我國(guo)是設(she)施農業(ye)大國，近年(nian)來各地設施農(nong)業發展迅(xun)速，僅(jin)遼寧省今年設施農業將(jiang)達(da)到(dao)l 000萬(wan)畝。江(jiang)蘇省(sheng)以“工業思維”來(lai)轉變(bian)農業發展(zhan)方(fang)式(shi)和(he)產業結構(gou)調整，提出(chu)要“用現代(dai)物質(zhi)條(tiao)件、現代科(ke)學(xue)技(ji)術(shu)、現代經(jing)營方式武(wu)裝和改造農業。我(wo)國雖(sui)然是(shi)設施(shi)農業的大(da)國，但並(bing)非是設施農業的(de)強(qiang)國，設施農業的自動(dong)化和網(wang)絡(luo)化水平(ping)還不(bu)高。但我國設施農業正呈(cheng)現出規(gui)模化(hua)與集團(tuan)化的發(fa)展趨勢，集(ji)生產、加(jia)工(gong)、生態旅遊、服務等多(duo)種功能於(yu)一體(ti)的現(xian)代農莊已初現端倪。
係(xi)統采用基於ZigBee技術的無(wu)線數傳終端(duan)DTU采(cai)集溫室(shi)大棚中的溫度、濕度(du)、光照(zhao)等(deng)參數，並將其發送(song)到ZigBee網關進行(xing)處(chu)理後通(tong)過(guo)Internet上(shang)傳到上位機(ji)，上位機通過網關(guan)發送溫(wen)度、濕度(du)、光(guang)照等控(kong)製命(ming)令(ling)到ZigBee終端節(jie)點，控製相應(ying)設備(bei)以(yi)調節大棚(peng)中相關環境(jing)參(can)數，從(cong)而實(shi)現對溫室大棚的遠程(cheng)測(ce)量與控製(zhi)。
無線傳(chuan)感網絡的溫室大棚環境遠程監控係統(tong)如(ru)圖l所(suo)示(shi)，由無線傳感器測控網絡終端節點(dian)、ZigBee網關(協(xie)調器)和上位(wei)機數(shu)據中心三(san)部分(fen)組成(cheng)，其中(zhong)無線傳感器(qi)測控網絡中每個(ge)終(zhong)端節點由(you)一(yi)個ZigBee通信模(mo)塊和一個特定功(gong)能傳感(gan)器組成。測控大棚中的溫度、濕度、光照等環境參數，且每個ZigBee終端節點(dian)(FFD)還可(ke)在自己信號覆蓋的範(fan)圍內與(yu)多個不承擔(dan)網絡信(xin)息(xi)中轉(zhuan)任務的孤立(li)的子(zi)節點(RFD)無線連(lian)接(jie)。
整個係統硬(ying)件設計主要(yao)包(bao)括ZigBee網關(協調器)和無線(xian)測控終端GPRS RTU、無線數傳終端DTU設備組(zu)成。
ZigBee網關(協調(diao)器)硬件(jian)架(jia)構如圖(tu)所示，其(qi)主要功能是完成數據(ju)傳輸(shu)格式的轉換(huan)與數據遠程傳輸，實現ZigBee網絡與Intemet網絡之間的通信連接，並與遠(yuan)程服務器進(jin)行交(jiao)互功能和對ZigBee網絡的管(guan)理。
無線測控網絡終端節點原(yuan)理圖如圖3所示，每(mei)個終端節點以CC2430為(wei)核(he)心，通過信號(hao)調理電路連接溫度、濕(shi)度、光照傳感器和相關執(zhi)行器。
其主要應用(yong)設備為遠程測控終端RTU 型(xing)號為：JY-RTU6640。
采用無線數傳終端 DTU
型號： JY-MD
工業級GSM/GPRS MODEM JY-MD，是一款(kuan)基於移動GSM/GPRS網絡平台，內嵌(qian)工業級(ji)GSM/GPRS無線模塊的撥號上網設備。產(chan)品特別針(zhen)對(dui)工業現場的複雜環境而設計,通過 RS-232或(huo) RS-485接口. 使用簡單的AT命令交互(hu)界麵，這(zhe)樣(yang)用戶(hu)麵對的是基於串(chuan)口通訊(xun)的 AT指令接口，可以完成端到端的可靠(kao)數據通信。
功能結(jie)構圖
配置(zhi)軟(ruan)件
整個測控係統軟件由ZigBee網關軟件和無線傳感測控網絡終端節點軟件兩部(bu)分組成。這兩部分都需(xu)要向(xiang)其ZigBee模塊移(yi)植ZigBee協議棧(Z—Stack)，尤(you)其是與硬件底(di)層密切相關的PHY層(ceng)和MAC層的實現，它為上層通信應用提供(gong)API接口函(han)數。
1、ZigBee網關部分的軟件設計(ji)
ZigBee網關向下管理(li)無線傳感器測控網絡各(ge)個終端節點，向上連接實現和上位機數據中心(xin)交互功能(neng)，ZigBee網關初(chu)始(shi)化後首先格(ge)式化網絡並選擇信道(dao)，建立新的網絡。
無線傳感器測控網絡終端節點軟件設計
傳感器終端節點的主要工作是數據信息采集、網絡連接並承擔部分路由功能，保持與臨近(jin)節點的通信，檢(jian)測鏈路狀態等通過無線數傳終端DTU進行數據傳輸。
1、左側(ce)設備列表顯示出當(dang)前在線和離線設備的信息，當設備聯(lian)網後(hou)，將從“離線設備列表”進入“在線設備列表”，設備長時間(jian)不在線將從“在線設備列表”進入“離線設備列表”;
2、右上角(jiao)顯(xian)示設備編號、用戶名稱、聯係人、運行日期(qi)、係統服(fu)務到期日(ri)期、電話、傳真、手(shou)機、地址、SIM卡(ka)號等信息;
3、左(zuo)上角顯示大棚內的溫度、濕度等;
4、窗口下麵(mian)實時顯示大棚內溫度、濕度等曲(qu)線;
5、中部文字(zi)提示當前(qian)設備登(deng)陸時(shi)間，采集回(hui)傳數據的最(zui)後時間;
曆史記(ji)錄
用戶可以根據時間段(duan)來搜(sou)索(suo)曆(li)史記錄(lu);
曆史(shi)記錄將以曲線形(xing)式繪製在窗口上麵，曆史記錄可以以列(lie)表的形式顯示在窗口下麵，通過曆史記錄可以查(cha)看設備運轉狀(zhuang)態(tai)和相(xiang)關趨(qu)勢(shi);
同時查詢(xun)的曆史記錄可以導出為excel表格;
組態軟件效果圖
用戶可以根據需要通過組態軟件來定製程序(xu)，這樣界麵表現形式更為靈活(huo)。
為了(le)驗證(zheng)係統參數的動態變化性能，在實驗(yan)過程中人(ren)為地對各相應的傳感器進行了遮(zhe)擋(dang)、加熱(re)、加濕等於擾，從實驗結果上看這些幹擾(rao)都(dou)很(hen)及(ji)時地在上位機監(jian)測界麵中有(you)所反映(ying)監測界(jie)麵的右下(xia)角實時顯示當前數據變化值，實驗監測界麵圖如圖6所示，顯示數據曲線呈跳躍(yue)式變化正好說(shuo)明(ming)了係統響(xiang)應速度快(kuai)，在很短時間內(nei)可以采集環(huan)境參數的變化。
係統運行效(xiao)果(guo)良(liang)好(hao)，功耗小(xiao)、移動性(xing)強、被測數據可以實時上傳到上位機進行顯示和記錄。
