摘要：這是一套針對農業大棚監控的完整系統,通過短距離無線數據傳輸方式來采集溫度,濕度,CO2,照度,露點等溫室信息,并通過GPRS網絡將信息上傳到服務器,服務器根據農作物和大棚實際環境進行數據存儲和實現短信報警,也可以自動或手動下發控制指令,使溫室保持良好的工作環境。

關鍵詞：大棚監控；本地無線傳輸；單總線
中圖分類號：TP277 文獻標識碼：A文章編號：1007-9599\\(2011\\)24-0000-01
Greenhouse Environment Monitoring System
Xu Songliang1, Xu Hongning2
\\(1.Shenyang Bluelight Network Data Technology Co.Ltd,Shenyang110179,China;2.ShenYang Ware Digital Technology Co.Ltd,Shenyang110015,China\\)
Abstract:This is a complete agricultural greenhouse monitoring system,which through short distance wireless digital transmissive methods,collects greenhouse information,such as temperature,humidity,CO2,illumination and dew point and then by means of GPRS network,upload the information to the server.According to the practical condition of the plants and the green house,the system stores and alarms,either automatically or by hand,hence maintain the good working condition of the green house.
Keywords:Greenhouse monitoring;Local wireless transmission;Monobus
一、導言
目前,溫室環境的狀態檢測與控制主要仍以人力為主,只有很少一部分相對先進些的溫室實現了自動控制,但是還沒有把溫室環境監控與物聯網相結合的應用實例。市場是需要一個系統，它要實現溫室物聯網應用。使用戶可以在任意能上網的電腦或手機,隨時觀測到自己溫室的數據,并可以進行控水升溫放風等電力操作。從社會部門\\(農委\\)角度來說,實現了省級市級農戶溫室的統一管理,統一數據狀態查詢,從而方便指導。
市場前景：我國不論南方和北方的農戶,都存在大量的溫室環境以輔助農作物的生產,比如南方種植蘑菇的冷棚,北方冬天種植蔬菜的菜棚,以及飼養海產品的養殖溫室等等,絕大多數采用人工的測量溫室參數及對溫室的控制操作?？紤]到我國的現實狀況以及農戶的經濟承受能力，研究一種工作可靠、價格低廉的遠程自動監控裝置顯得極為重要，具有顯著的現實意義和市場前景。
二、系統總體結構
（一）系統特點概括。1.基于GSM全球無線網絡技術，遠程監控不受地域限制；2.基于Internet，實現網絡集中監控；3.短信遠程報警；4.470M無線通訊模塊負責整個系統級內部數據傳遞。實現主終端與從終端之間的通訊，也實現傳感器與終端的通訊。5.單總線應用，單根通訊線模式下，可以掛載500米數百個傳感器。6.485總線通訊接口，用于連接LED顯示條屏。
（二）系統組網結構。監控終端---\\(GPRS\\)---互聯網接入---公網服務器---管理員---監控終端---告警短信---管理員
（三）終端與無線傳感器通訊。一個終端可以帶載多個無線傳感器,包括無線溫度傳感器,無線濕度傳感器,無線照度傳感器,無線二氧化碳傳感器,無線露點傳感器等。每個傳感器設有唯一網絡地址。
三、終端硬件設計
整個系統主要由四部分組成，即485總線、本地470MHz無線、GSM無線、按鍵和顯示。下面分別介紹每個部分。
（一）485總線部分。選用的是MAX485，性價比非常好。設計按照典型電路連接。
（二）本地470MHz無線部分設計。系統選擇的是SI4432射頻芯片[1]。按照系統的功能，我們需要的射頻部分應該是小數據量遠距離抗干擾性強的應用。SI4432內部集成射頻功放，發送功率可以達到20Db，是目前單芯片傳輸距離最遠的芯片，空曠距離理論上可以達到2000米，但是由于環境、障礙物、器件、干擾等問題，實際傳輸距離達不到那么遠，傳輸距離要根據實際情況而定，但是由此看出足以滿足我們的常規應用。通過主控芯片的設置，它可以工作在不同的頻段，即使在同一平頻段，還可以設置不同的同步字，而且芯片內部有硬件的CRC校驗，保證了數據的正確性和抗干擾性，但是數據的完整性需要開發者通過軟件實現。
RF射頻部分畫PCB時要十分注意，稍有差錯就會大大降低傳輸距離，需要參考一些高頻資料，圖中的電感電容根據設備的工作頻段不同而不同，具體參考SI4432的芯片手冊。
（三）GSM無線部分。選用中興或華為等公司的GSM通訊模塊即可，這種模塊大多通過UART連接，通過軟件實現AT命令，可以控制GPRS連網，發送短信，語音通話等手機基本功能。
（四）按鍵和顯示部分。4個按鍵\\(即功能鍵、退出鍵、向下鍵、向右鍵\\),就可以實現全部菜單操作。LCD顯示選用市面常用的128*64模塊。用戶在這里可以查看數據和設定參數。
（五）傳感器設計要點。目前市面上最常用的檢測環境的溫度傳感器就是DS18B20，但是裸芯片不具備防水性，而且由于顏色為黑色，用在陽光充足的溫室中，難免受陽光影響溫度導致測量值偏高，所以可以用不銹鋼管套在芯片外面，里面注入防水膠，這樣即可以解決防水盒老化問題，又免受陽光影響。
（六）自動控制設計。溫室控制設備中很多電氣設備都是380V供電，考慮到帶載能力、安全性、和對系統的保護，選擇了下圖的控制方式。溫控制器和繼電器屬于系統內部設備，繼電器來控制外部的接觸器，從而控制溫室各種應用設備。
（七）太陽能應用。無線傳感器有耗電極低的特性,一般2節電池可以維持1年的 數據,考慮到產品用于陽光充足的大棚,傳感器的設計融入太陽能技術,使產品長期使用不用更換電池,從而避免了因電池供電問題導致采集失敗。
四、服務器軟件設計
基于模糊神經網絡的溫室環境分析。系統利用特殊設定的計算方法，對終端傳感器上傳的溫室環境數據進性專門的分析，提供溫室環境參數相關信息的統計，綜合評價溫室環境的狀態，并儲存；實現各種情況不間斷的分析和不間斷的自學習功能；可以遠程來控制卷簾,噴水,排風等電力系統。
參考文獻：
[1]SI4432芯片手冊