温室大棚无线监控系统的设计与开发

４ 温室监控节点软件设计 农 业环 境 监 控 系 统 借 鉴 分 层 设 计 的理 念 ，把 整 个 嵌 入 式 软件 系 统 分 为 底 层 驱 动层 、 中 间服 务
层 和 底层 应 用 层 。底层 驱 动 主 要 实 现Ｓ Ｐ Ｉ 、Ｉ ２ Ｃ 、 Ｕ Ｓ Ａ Ｒ Ｔ 和Ｇ Ｐ Ｉ Ｏ 等 接 口的移 植 ，在 底 层驱 动层 中实现 了ｕ Ｃ Ｏ Ｓ 的Ｓ Ｔ Ｍ ３ ２ 芯片 的移 植 。中间 服务 层主 要 实现
将 采 集 的信 息 转 换成 计 算 机 可 识 别 的标 准 量 信 息
代 码和 Ｆ ｒ ｅ ｅ Ｍ ０ Ｄ Ｂ ｕ Ｓ 通 信 代码 。
执 行 相 关动 作 并 返 回 操 作 结 果 。 监控 计 算 机 提 供 相 关操 作 界面 ，可 通 过 界 面 实 时 显 示各 传 感 节 点
关键词 ：无线传感 网络 ；温 室大棚 ；监控 Ｏ 引 言
随着 科 学 技 术 的发 展 ，特 别 是 网络 技术 和 传 感 器 技 术 的发 展 ，精 细 农 业 越 来 越 受 到人 们 的关 注 ，温 室大 棚 种 植 技 术 在 国 内迅 速 推 广 。 目前 ，
数 据 库 组 成 。无 线 监 控 系 统 实现 了 多种 参 数 检 测
和执 行 器 的远程 控制 。
Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ 网络 拓 扑 结 构可 以分 为 星 型 网络 、 网 状 网络 和 树 状 网络 。该 系 统采 用 树 状 网络 结 构 ， 如图 ２ 所 示 。大棚 环 境监 测节 点和 执行 器控 制节 点
（ ４ ）自 动 气象站监 测大棚外的环境参数。例
如大气 压力 、光 照量 和 降雨量 等参 数 。
等 功 能 达到 设 计 要 求 ，提 高 了种 植 园 区的 管 理 效
率。
无 线 监 控 系 统 借 鉴 现 场 总线 的通 信 技 术 ， 采 用 主 从 通 信 方 式 ，即 监 控计 算 机 通 过 无 线 网络 广 播 控 制 命 令 ，相 应 的 无 线监 控 节 点根 据 控 制 命 令
１ ３ ． ３ ３ ｈ ｍ 大 棚 蔬 菜 、无 锡 益 家 康 生态 农 业有 限公 司 的４ ６ ． ６ ７ ｈ ｍ 。 蔬 菜大 棚 中进 行试 验 应 用 ，效 果 明
显：
（ １ ） 实 现 了 温 室 大 棚 内温 度 、湿 度 、 光 照 度 、二 氧 化 碳 含 量 、棚 内土 壤 温 度 、湿 度 等 信 息
作 为终 端 节 点 ；路 由器 负 责 中继 网络 报 文 ，路 由 器 的运 用 ，扩 大 了无 线 传 感 网络 的范 围 ； 网络 协 调 器 负 责 发 送 具 体 指 令 ，并 向监 控 计 算 机 返 回 执
行结果。
江； 之 祝化 ２ ０ １ ３ ． ２ １ ９
（ Ｉ）土壤 环 境 参 数检 测 。设 备 包 括 土壤 温 度 传感 器 和土 壤湿 度传 感器 。
参数 和 控 制 相 关 执 行 器 。监控 计 算 机 通 过 以太 网
把 传 感 器 数 据 存 入 远 程 数据 库 中 。无 线 监 控 系 统 的整体 结构 如 图 ｌ 所示 。
温 室 大 棚 监 控 系 统 大 多 采 用 现场 总 线 技术 ，通 过 总线 技 术 实现 传 感 器 在 线 检 测和 执 行器 的远 程 控
湿 室 太棚 毛钹 篮 系饶 的 役 针 与 开发
陈利 江 徐 凯 王 峻
摘 要 ：针 对 国 内温 室大棚监控 系统 的现 状 ，设 计 了
利用 无线传 感 网络技 术 的温室 大棚监控 系统 。该 系
统 可 以 实时监 控 温 室大棚 内的 空气和 土壤 的温 湿度
数据 ，还可 以通 过监控 计 算机 远程 控制 温 室 大棚 内
的农 业设 备 。 实验 结果表 明，该 系统运 行稳 定 ，传 感 器数据 采 集 、无线数 据传 输和 农业设 备远 程控 制
（ ２ ）空气环境参数检 测。检测空气温度、空 气 湿度 和 二氧 化碳浓 度等 。 （３）执 行 器 的远 程 控 制 。执 行 器 包 括 喷 滴 灌 、排 风扇 和卷 帘机 等设 备 。
数 据 的 自动 采集及 区域 内气 象参数 的 自动采集 。
（ ２ ）实 现 了信 息 的 即时 传输 与 处 理 。主要 是
具 体 芯 片 的驱 动 程 序 ， 为底 层 应 用 层 提 供 Ａ Ｐ Ｉ 接
口，主 要 包 括Ｍ Ｃ Ｐ ３ ２ ０ ８ 和Ｐ Ｃ Ｆ ８ ５ ６ ３ 等 ， 中间服 务层
卷帘机控制节
一 一
感 网络
＼
远 程 数 据 库 监控 计 算机
自 动 气象 站节
套 完整 的温 室大 棚无 线监 控系 统 。
图１ 无线监控系统整体 结构
１ 无线监控系统整体设计 无 线 监 控 系 统 由Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ 无 线 传 感 网络 、大 棚 环 境 监 控 节 点 、 自动 气 象 站 、监 控 计算 机 和 本 地
制 。但 温 室 大 棚 分 布 范 围广 ，有 线 组 网方 式 布 线 困难 ，维 护 成本 高 。Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ 技 术 是 一 种 新 型 的 的 短 距 离 、低 速 率 、低 成 本 的无 线 网 络通 信 技 术 ， 是 无 线 传 感 网络 的典 型 代 表 ， 在 国 内应 用 较 广 。 无 线 传 感 网络 已经 成 功 应 用 于粮 库 自动 化 检 测 、 果 蔬 冷 链 配 送 、土 壤 温 度 监测 等 农业 生产 相 关 领 域 。同 时Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ 技术 还可 以与 以太 网 、Ｇ Ｓ Ｍ 等传 统 通信 网络结 合 ，提 高无线 传感 网 的应用 范 围 。 现 以无 线 传 感 网 络 技 术 为基 础 ， 设计 开 发 一