基于ZigBee技術(shù)的日光溫室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的研究.pdf

1、日光溫室是我國北方地區(qū)特有的溫室類型，與傳統(tǒng)溫室類型相比，日光溫室能夠利用太陽光來給農(nóng)作物加熱并且提供光照，所以日光溫室在我國北方地區(qū)被廣泛應(yīng)用。隨著日光溫室的普及以及精細(xì)農(nóng)業(yè)的發(fā)展，人們開始監(jiān)控日光溫室內(nèi)的環(huán)境，然而在監(jiān)控過程中存在較多弊端。傳統(tǒng)的人工測量的方法給工作人員帶來了許多不便，這樣不僅加重了工作人員的工作負(fù)擔(dān)，而且還不能及時(shí)的反映日光溫室內(nèi)的環(huán)境情況。如果使用傳統(tǒng)的測量儀器，不能準(zhǔn)確的測量各個(gè)參數(shù)的數(shù)值。針對(duì)日光溫室在監(jiān)控方

2、面所面臨的各種問題，建立一套操作簡單，精度較高，功能全面，安全性強(qiáng)的日光溫室監(jiān)控系統(tǒng)具有現(xiàn)實(shí)意義。
　　本文所設(shè)計(jì)的日光溫室監(jiān)控系統(tǒng)，結(jié)合了Zigbee無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、單片機(jī)控制技術(shù)以及嵌入式組態(tài)環(huán)境開發(fā)技術(shù)，利用傳感器采集溫室環(huán)境數(shù)據(jù)，控制器通過Zigbee無線傳輸網(wǎng)絡(luò)得到控制參數(shù)，進(jìn)而控制排風(fēng)扇、換氣扇、水鍋爐、電動(dòng)遮陽簾、人工光源、二氧化碳發(fā)生器、微噴頭等硬件設(shè)備的啟停，從而使溫度、濕度、二氧化碳濃度、光照強(qiáng)度等環(huán)境參數(shù)實(shí)

3、時(shí)地滿足作物的生產(chǎn)需求。
　　本日光溫室監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了上位機(jī)、下位機(jī)的軟硬件設(shè)計(jì)。硬件設(shè)計(jì)包括感知模塊、無線處理模塊、繼電器、控制屏的選型，供電系統(tǒng)電源與抗干擾的設(shè)計(jì)，搭建了溫室監(jiān)控系統(tǒng)的硬件平臺(tái)。下位機(jī)軟件部分主要包括對(duì)嵌入式開發(fā)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及模糊PID算法的實(shí)現(xiàn)，以TinyOS為平臺(tái)，利用nesC語言完成了網(wǎng)關(guān)、節(jié)點(diǎn)、CSMA/CA算法及偵聽策略等控制程序的設(shè)計(jì);在MATLAB環(huán)境下對(duì)模糊PID算法進(jìn)行仿真。本系統(tǒng)的上位機(jī)分為

4、兩個(gè)部分:遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)和日光溫室現(xiàn)場監(jiān)控屏，分別利用MCGS通用版與嵌入版進(jìn)行開發(fā)，完成了工作界面、系統(tǒng)設(shè)置、工作日志用戶界面的設(shè)計(jì)。
　　通過對(duì)日光溫室監(jiān)控系統(tǒng)的多次測試，實(shí)驗(yàn)表明:本系統(tǒng)可以及時(shí)準(zhǔn)確地監(jiān)測日光溫室內(nèi)各個(gè)環(huán)境參數(shù)的變化情況，測試結(jié)果穩(wěn)定，誤差均在合理誤差范圍內(nèi);各種控制設(shè)備也能夠正常工作，并且實(shí)現(xiàn)了手動(dòng)和自動(dòng)的雙重控制;上位機(jī)系統(tǒng)工作穩(wěn)定，可供用戶觀看現(xiàn)場情況、控制硬件設(shè)備、調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù)和觀看歷史數(shù)據(jù);無線傳感