日光溫室物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究與應用.pdf

1、近年來，我國人口越來越多、城鎮(zhèn)化進程發(fā)展迅速、耕地面積逐漸減少，以上因素使得我國的糧食安全保障問題日益嚴重。設(shè)施農(nóng)業(yè)作為一種現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，可擺脫自然環(huán)境的限制，在人為控制環(huán)境下，實現(xiàn)周年生產(chǎn)，并大幅度提高土地產(chǎn)出率，解放勞動力，有效緩解糧食安全保障問題。而日光溫室是我國獨有的設(shè)施農(nóng)業(yè)類型，但是缺乏現(xiàn)代科學技術(shù)的有效支撐，土地產(chǎn)出率和資源利用率不高，因此，本研究致力于結(jié)合嵌入式微控制器和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，提升其感知和掌控能力，實現(xiàn)高效、安全

2、產(chǎn)出。
　　本系統(tǒng)分為下位機、無線收發(fā)模塊和上位機三部分，下位機負責采集、存儲、顯示環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)，以及驅(qū)動執(zhí)行設(shè)備；XBee模塊負責搭建ZigBeeMesh網(wǎng)絡，充當系統(tǒng)溝通的“橋梁”，負責數(shù)據(jù)的無線收發(fā)；STM32負責實時接收、顯示MSP430采集的環(huán)境數(shù)據(jù)，同時支持反饋控制。下位機以超低功耗單片機 MPS430F5438為核心，以低功耗、采集通用性為基本理念，設(shè)計了太陽能充電電路、分級分離式供電電路、采集通用性電路以及各功能模

3、塊電路；無線收發(fā)采用美國DIGI公司生產(chǎn)的XBee-Pro ZigBeeMesh2.4型模塊，是一款把ZigBee協(xié)議棧固化進內(nèi)部FLASH的ZigBee模塊，通訊距離遠，簡易性操作，上電自動組成Mesh網(wǎng)絡；上位機以32位單片機STM32F103ZET6為核心，驅(qū)動3.2寸TFT觸摸彩屏，設(shè)計友好的人機交互界面供用戶使用。
　　經(jīng)測試，下位機在整機休眠狀態(tài)時，電流消耗只有100uA，使用2Ah的充電鋰電池可持續(xù)使用181天，而使

4、用太陽能充電，只需兩天就可充滿；支持各種數(shù)字信號(單總線、IIC、SDI-12、串口)傳感器和模擬（標準/微弱電壓電流、差分信號等）傳感器；單點傳輸距離達到了800m，在原有網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)破壞的情況下，數(shù)據(jù)鏈路保持暢通；上位機的人機交互界面可實時顯示環(huán)境數(shù)據(jù)，并可以遠程操控與下位機相連的執(zhí)行設(shè)備。
　　該系統(tǒng)低功耗和太陽能充電性能良好，具有很強的采集通用性，支持市面上大部分傳感器，網(wǎng)絡抗干擾能力和魯棒性較強，整個系統(tǒng)由感知到反饋控制形成