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溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)用于設施農業(yè)論文
1系統(tǒng)設計
1.1基于ARM的嵌入式控制器
嵌入式控制器一般是由ARM9處理器、SDRAM、FLASH、電源及復位模塊、人機接口LCD觸摸屏及相關外圍電路組成。筆者選用的S3C2440處理器，是SAMSUNG公司開發(fā)的一款基于ARM9內核的微處理器。S3C2440是基于ARM920T內核，0.13UmComs標準單元和存儲單元復合體。它的特點是功耗低、簡單、穩(wěn)定、功能強大、性價比相對高，并且還具有豐富的擴展功能接口，便于構建外圍電路，如圖3所示。嵌入式控制器作為數(shù)據(jù)信息收集處理的主節(jié)點，通過SPI總線與ZigBee模塊通信，用于和無線傳感器節(jié)點進行數(shù)據(jù)傳輸，該ZigBee模塊作為ZigBee網絡協(xié)調器負責整個網絡的組建和給加入節(jié)點分配地址；嵌入式控制器通過UART串口與GPRS模塊通信，用于接入Internet網絡實現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳web服務器，同時可以接入GSM網絡，實現(xiàn)手機信息收發(fā)功能。在傳感器節(jié)點發(fā)來的數(shù)據(jù)存在溫濕度異常時，啟動報警信號。嵌入式控制器上植入linux操作系統(tǒng)、驅動程序和監(jiān)控程序，系統(tǒng)啟動后依次加載各種驅動程序，并運行監(jiān)控程序，
1.2基于Internet的遠程在線客戶訪問服務平臺
數(shù)據(jù)管理級遠程綜合服務平臺基于B/S（Browser/Sever），形成所謂前端Browser瀏覽器、中間層應用程序（Application）、后端數(shù)據(jù)庫（Database）的3層3-Tier結構。主要事務邏輯在服務器端（Server）實現(xiàn)，極少部分事務邏輯在前端（Browser）實現(xiàn)，用戶工作界面是通過www瀏覽器來實現(xiàn)。實現(xiàn)不同的用戶，從各自的所在地點，以各自的接入方式（比如Internet/Intranet，LAN，WAN等）訪問和操作共同的數(shù)據(jù)庫。從而簡化客戶端電腦載荷，減輕了系統(tǒng)維護與升級的工作量，節(jié)省了用戶的總體成本，同時它還能有效地保護數(shù)據(jù)平臺嵌入式控制器軟件結構圖和管理訪問權限，服務器數(shù)據(jù)庫也很安全。
2溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)在設施溫室的應用
2.1設施蔬菜溫室中溫濕度監(jiān)控設備的應用
所選溫室為天津應用廣泛的溫室之一，覆蓋范圍廣，此設備是一套集溫濕度為一體的無線網絡監(jiān)控設備，有著監(jiān)控點分布廣泛、實時收發(fā)數(shù)據(jù)的特點，用戶可根據(jù)自身需要設定收發(fā)間隔，可廣泛應用在大棚生產、溫室生產、特殊環(huán)境監(jiān)測等。即使遇到惡劣天氣，信號收發(fā)功能也能清楚地接收監(jiān)控設備的信號，實用性和適用性都符合天津現(xiàn)階段的要求，在農戶應用中口碑很好，而且設備占用空間小，在溫室本來就有限的面積內，有著良好的空間優(yōu)勢。操作簡單，只要簡單培訓，農戶就可以上手，不需要專業(yè)的知識背景，界面人性化設計，可語音報數(shù)，提供良好的服務功能。
2.2設施食用菌溫室中溫濕度監(jiān)控設備的應用
天津市北辰區(qū)下河頭食用菌種植專業(yè)合作社是以工業(yè)化廠房為標準規(guī)模的大型食用菌種植基地，主要以生產白靈菇為主，其他食用菌為輔，現(xiàn)占地面積3.3hm2，共建5個大型的工廠化車間。在已開發(fā)的溫濕度監(jiān)控器基礎上可以增加光照和二氧化碳傳感器，實現(xiàn)溫室內溫度、濕度、光照、二氧化碳、氧氣的實時數(shù)據(jù)在遠程電腦端顯示，實現(xiàn)溫室環(huán)境因子監(jiān)控的閾值報警功能，實現(xiàn)3個溫室的統(tǒng)一監(jiān)測管理平臺等實用功能的專業(yè)性管理系統(tǒng)�？捎行У毓�(jié)約管理資源，提高業(yè)務產能，規(guī)避操作風險。
3小結與討論
筆者設計了適用于溫室大棚的溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)，能夠采集大棚中任意位置的溫濕度參數(shù)，并實時將數(shù)據(jù)上傳到web服務器數(shù)據(jù)庫中；無線傳感器節(jié)點預留傳感器接口，可以接插相應的傳感器實現(xiàn)更大范圍參數(shù)的監(jiān)測。Web服務器提供用戶可以通過Internet網隨時查詢溫室大棚各個參數(shù)信息，用戶也可以通過手機短信獲取溫室大棚中的參數(shù)信息，實現(xiàn)在任何時刻任何地點對大棚的數(shù)據(jù)監(jiān)測。后期將對大棚中參數(shù)調節(jié)控制方法進行研究，采用增加溫度、濕度調節(jié)等相關技術，實現(xiàn)農作物的自然催長環(huán)境。
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