基于物联网与移动终端的甘蔗地测控系统研究

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1、基于物联网与移动终端的甘蔗地测控系统研究　　摘要：自然资源的匮乏、人口增长给我国粮食生产带来了严峻的调整，需要找到不增加资源浪费、不损坏生态环境，提高粮食产量的途径。文章所述系统运用ZigBee无线传输技术和STM32开发板作为核心技术对农田的湿度、温度、光照、二氧化碳等进行智能控制，对大棚生产的各个环节给予实时监控，为作物的生长提供最适合的环境，提高农作物的产量和质量。　　关键词：数据采集；ZigBee无线技术；实时监控；物联网；移动终端；甘蔗地测控系统文献标识码：A　　中图分类号：TP319文章编号：1009-2

2、374（2016）19-0009-03DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.19.005　　1设计背景7　　在信息快速发展的时代，大量的农作物生产依靠的都是最先进的生产技术，传统人工种植已经不能满足人们的需求。传统人工方式只能小范围小面积实现，而现在大多数农作物的生产不仅要满足自身的需求，更多的是面向市场，从而获得更高的利润。随之而来的就是管理问题，例如浇水施肥，大面积的生产需要很多的人力物力，同时花费大量的时间不能做到实时性、准确性、高效性。在农业、生态环境领域的研究中，需要测量土壤

3、的温度、湿度等数值。由于需测土地具有面积大、观察时间较长等特点，人工检测需要使用土壤传感器插入读数并计数，不仅花费大量的时间和人力，也会因为人为的误差导致数据不准确，所以设计一种通过土壤传感器采集数据并通过无线传至手机分析的检测系统就显得非常重要。　　2特点　　2.1测量误差小　　温度传感器DS18B20的测量精度高、测量温度范围宽，可测范围为-55℃～+125℃，在-10℃～+85℃范围内，精度为±0.5℃。可根据不同的气候调节控制湿度传感器的继电器达到想要的值。相比传统的人工采集方式减小误差，得到更精准的数据。　

4、　2.2及时性　　相比传统人工采集方式，本系统可以不间断工作，采集每个时间点的数据。同时将所采集到的数据及时发送到手机端，方便操作者了解实时状态。　　2.3对比性　　本系统利用两块STM32开发板分别采集两个不同位置的土壤温湿度值，在做对比的同时也可以判断采集到的数据是否正确。如检测地点较近时，但是采集到的数据相差较大的情况下，可能是检测仪器出故障的原因。　　2.4灵活性　　可根据不同季节不同农作物所需要的温湿度值改变人为所设定的限值，这种方式可以为不同农作物提供不同的生长环境，有助于农作物在合适的环境下更好地　　生

5、长。　　2.5监控性7　　通过WIFI将数据传送给手机端可以实现实时监控，及时了解土壤温湿度，克服了远距离不可操作的缺点。　　3设计方案　　本次设计的主要是监测土壤的含水量，将其采集到的数据通过ZigBee模块传送到手机，当监测数据超出某个阀值时向手机和计算机发出报警信息，在设定时间内没有人发出执行指令，则计算机自动发出执行指令，从而进行浇灌。在甘蔗地要采用多点的监测，这样就可以得到一个比较准确的数据，而减小误差。但不同的测量需要根据各自的特点合理地安排其密度。　　第一，嵌入式系统是目前电子系统设计最活跃的领域之一，

6、具有广阔的市场前景。单片机作为嵌入式系统最经典型的代表，在嵌入式系统中占有最大的份额，成为广大高校学生和电子工程技术人员学习和开发嵌入式系统的主流。由单片机开发的产品也广泛地应用到了家电、通信、工商业、航空和军事方面。因此，本次设计选用ALIENTEKMiniSTM32V3.0开发板来完成。　　第二，由于需要工作电压在5V左右，而且能保证成本相对而言比较低。ALIENTEKMiniSTM32开发板载有目前比较通用的液晶显示模块接口。　　第三，选用测定两个不同位置土壤温湿度值的方式可以通过对比得出更精准的数据，也可以提

7、高检测　　效率。7　　第四，为实现智能开关设计，本系统选用继电器模块控制水泵开关。STM32开发板将温湿度传感器所采集到的数据进行分析，当达到某个设定条件时继电器开启或关闭。　　第五，考虑到农田信息的采集监控网点多、数据更换数量不大、设备成本低、现场环境复杂多变、设备小、电池供电、需要较大的网络覆盖等特点，因此采用一种低功耗、低成本、体积小且能保证数据安全稳定的无线传输成为了必要，而ZigBee正好满足了这些要求。ZigBee是一种无线连接，它具有低功耗、低成本、网络容量大、可靠、安全等特点。可工作在2.4GHz，传

8、输距离从标准的75米到几百米，并且支持无限扩展，是农田信息数据传输的最佳选择。　　第六，采用手机和计算机作为管理终端。可以让监控计算机根据各种现场采集回来的数据，对数据进行分析、对比，综合得出现场各方面的情况，自动地对各种终端器发送命令，而不用人为地去干预；当要人为去改变某些量时，可以通过手机向控制终端发送命令，从而使控制终端工作。　　4实现与