基于ARM与ZigBee的温室环境无线监控系统设计

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1、2015年7月农机化研究第7期基于AＲM与ZigBee的温室环境无线监控系统设计12，32，34余良俊，汪小志，刘志刚，林卫国(1．武汉工程科技学院，武汉430200;2．南昌工学院，南昌330108;3．南昌大学，南昌330031;4．华中农业大学，武汉430070)摘要:针对农作物生长有线监控系统的局限性，采用ATM板作为下位机对农作物生长环境进行监控，利用PID闭环控制系统反馈调节机制对ZigBee无线网络监控模型进行了改进，提高了系统反应的灵敏度，设计了一个新的ZigBee无线传感器网络。该无线传感器网络利用可视化显示技术，可以对

2、农作物生长过程中土壤的温度和湿度进行实时在线监测。系统选用三轴数字加速度传感器ADXL345作为环境监测的传感器，采用IIC方式和Zig-Bee无线网络节点进行互联，利用数据选择性输出，节省了数据传输成本，降低了数据冗余量，从而节省比较多的传感器网络能量，为现代农业技术研究提供了技术参考。关键词:ZigBee技术;传感器;AＲM板;可视化;ADXL345;数据冗余;温室+中图分类号:TP277;S625．51文献标识码:A文章编号:1003－188X(2015)07－0097－04DOI:10.13427/j.cnki.njyi.2015

3、.07.022据，提供科学的管理手段，提高现代化管理水平。0引言ATM公司是最大的嵌入式系统微处理器生成商农业的现代化技术改造离不开现代科学技术的支之一，该技术被授权给很多半导体和软件制造商。持，利用现代化管理理论和方法可以提高土地生产ATM架构是第一款成本比较低、面向市场开发的TISC率、资源产出率、劳动生产率，实现农业的经济效益、微处理器。在日光温室中，可以将农作物划分区块种社会效益和生态效益的统一。农田信息实时监测系植，并在每个区块安装一个无线传感器，再利用ATM统可为精细农业管理提供科学的依据，对提高作物的集成无线网络设备，最终通

4、过PC上位机的监测和控产量和质量具有重要意义。为此，采用ZigBee技术和制，实现农作物环境的自动化监测和调节，如图1所AＲM板设计了监测农作物生长环境的无线传感器网示。络系统，利用该系统可以成功地对农作物生长土壤的温度和水分进行实时监控，从而保证作物的正常生长所需的温度和水分，提高作物的产量和质量。1ZigBee和ATM在农业中的应用概述在我国，农作物的种植比较分散，种植对象多样化，作物容易受环境和地域因素的影响。在作物的生图1日光温室和无线传感器设备示意图长过程中，影响作物生长的因素有很多，比如土壤的Fig．1Schematicdia

5、gramofsunlightgreenhouseand湿度和环境温度等。若能对作物的生长环境进行实wirelesssensorequipment时监测，采集影响作物生长的因素，可以根据这些数网络传感器的网络终端节点主要由3部分组成。据对作物的生长做出动态分析，为农作物生长管理决其中，主要部分是由ATM构成的主模块，温度传感器、策、计划和有效的配置农业资源提供合理的科学依湿度传感器及电源通过数据接口和主模块连接，还包括天线、调试接口以及键盘等无线设备，如图2所示。收稿日期:2014－06－30基金项目:国家自然科学基金青年基金项目(5130

6、5152);河南省矿山图2中，传感器是无线监测系统的最前端部分，利信息化开放实验室项目(KY2012－01)用该设备来采集农作物的温度和湿度数据，也是环境作者简介:余良俊(1984－)，女，武汉人，讲师，硕士，(E－mail)自动控制的装置。PC监控端利用LED来显示环境的yuliangjun1984@sohu．com。通讯作者:汪小志(1981－)，女，武汉人，讲师，博士研究生，(E－温度和湿度数据，可以对数据进行实时查看;传感器mail)wangxiaozhi@ncu．edu．cn。装置主要采用电池的方式，并可以利用太阳能板自行·97

7、·2015年7月农机化研究第7期供电，减少电能的消耗。And＆H2)＆H2)*32_+……If(ThAnd＆H80)＜＞0Thenbuf=－1*bufbuf=buf+CSng(FoTm3．CboCoTect(j))CuTTemp(j)=bufj=j+1NextiCallTefeTempCallTempDispCallAlaTmCallTimedateCaseElse图2ZigBee无线网络架构示意图ExitSubFig．2Thearchitecturediagramofwirelessnetwork……2ZigBee无线网络监控系统算法

8、3农作物环境监控ZigBee无线网络系统对于ZigBee无线网络控制系统控制模型，可以采为了全面地监测农作物生长过程的环境，对农作用PID算法对网络的自动监测功能进行优化设计。物的生长环境进行