基于ZigBee技術(shù)的智能草莓大棚控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

<p>DOI: 1019392/jcnki1671-7341201910009基于ZigBee技術(shù)的智能草莓大棚控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)張 聰 趙鑫媛 張?zhí)詈颖鞭r(nóng)業(yè)大學(xué) 河北保定 071000摘 要 : 近幾年 ， 物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)迅猛發(fā)展 ， 物聯(lián)網(wǎng)的定義是指通過射頻識別 ， 紅外感知 ， 全球定位系統(tǒng) ， 激光掃描等信息傳感設(shè)備 ， 按照約定的協(xié)議 。把何物體與互聯(lián)網(wǎng)連接起來 ， 進(jìn)行信息交換和通信 ， 以實(shí)現(xiàn)智慧化識別定位 、跟蹤監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò) 。由于傳統(tǒng)草莓大棚管理繁瑣 ， 人力成本高 ， 效率低 ， 我們將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與傳統(tǒng)大棚相結(jié)合 ， 設(shè)計(jì)了一種基于 ZigBee 的智能草莓大棚控制系統(tǒng) 。本文主要通過 ZigBee 網(wǎng)絡(luò) ， 終端節(jié)點(diǎn)采集出來信息 ， 發(fā)送給協(xié)調(diào)器 ， 反饋到 PC 機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)對比 ， 判斷并作出對策使棚內(nèi)溫度 、濕度 、CO2濃度等指標(biāo)控制在正常范圍內(nèi) 。關(guān)鍵詞 : 智能草莓大棚 ; ZigBee; CC2530; Internet of things在智能溫室大棚中種植草莓 ， 需要特別關(guān)注空氣溫度 、光照度和土壤溫濕度的變化 ， 這些環(huán)境因子都是影響水果產(chǎn)量和品質(zhì)的關(guān)鍵因素 。故設(shè)計(jì)了智能控制系統(tǒng) ， 節(jié)約了人力成本 ，而且比傳統(tǒng)大棚更加精確高效完成管理任務(wù) ， 通過 CC2530 調(diào)控 ， 溫度 、濕度 、CO2濃度傳感器進(jìn)行信息的采集 ， 卷膜機(jī) 、水泵 、微噴灌溉 、電磁閥門 、風(fēng)機(jī) 、繼電器進(jìn)行環(huán)境的維持 。各部分采用 ZigBee 進(jìn)行通訊 。該方案針對于溫室大棚的智能化管理十分有效 ， 智能大棚不僅可以感知棚內(nèi)溫度 、濕度等環(huán)境因子的變化 ， 而且可以記錄下這些重要的監(jiān)測數(shù)據(jù) ， 并進(jìn)行分析 ，指導(dǎo)大棚內(nèi)的草莓生產(chǎn) 。1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)主要包括三個(gè)部分分別是感知識別部分 ，控制中心和執(zhí)行應(yīng)用部分 。感知識別部分主要為相應(yīng)的傳感器進(jìn)行識別 、處理 、上傳的過程 ?？刂浦行挠砂存I 、PC 機(jī) 、CC2530 組成 。執(zhí)行應(yīng)用部分由卷膜機(jī) 、水泵 、微噴灌溉 、電磁閥門 、風(fēng)機(jī) 、繼電器組成 。感知識別部分 ZigBee 終端節(jié)點(diǎn)將采集到的數(shù)據(jù)傳送到協(xié)調(diào)器反饋到 PC 機(jī) ， 然后控制中心通過云計(jì)算等技術(shù)對信息智能處理來判斷是否執(zhí)行應(yīng)用使棚內(nèi)環(huán)境達(dá)到正常 。2 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)21 數(shù)據(jù)采集裝置211 土壤溫濕度參數(shù)溫度傳感器 ， 探針材料采用德國公司進(jìn)口 A 級 ST-1-PT1000精密鉑電阻 ， 能夠測量土壤溫度 ， 測量范圍在 -30 70之間 ，測量精度上下 015， 輸出信號為 420mA 或 02/5/10V DC( 可根據(jù)需要選擇輸出信號 ) ， 響應(yīng)時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間均小于 1 秒 。