变得发黄脆弱，缺乏营养。
同理，蒸腾作用过大，使得作物的水分和矿物质蒸发过快，植物会出现萎蔫现象。
因此，温湿度的控制对于智能大棚的功能来说至关重要。
本项目设计的系统选用的是DHT11数字温湿度传感器，DHT11是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。
它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，包含一个电容式感湿元件和一个NTC测温元件，并与高性能8位单片机相连接。
每个DHT11都在极为精准的湿度校验室进行校准。
DHT11具有4针引脚、电源VCC、地GND、数据端DATA 和空端NC。
DATA用于微处理器与DHT11之间的通讯和同步，一次通讯时间5ms左右。
智能大棚系统要求温湿度传感器具有较高的可靠性和稳定性以及数据的实时测量，DHT11能够较好的满足这一要求。
植物所需的绝大部分水分是通过吸收土壤水分得到的，只有根系吸水的速率与蒸腾速率平衡，水流才能继续进行，植物保持充分的水胀状态；一旦吸水速率低于蒸腾速率时，植物就开始失水，失去膨压而凋萎。
所以土壤中水分是决定作物能否正常生长的重要因素，因此保持大棚中土壤水分适宜是智能大棚构建的重要因素。