【《针对物联网的农田种植环境的监测的系统整体方案设计案例》1800字】

针对物联网的农田种植环境的监测的系统整体方案设计案例1.1系统需求分析本次设计针对物联网的农田种植环境的监测，采用STM32为控制单片机，使用pH传感器，水温传感器，水位传感器，将这些传感器所采集的值进行处理，能有效地将数据传输到控制主机。并可以对数据进行分析，超限告警等功能。并且平台能有效地监测环境数据，使得监测系统数字化，环境监测智能化，保证农田种植环境，能有效提高农产产量，根据系统实时反馈的数据方便快捷的操作，减少不必要的损失。由于农田环境的多变性，复杂性，区域广阔性，对数据的处理以及精度极为重要，传感器所读出的数据，还要经过较广的空间传输，对数据信号的传输范围要求较高，在选择传输模块要酌情考虑。在云端显示部分，要结合农产环境场景，设计合适的应用界面。为了减少突发事件的影响，当外部环境参数发生巨大改变时，该系统需要及时警告，当环境参数有所改变，超出合理阈值，产生报警信息，能让农民第一时间做出反应，保证农产的生存环境。所农产养殖环境监测系统具有以下几个优点：（1）能有效地测量水体温度，水体pH，水位等环境参数；（2）该系统能实现屏幕显示环境参数，能实现超限告警功能；（3）数据实现实时更新，数据能够实现远程实时监测功能，根据远程监测的环境参数能操控继电器从而达到控制效果；在系统设计方案时，要注意电源的功率是否能达到用电器设计要求，在使用无线模块时要注意信道地址之间是否存在干扰，要注意模块的防水性能。1.2系统方案设计农田种植环境监测系统，在有些农田的环境比较复杂，有的采用工厂集约化的设备，区域化的养殖车间，需要多节点测量，在农田养殖时可能会遇到范围较广的区域，此时一些比较局限的无线传感器模块不能适用于该环境测量，例如无线组网模块ZigBee，它的适用距离不能满足一些复杂农田环境，如果加上功率放大器理想距离只有1500m，所以在选择无线模块时要注意无线模块的适用距离。在选择传感器模块时还要注意模块的防水性能，例如pH传感器需要的时全浸入式还是半浸入式，一般的农田普遍为1.5m~1.0m左右，由于农田中的温度参量随着水深有些许改变，所以在水温传感器应稍长一些，使得测量农田水质参数具有代表性。在制作该系统过程中还加入了水位传感器，从而对器整体环境有着更好的把控。以下是对整个农田种植系统的方案构思。1.1.1方案一方案一采用CC2530模块作为数据的接收与发送，其中两个节点为发送端，这两个ZigBee节点都是由ZigBee模块构成，另一个ZigBee模块当作协调器接收终端传来的数据，主机控制部分使用STM32单片机，ZigBee模块接收数据采用的串口，CC2530模块自带有一些简单的传感器接口，不需要另接单片机，ZigBee模块是自组网，所以在这个网络中，各个节点的农田种植参数的数据传输到协调器，数据在协调器上打包好，再将打包的数据发送至单片机，这一过程是由串口来完成，最后将接收的数据显示出来，在无线部分，采用WiFi模块将终端数据上传到云平台，实现远程监控功能。系统框图如下图1.1所示。图1.1主机控制框图1.1.2方案二方案二采用STM32系列芯片，选用单片机型号为F1系列中的F103ZET6，RCT6与C8T6再引脚数目上不如ZET6的多，在满足系统设计的前提下还有富余的IO口加入更多的传感器。本次设计传感器采用全浸入式，以防水对接线电路的损坏。云平台选用也要慎重考虑其功能特点。方案一采用STM32F103ZET6为主控芯片，整体分为两个部分，第一部分为终端传感器，分别由水温，pH，水位传感器构成。终端部分由无线模块LoRa作为数据的传输。第二部分为主控部分，由控制芯片STM32F103ZET6，LoRa无线模块，1.4寸TFFL屏，SYN6288语音模块，若干继电器，Nb-iot模块构成。该系统的系统框图如下；图1.2主机控制框图图1.3检测终端框图1.3方案选择随着现代农业产业化、规范化、立体化的推进，对于物联网技术需求很多，只要研发出物联网农田种植，将会减少更多的人力投入到农田种植当中。在农田种植的领域也有基于ZigBee/wifi/NB-IoT的农田种植环境监测的设备；许许多多的物联网系统，无线部分大多用的是基于ZigBee和GPRS的优势开发的。ZigBee相对于其他无线模块来说传输距离较短，传输速度慢，适合小范围组网；WiFi功耗相对于ZigBee，GPRS较高，组网能力低；GPRS信号在某些地区较差而且造价较高。这些无线技术都无法满足环境复杂、覆盖面积广的农业业监控系统REF_Ref17417\r\h[10]。这些无线技术在渔业领域还无法满足复杂，广阔的农产监控系统，但是LoRa无线传输范围较广，有效距离在2Km-3Km，在规模较大的农田种植基地也能适用。所以选用LoRa作为该系统的无线收发