基于无线传感器网络的智能大棚控制系统

WSN 无线网络 GPS ZIGBEE PLC 智能 控制

2011年6月1日第34卷第11期

ModernElectronicsTechnique

现代电子技术

Jun.2011Vol.34No.11

基于无线传感器网络的智能大棚控制系统

姜 源1,2,郑玉丽3

(1.江苏科技大学,江苏镇江 212003;2.南通职业大学,江苏南通 226007;3.洛阳理工学院,河南洛阳 471023)摘 要:给出了一种基于嵌入式系统和无线传感器网络的智能大棚控制系统的设计方法,该方法通过传感器对系统内的各种环境参数进行采集,并由无线通信网络将数据传回控制终端。控制终端由Qt编写,能完成图形界面绘制、数据处理、数据库管理和PID控制计算,以及整个智能大棚系统的运行。运行结果表明,该系统人机界面良好、操作简便、自动化程度高,具有良好的应用前景和推广价值。

关键词:智能大棚;无线传感器网络;无线数据采集;ARM

中图分类号:TN919.72 34 文献标识码:A 文章编号:1004 373X(2011)11 0135 04

IntelligentGreenhouseControlSystemBasedonWSN

JIANGYuan1,2,ZHENGYu li3

(1.JiangsuUniversityofScienceandTechnology,Zhenjiang212003,China;

2.NantongVocationalCollege,Nantong226007,China;3.LuoyangInstituteofScienceandTechnology,Luoyang471023,China)

Abstract:AnintelligentgreenhousecontrolsystembasedonembeddedsystemandWSNisdesignedinthisarticle.Itcol lectsdifferentkindsofenvironmentalparametersinthegreenhousebysensors,andthensendsthedatabacktocontroltermi nalthroughwirelesscommunicationnetwork.ThecontrolprograminterminaliscompiledinQttofulfilthegraphicalinter facedrawing,dataprocessing,databasemanaging,PIDcontrolcalculation,andcontrolofthewholegreenhouse.Testingre sultshowsthatthesystemwithfriendlyinterfaceiseasytooperateandhighlyautomatic,andwillsurelybringarosyapplica tionprospectandhighpromotionalvalue.

Keywords:intelligentgreenhouse;WSN;wirelessdataacquisition;ARM

0 引 言

智能大棚是基于嵌入式系统和无线传感器网络的自动控制系统,整个系统由无线监控节点、传感器、变频器和全GUI的人机控制终端等组成。各种传感器、语音呼叫和控制状态数据由安置在各个大棚里的监控节点来采集,再通过无线局域网传输到控制中心,计算机根据预先设定的数据,通过数据比较结合PID算法来精确控制各个控制终端。用户可以随时调整这些自动控制,以便让大棚始终处于一个最佳生长环境。1 系统设计方案

系统设计主要分为两个部分,即终端虚拟控制平台系统和大棚基站系统的设计,与传统的仪器相比,基于计算机的虚拟仪器的优势就是它可以方便地进行组网通信,实现连栋大棚的规模化管理,提高系统的灵活性。首先,系统通过大棚基站内的无线传感器节点对棚内的各个环境参数进行采集(如温度、湿度、光强、CO2浓度

等),然后经过数据处理,再发送给终端虚拟控制中心,终端再通过数据比较和自适应PID控制算法发出控制指令,大棚基站接到控制指令后,对棚内的外围电气设

备进行相应的控制,从而改变棚内的环境参数。如果在设定的时间内没有接到终端的控制指令,大棚基站则会通过与内部设定的环境参数的比较,对相应的电气设备进行控制操作,这种方法的好处是可以避免在终端维修或网络繁忙时出现数据遗失所造成的大棚基站失控。此外,终端和基站、基站和基站之间还可以进行语音呼叫,使终端用户可以随时和各棚内的工作人员进行联系,了解大棚基站的运作状况。其系统结构框图如图1所示。

图1 系统结构框图