大棚的智能监控系统的设计

温室大棚智能监控系统的设计 难点 组态王写上位机软件 多主通信协议需配合无线接入 带无线串口的无线传感采集模块设计 1 系统概况 本系统应用 RS485 总线来进行通信 每个大棚安放一下位主机 STC11F32 用来采集环境数据和发送控制信息 通过无线串口或者有线串 口连接传感器和控制器 有线串口即直接用双绞线接入下位主机的串口至网络 中 无线串口则用 CC1011 来与传感器或控制器进行通信 做无线时 将传感 器 或控制器 和无线收发 CC1101 在一起画个小 PCB 板 MCU 采用 STC11F01 封装成模块 这样将各部分模块化的好处是 在维修的时候可以 任意更换 方便易于实施 上位机端采用组态王来编写软件 直观的显示各环境数据的变化 和方便 友好的控制界面 可以选加 web server 服务 即可以在局域网内其他的计算机 上访问这个信息界面 连接这两个部分的是基于 RS485 总线的通信协议 目前 智能大棚的技术已经很成熟 但成本相对较高 包括维修费用等 采用无线串口或有线串口来进行末端网络接入 数据采集和控制器部分就不用 依附于下位机而独立存在 这样更易于拓展和维修 2 关于大棚 大棚是在自然环境基础上人为的创造一个适合农作物等生长的环境 主要 是在夏季 寒冬即早春晚秋等不利于植物生长季节 打破季节对农作物的局限 提高收成 确保一个温度湿稳定适宜 光强不能太强烈 CO2 浓度合适的一个 温室大棚环境 当然也要考虑到通风 以避免有毒气体的积累 具体参数 简单一点 在本设计中目前主要监测温度 湿度 气体浓度 光强等 4 个 环境参数 温度采用灯泡加热 湿度和气体浓度采用通风的小电扇来调节 光 强用遮阳帘来控制 塑料大棚是以防雨保温 易于操作为主 主要应用于早春和延秋种植蔬菜 而温室 主要用于秋冬季节的蔬菜种植 花卉培养 苗木育种 在夏秋强光 高温季节 对蔬菜 花卉的生长发育带来不利影响 防暴雨 防风作用 夏秋季节 特别是在长江中下游和东南沿海地区 常有暴雨和 大风袭击 往往使种植的蔬菜 花卉毁于一旦 造成灾害 采用遮荫覆盖栽培 可以避免 暴雨和大风直接冲击作物和表土 减少毁坏作物 土壤板结和使根系窒息的现象 如果是 用于育苗 其效果更加显著 在早春和晚秋 覆盖遮阳网也有一定的保温作用 一般可使网内气温高于外界 1 左右 当有霜冻时 霜凝结在遮阳网上 避免冻伤作物 有一定的防霜冻作用 系统由计算机 温室环境智能控制器以及传感器 温湿度传感器 CO2 传感器 光 照传感器等 外围设备 加热器 加湿器 风机 湿帘水泵 遮阳网 天窗 CO2 发生 器等 构成 温室环境智能控制器实时监测各种数据 并根据所设参数自动控制外围设备 工作 计算机和智能控制器之间采用 RS485 总线通讯 一台计算机可以连接多个控制器 计算机实时读取各控制器的数据 温度 湿度 CO2 光照等 以及外围设备的运行状态 所有数据能够显示 存贮 系统具有采集间隔设置功能 遥控功能 采集功能 报警功能 查询功能 统计功能 打印功能等 以上标记部分均来自网络 3 测试进度 第一阶段测试 1 将下位机的数据单一的上传到上位机并动态的显示出来 2 无线串口的测试 在项目之外测试 3 无线串口采集的数据在上位机显示 1 的测试重点在于上位机的编写 要注意时间 其决定第一阶段测试的具体 时间 2 的测试相对简单 因为有源代码 3 是个综合的测试 第二阶段测试 多个传感采集 控制器 上位机控制 本阶段的测试是系统级的测试 可以以一个大棚为测试点进行测试 重 点不在协议的验证 而在于协议之外能否完成正常的采集和控制 上位机软件 要拓展用户控制界面 第三阶段测试 模型组装 最后的测试 web server 服务可以视进度来决定是否需要添加 三 详细设计 1 通信协议的设计 借助于 OFBUS 的思想 设计为多主机的形式 即在网络中每个大棚里面 的下位机都是主机 可自主的收发数据 协议的应用层分布在上位机端和大棚的控制器端 上位机端 将所接收的 数据相应的实时显示 或者要发送控制信息 控制器端 多个无线传感器共用 一个串口来发送数据会遇到问题 如何解决 比如一个大棚内有 3 处温度采集 我们编号