2022年基于W的网络化温室大棚环境监测系统.docx

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1、精品学习资源基于 W5100的网络化温室大棚环境监测系统摘要：温室大棚正朝着自动化和智能化的方向进展；本文设计了基于 W5100的网络化温室大棚监测系统，系统由环境参数采集端和监控中心两部分 组成，采集终端以处理器LPC2129 为掌握核心，负责采集温室大棚内的环境信息，通过与监控中心服务端建立TCP 网络连接，把监测到的数据传送到监控中心的 PC机上进行显示，并备份到数据库Access2003 里进行历史数据查询和统计分析，从而摆脱了治理温室大棚监测在地理位置上的局限性；试验结果表明，利用 VC+6 o 开发的温度监测软件功能强大，能够实时动态的显示曲线、数据备份、系统设置、网络连接和数据统

2、计分析等功能，为讨论农作物的生长 供应强有力的数据支持；关键词：网络掌握器 W51 00；环境监测；温室大棚监测系统0 引言温室大棚是农业的重要组成部分，是解决菜篮子工程的重要工程之一，正朝着自动化和智能化的方向进展；农作物对生长环境中的温度、湿度以及光照都特殊敏锐，一旦温室大棚里的这些环境指标掌握不好就很简洁导致作物减 产，甚至病变死亡的情形；同时，长期以来温室大棚依靠人工治理，仍存在效率低、生产成本高、消耗人力资源等缺点；相伴着信息技术的推广，依靠运算机和通信科学的智能化治理势在必行；为实现温室大棚的信息化治理，采纳C S 架构设计了远程环境监测系统，客户端能将远程温室大棚里的实时环境信息

3、通过运算机网络传输到监控中心，监控中心的软件能够对这些数据进行处 理、显示、分析和统计等工作；随着农业科技的进展，以及国家对三农的的高度重视，特殊是国家2021农业国家一号文件颁发后；国家科技园、各大农业园区、农场等农业机构企业积极寻求在良种培养、节本降耗、节水浇灌、农机装备、新型肥药、疫病防 控、加工贮运、循环农业、海洋农业、农村民生等方面的高新技术，力求突破现存的农业技术瓶颈，真正实现现代化农业；浙江托普仪器有限公司和浙江高校合作积极响应科技兴农政策突出农业科技创新重点，研发出农业物联网智能掌握系统通过通过射频识别（rfid）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备等新型技术将

4、农业和互欢迎下载精品学习资源联网连接起来提大大提高了农业生产的工作效率和精细治理，防止了“瘦肉 精”、 “恶毒椒粉”、“红心鸭蛋”等问题的再次发生，保证了食品的安全和产量；目前此物联系统已在全国多家科技园、示范园区、农场、科研所、院校等区域胜利运行，技术稳固成熟，功能齐全；为在农业种植业、畜牧养殖业等领域的生产关键环节建立智能化掌握、信息化治理的现代农业工程供应了强有力的技术支持；物联网的实施将大大提高国家推动科技创新增强农产品的步伐；农业物联网将开启农业生产腾飞的新篇章；托普农业物联网核心产品均属于自有品牌，自主研发生产；托普农业物联网系统主要包括三个层次：感知层：采纳各种传感器（如温湿度、

5、光照、CO2、风向、风速、雨量、土壤温湿度等）猎取植物的各类信息；传输层：信息通过无线网络传输系统和信息路由设备传到掌握中心，各个节点可以自由配对、任意监控、互不干扰；应用层：依据 WSN猎取植物实时生长环境；图温湿度、光照参数等，收集各个节点的数据，进行储备和治理实现整个测试点的信息动态显示，并依据各类信息进行自动浇灌、施肥、喷药、降温补光等掌握、对反常信息进行自动报警；加装摄像头可以对每个大棚和整个园区进行实时监控；1、系统总体设计欢迎下载精品学习资源网络化温室大棚环境监测系统采纳CS 架构设计，由多个环境监测点和监控中心组成；系统总体结构如图l 所示；环境监测点主要负责通过传感器猎取温室

6、大棚内的温度、湿度和光强信 息，并将这些数据传送到监控中心；监控中心主要负责接收温度采集终端返回来的数据包，对数据包进行解包、处理、分析、显示和数据备份等功能；采纳VC+60 平台设计的监控软件具有动态曲线显示、系统设置、网络连接和历史查询等功能，该系统能为讨论农作物的生长供应强有力的数据支持；2 环境监测终端硬件设计环境监测点硬件主要包括嵌入式处理器LPC2129、网络掌握器 W5100、温湿度传感器 SHTll 、光强传感器 TSL2561 以及报警单元等模块组成；硬件结构如图 2 所示；2.1 处理器 LPC2129欢迎下载精品学习资源LPC2129是基于一个支持实时仿真和跟踪的1632

