溫濕度監測系統用于設施農業論文

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1系統設計

1.1基于ARM的嵌入式控制器

嵌入式控制器一般是由ARM9處理器、SDRAM、FLASH、電源及復位模塊、人機接口LCD觸摸屏及相關外圍電路組成。筆者選用的S3C2440處理器，是SAMSUNG公司開發的一款基于ARM9內核的微處理器。S3C2440是基于ARM920T內核，0.13UmComs標準單元和存儲單元復合體。它的特點是功耗低、簡單、穩定、功能強大、性價比相對高，并且還具有豐富的擴展功能接口，便于構建外圍電路，如圖3所示。嵌入式控制器作為數據信息收集處理的主節點，通過SPI總線與ZigBee模塊通信，用于和無線傳感器節點進行數據傳輸，該ZigBee模塊作為ZigBee網絡協調器負責整個網絡的組建和給加入節點分配地址；嵌入式控制器通過UART串口與GPRS模塊通信，用于接入Internet網絡實現數據上傳web服務器，同時可以接入GSM網絡，實現手機信息收發功能。在傳感器節點發來的數據存在溫濕度異常時，啟動報警信號。嵌入式控制器上植入linux操作系統、驅動程序和監控程序，系統啟動后依次加載各種驅動程序，并運行監控程序，

1.2基于Internet的遠程在線客戶訪問服務平臺

數據管理級遠程綜合服務平臺基于B/S（Browser/Sever），形成所謂前端Browser瀏覽器、中間層應用程序（Application）、后端數據庫（Database）的3層3-Tier結構。主要事務邏輯在服務器端（Server）實現，極少部分事務邏輯在前端（Browser）實現，用戶工作界面是通過www瀏覽器來實現。實現不同的用戶，從各自的所在地點，以各自的接入方式（比如Internet/Intranet，LAN，WAN等）訪問和操作共同的數據庫。從而簡化客戶端電腦載荷，減輕了系統維護與升級的工作量，節省了用戶的總體成本，同時它還能有效地保護數據平臺嵌入式控制器軟件結構圖和管理訪問權限，服務器數據庫也很安全。

2溫濕度監控系統在設施溫室的應用

2.1設施蔬菜溫室中溫濕度監控設備的應用

所選溫室為天津應用廣泛的溫室之一，覆蓋范圍廣，此設備是一套集溫濕度為一體的無線網絡監控設備，有著監控點分布廣泛、實時收發數據的特點，用戶可根據自身需要設定收發間隔，可廣泛應用在大棚生產、溫室生產、特殊環境監測等。即使遇到惡劣天氣，信號收發功能也能清楚地接收監控設備的信號，實用性和適用性都符合天津現階段的要求，在農戶應用中口碑很好，而且設備占用空間小，在溫室本來就有限的面積內，有著良好的空間優勢。操作簡單，只要簡單培訓，農戶就可以上手，不需要專業的知識背景，界面人性化設計，可語音報數，提供良好的服務功能。

2.2設施食用菌溫室中溫濕度監控設備的應用

天津市北辰區下河頭食用菌種植專業合作社是以工業化廠房為標準規模的大型食用菌種植基地，主要以生產白靈菇為主，其他食用菌為輔，現占地面積3.3hm2，共建5個大型的工廠化車間。在已開發的溫濕度監控器基礎上可以增加光照和二氧化碳傳感器，實現溫室內溫度、濕度、光照、二氧化碳、氧氣的實時數據在遠程電腦端顯示，實現溫室環境因子監控的閾值報警功能，實現3個溫室的統一監測管理平臺等實用功能的專業性管理系統。可有效地節約管理資源，提高業務產能，規避操作風險。

3小結與討論

筆者設計了適用于溫室大棚的溫濕度監測系統，能夠采集大棚中任意位置的溫濕度參數，并實時將數據上傳到web服務器數據庫中；無線傳感器節點預留傳感器接口，可以接插相應的傳感器實現更大范圍參數的監測。Web服務器提供用戶可以通過Internet網隨時查詢溫室大棚各個參數信息，用戶也可以通過手機短信獲取溫室大棚中的參數信息，實現在任何時刻任何地點對大棚的數據監測。后期將對大棚中參數調節控制方法進行研究，采用增加溫度、濕度調節等相關技術，實現農作物的自然催長環境。

作者：王建春 李鳳菊 于偉軍 張雪飛 單位：天津市農業科學院信息研究所 中國鐵通集團有限公司天津分公司