212 CO2傳感器紅外二氧化碳傳感器 ， 10 年以上使用壽命 ; 是尺寸最小的傳感器 ( 33×33×127mm) ;用戶使用簡單 ; 供電電壓為 5V， 消耗電流 25mA/h; 測量范圍 : 0-5000ppm; 精度高 : ±30ppm±5%讀數(shù) ; 并且提供串口和 I2C 數(shù)字通訊接口 。S-100 CO2 傳感器模塊是世界上最小 、最輕的 NDI 技術(shù) CO2傳感器 。22 控制中心控制中心由按鍵 、PC 機(jī) 、CC2530 組成 。PC 機(jī)主要進(jìn)行數(shù)據(jù)的顯示 ， 按鍵進(jìn)行對校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的設(shè)置 ， 調(diào)整適應(yīng)草莓的生長環(huán)境 。CC2530 是 Zigbee 設(shè)備的控制中心 ， 通過軟件設(shè)置可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送和接受 ， 實(shí)現(xiàn) Zigbee 協(xié)調(diào)器 、Zigbee 路由器和Zigbee 終端設(shè)備三種角色的各種功能 。23 執(zhí)行應(yīng)用部分執(zhí)行應(yīng)用部分由卷膜機(jī) 、水泵 、微噴灌溉 、電磁閥門 、風(fēng)機(jī) 、繼電器組成 。3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)為了保持大棚內(nèi)生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定 ， 我們要實(shí)三個(gè)部分的互相協(xié)作 。具體過程如圖所示 ， 初始化系統(tǒng)后 ， ZigBee 協(xié)調(diào)器 、路由器 、終端節(jié)點(diǎn)通過 c 語言編程進(jìn)行自組網(wǎng) ， 將傳感器嵌入 Zig-Bee 的終端節(jié)點(diǎn) ， 進(jìn)行數(shù)據(jù)采集 ， 將數(shù)據(jù)中心發(fā)來的數(shù)據(jù)進(jìn)行更新 ， 通過協(xié)調(diào)器顯示在 PC 機(jī)上 ， 判斷數(shù)據(jù)是否正常 ， 若正常進(jìn)行復(fù)位 ， 重新對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集 ， 若數(shù)據(jù)不正常 ， 發(fā)送指令到執(zhí)行器 ， 選擇卷膜機(jī) 、水泵 、微噴灌溉 、電磁閥門 、風(fēng)機(jī) 、繼電器并決定是否開啟 。4 結(jié)語本設(shè)計(jì)只是從一般大棚管理最基本的需求出發(fā)提出了性價(jià)比比較高的一種系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 ， 若對于大模規(guī)大棚的智能控制管理 ， 則可以選用 WiFi 來進(jìn)行信號的無線傳輸 ， 還可加入視頻監(jiān)控系統(tǒng)以及手機(jī)電腦等終端實(shí)時(shí)管理系統(tǒng)等 。筆者相信 ，隨著科技的發(fā)展 ， 未來的智能大棚管理一定會更高效 、更智能 、更科學(xué) 。參考文獻(xiàn) : 1 楊穎紅 ， 汪力純 ， 毛增闖 基于 Zigbee 的智能大棚控制系統(tǒng)的研究 J 電子測試 ， 2015( 17) : 14-17 2 陳坤銘 ， 亓相濤 基于 ZigBee 技術(shù)的智能農(nóng)業(yè)大棚設(shè)計(jì) J 電腦知識與技術(shù) ， 2017， 13( 21) : 176-178作者簡介 : 張聰 ( 1998-) ， 男 ， 漢族 ， 河北滄州人 ， 本科在讀 ，研究方向 : 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù) 。11科技風(fēng) 2019 年 4 月 科技創(chuàng)新</p>