温室大棚远程管理系统研究

赵梅莲+++刘志强

摘 要：温室大棚的环境检测与控制是当前农业自动化的热点问题之一，文章设计了一种温室大棚远程管理系统，该系统可以通过监控中心完成远程视频监控、信息采集及基于电力线载波的设备控制等功能，实现大棚管理的自动化及信息化。

关键词：环境监测；4G；电力线载波；无线传感网络；远程管理

1 概述

环境中的温度和湿度是衡量温室大棚的两项重要指标，对栽培作物的生长和产量会产生直接的影响，温度和湿度变化大，不利于植物的生长。因此一定要对大棚里的温度和湿度进行监测和控制，使其适合植物的生长，来提高其质量和产量。我国温室大棚信息化水平较低，已经成为当前我国温室大棚发展中的突出问题。温室大棚自动化是未来农业发展的重要途径之一。实现信息获取的自动化以及数据的远程传输与交换是温室大棚发展的方向。目前，随着4G技术及电力线载波技术、无线传感技术的逐渐成熟，数据、信息传输进入了更广阔的全数字化的网络时代，4G技术在工农业生产中的应用日益受到人们的重视和关注。因此，结合4G技术、电力线载波技术、无线传感网络，设计一个温室大棚远程管理系统就显得十分有必要。

2 系统组成及实现的主要功能

系统主要油监控终端及监控中心两部分组成。监控终端有传感器模块、视频摄像头、视频服务器、网关设备、电力线载波系统组成，负责传感器信息的采集，终端系统的控制及信息的上报；监控中心主要是PC机和手机，负责信息的接收及指令的发布。系统整体结构图如图1所示。

3 硬件系统设计

3.1 4G模块

4G模块选用工业级4G DTU模块EMB8106G，终端设备采用的控制器是STM323，两者之间通信通过串口进行通信，EMB8106G的发送、接收引脚分别接到了STM32的第一串口，即PA9、PA10引脚。

3.2 电力线载波模块

本次设计电力线载波模块采用了KQ-130F，KQ-130F使用串口通信，连接到了STM32PB10＼PB11，KQ-130F的AC引脚可以接交流电，如果需要三相电，此处可以接控制交流接触器。

3.3 其它硬件电路

3.3.1 网关电路

网关承担了两个功能，一是收集终端节点上来的信息，二是跟终端设备控制器进行通信，将信息报给终端设备控制器，控制器再将信息上传至监控中心。每个网关系统采用CC2530芯片，CC2530的串行口与STM32的PA2/PA3相连。

3.3.2 终端节点

终端节点采用的是CC2530+传感器，本设计采用的传感器都是数字型温湿度传感器，可直接与MCU相连，温湿度传感器采用了AM2321 湿敏电容数字温湿度传感器。

4 系统软件设计

4.1 微处理器应用程序

微处理应用程序完成系统所有的控制及主机与系统的交互工作，一方面要完成与监控中心的数据指令交互工作，一方面完成与网关的交互工作，流程图如图2所示。

4.2 上位机界面显示

软件设计过程中，用到了MSCOM、WINSOCK等控件。MSCOM控件通过串行端口传输和接收数据，为应用程序提供串行通讯功能， WINSOCK控件能夠通过UDP协议或TCP协议连接远程主机进行数据交换。可以用这两种协议来创建客户端跟服务器。监控中心正是利用了TCP协议完成了数据传输。窗口登陆界面见图3。

5 结束语

通过ZigBee技术与4G传感器网络相结合，实现温室大棚温度、湿度等各种信息的动态采集。通过无线传感器实时检测温室大棚的温度、湿度等一系列参数，经路由器、协调器通过4G将信息传输至管理中心，系统可自行选择合适的路由，管理中心可以是PC机，可以是人人皆有的手机。管理中心可实时接收数据并根据需要打开视频监控。白天时，用户可通过PC机或手机发送指令给温室大棚终端，温室大棚终端可以通过电力线载波控制卷帘机收起草帘，晚上，可通过远程控制，放下草帘，当温度等参数不合适时，用户可通过远程命令控制大棚的加热、排风等设备完成大棚环境调整，实现整个温室大棚控制的自动化及信息化，具有一定的市场价值和工程实际意义。