物联网工程实践资料：单元12农业大棚监控.doc

1、单元 12农业大棚监控单元目标掌握农业大棚实施的各种关键技术学习任务学习任务1.任务描述知识准备12.1 项目背景我国是农业大国，目前大棚种植已成为我国一些农村的重要产业，是当地农民的主要经济来源，大棚种植逐渐呈现大规模、集团化的特点， 因此无人值守的大规模大棚自动温湿监控系统具有较高的实际应用价值。魅尚物联自主研发的大棚监控系统采用 ZigBee 无线收发设备传输数据，无需专门架线，系统结构简单，节省了人力物力，通过 ZigBee 射频收发模块可读取各大棚的数据，并实现对大棚温湿度、土壤温湿度、CO2 浓度、光照度的控制，实现真正意义上的无人值守，与普通无线技术相比，还具有低功耗、低成本和网

2、络容量大等特点，该系统由中心控制单元和大棚温湿监控终端组成。12.2 需求分析12.2.1 功能要求单片机所需电能有太阳能提供，可以设置各种植物生长所需的光照度，温湿度值，系统实时采集环境值，并在液晶上显示。如果超标或不足，系统会自动报警，并自动采取开关灯，开关门，灌溉，卷帘等操作。系统会通过 GSM 模块给大棚管理者发送报警信息。本系统既可用于大面积的温室大棚种植，也可用于特殊植物的小面积培育12.2.2 性能要求由太阳能供电， 湿度测量范围： 2090%RH， 温度测量范围： 0+50， 信号传输距离可达 20 米以上， 采集的数据信息在液晶上显示。单片机控制 GSM 模块，将参数信息发送

3、给管理者。12.3、系统组成方案主要包含的功能模块有：传感网络模块，采集传输模块，智能控制模块，程序后台模块，终端展示模块。其中，模块间的数据传输均采用 ZigBee 无线传输模式。具有部署灵活、扩展方便等优点。在网络传输中，方案支持 IPv4 及 IPv6 协议，还可以将告警信息以短信方式实时发送到用户的手机上。方案涉及的主要产品有：传感器、定位读卡器、通讯基站、控制执行设备、终端展示设备、程序后台等。可以自由控制各种农业环境调节设备，如通风卷帘、滴灌设施等。程序后台负责对采集的农业基础数据进行处理， 并供用户实施访问和控制。其中，农业基础数据的展示可以以时间分布状况(折线图)和空间分布状况

4、(场图)等方式反映给用户。 并可通过互联网向用户提供服务。12.4、系统功能1、数据采集温室内温湿度、CO2 浓度光照度、土壤含水量等数据通过 zigbee和 3G 无线网络相结合的方式传递给数据处理系统，如果传感器上报的参数超标，系统出现阑值告警，并可以自动控制相关设备进行智能调节。2、视频监控用户随时随地通过 3G 手机或电脑可以观看到温室内的实际影像，对农作物生长进程进行远程监控。3、数据存储系统可对历史数据进行存储，形成知识库，以备随时进行处理和查询。4、数据分析系统将采集到的数值通过直观的形式向用户展示时间分布状况(折线图)和空间分布状况(场图)，提供日报、月报等历史报表。5、远程控

5、制用户在任何时间、任何地点通过任意能上网终端，均可实现对温室内各种设备进行远程控制。可以提供灌溉、卷帘等操作。6、错误报警系统允许用户制定自定义的数据范围， 超出范围的错误情况会在系统中进行标注，以达到报警的目的。7、手机监控3G 手机可以实现与电脑终端同样的功能，实时查看各种由传感器传来的数据，并能调节温室内喷淋、卷帘、风机等各种设备。8、GIS 地图系统与 GIS 系统结合，提供对设备所在位置的查询。12.5、系统特点1）智能化管理ZigBee 无线温度湿度传感器可实时为您监测温室中的温度，控制系统与温室中的空调设备或者抽排气扇相连。实现自动温度控制。2）简约化安装传感器采用无线控制技术，

6、省去您的布线烦恼，让您的温室更添整洁清爽。3）营造作物生长必要舒适湿度环境通过监测平台获取温室内空气的湿度系数， 自动控制通风设备等的运行，使空气湿度控制在作物生长适宜的湿度范围内。4）决策的便捷化和专家化按照系统提供的专家系统，给你的管理决策提供保证，操作的便捷时决策和人为干预变得十分简单。5）特殊的传感器结构土壤成分的多样化对无线土壤温度湿度传感器有特殊要求： 耐腐蚀、高适应性、性能稳定、高可靠性。6）设计巧妙的 ZigBee 管理下的光照传感器有较高灵敏度的硅兰光伏探测器作为传感器， 随时监测记录太阳光线的强度。通过无线 Zigbee 技术，传感器还可与相关的补光系统、遮阳系统等设备相连，实现自动控制。外形线条流畅，还具备良好的防水能力。7）有效控制作物的光合作用太阳能无线二氧化碳传感器采用拥有专利的烟雾收集器设计， 运用先进的 Zigbee 技术，与空气中的二氧化碳浓度超过系统设定阙值范围后实现自动联动。ZigBee 无线智能插座用来替代电源开关功能，从而达到无线智能控制插座开关的效果。ZigBee 无线电磁阀，使在没有标准电源情况下灌溉系统的自动化成为可能!可根据作物需水量要求，设置不同的灌溉程序。采用双密封电池盒，有着优异的防水性能，可在水下 3.5 米处正常运行。任务实训1.实训目的 通过本章学习 掌握智慧大棚监控的项目背景，需求分析，和系统组成及系统功能