7、 位 ARM7 TDMI S 的微处理器，其结构是基于精简指令集运算机原理设计的，采纳流水线技术，处理和储备系统的全部部分都可连续工作，可实现高达60MHz工作频率，工作电压为 33 V，内核工作电压仅为 18V，大大降低了芯片的功耗；并带有256k 字节嵌入的高速 Flash 储备器， 128 位宽度的储备器接口和特殊的加速结构使32位代码能够在最大时钟速率下运行，多达 9 个外部中断，多个 32 位定时器、 4 路 loRADC；具有 2 个 16C550工业标准 UART、400 kHz 高速 12C 接口和 2 个 SPI接口；LPC2129 微处理器作为系统的核心，主要协作其他模块实

8、现对温度、湿度、光强的采集、网络数据通信和报警等工作；2.2 网络掌握器 W5100W5100是一款多功能的单片网络接口芯片，内部集成有101100M 以太网掌握器；由于 W5100内部集成了全硬件的、且经过多年验证的TCPIP 协议栈、以太网介质传输层 MAC和物理层 PHY，支持 TCP、UDP、IPv4 ， ICMP、ARP、IGMP和 PPPoE；同时 w5100内部仍集成有 16KB储备器用于数据传输；使用 W5100不需要考虑以太网的掌握，只需要进行简洁的端口Socket编程，所以在使用W5100的时候，可以在没有操作系统的平台上实现Internet连接；主要应用于高集成、高稳固、

9、高性能和低成本的嵌入式系统中；LPC2129与 W5100连接特别简洁，就像拜访外部储备器一样；W5100供应了3 种接口方式：直接并行总线、间接并行总线和SPI 总线；系统采纳的是SPI 接线方式，这种方式简洁，只需通过处理器的SPI 接口向 W5100发送各种指令即可；2.3 温湿度传感器温湿度传感器 SHTl 1 将温度感测、湿度感测、信号变换、 AID 转换和加热器等功能集成到一个芯片上，两个敏锐元件分别将湿度和温度转换成电信号，该电信号第一进入柔弱信号放大器进行放大，然后进入一个14 位的 AID 转换器，最终经过二线串行数字接口SCK和 DATA输出数字信号，支持 CRC传输校验，

10、传输牢靠性高；内部结构如图3 所示；出厂前，都会在恒湿或恒温环境巾欢迎下载精品学习资源进行校准，校准系数储备在校准寄存器中，在测量过程中，校准系数会自动校准来自传感器的信号；相对湿度测量范畴为0 100，精度为 35；温度测量范畴为一40 +120；C，精度为 0 5C，有测量精度高、响应速度快、接口简洁、低功耗等优点；处理器 LPC2129的 SCk和 DATA接口直接与 SHTl1 对应相接，就可获得传感器的温度和湿度信息，利用降低辨论率的方法提高测量速率，减小芯片的功耗，当测量和通信终止后，其自动转入低功耗模式；2.4 光强传感器TSL2561是 TAOS公司推出的其次代光强数字转换芯片

11、，用于将光照强度转换成数字信号输出，具有直接与12C 连接的接口，具有高速、低功耗、宽量程、可编程敏捷配置等优点； TSL2561内部连接一个光敏二极管 通道 0 和一个红外响应光敏二极管 通道 1 ；这个集成电路具有供应 20 位动态范畴内近适光响应的才能；两个集成的积分式AD 转换器，可将光敏电流转换成一个数字输出，并存入芯片内部通道 0 和通道 1 各自的寄存器中，数字输出表示测量每一个通道的光强；微处理器 LPC2129可直接通过 12C 总线协议拜访 TSL2561，只需将该总线的时钟线和数据线直接与TSL2561的 12C 总线的 SCL和 SDA线分别相连即可工作，读写其内部的

12、16 个寄存器的来实现对 TSL2561的掌握；3 软件设计环境监测客户端开机后第一进行初始化，然后主动与监测中心的服务端建立 TCP 网络连接；网络连接胜利后，猎取环境参数数据，依次分别猎取温度、湿度和光强传感器的输出值，再将这些数据与系统内预设的环境参数范畴作比较，假如某些参数超出设定的范畴就发出报警信号，让工作人员准时调整温室欢迎下载精品学习资源大棚内的对应环境参数，之后将这些数据打包并发送至监控中心的服务端，数据发送胜利后将连续进入循环；假如数据发送失败，就需要重新初始化程序， 直到与服务端建立连接 TCP连接后为止；软件流程图如图 4 所示；4、测试结果分析欢迎下载精品学习资源在 w

13、indows 操作系统环境下，利用 VC+6 0 编写温室大栅监控软件监控软件主要由温度、湿麈和光强度三个模块组成的；TCPServer 控件作为服务器建立与各温室大棚环境监渊客户端TCP连接将来自各监测终端数据包经过分析处理，通过 Teechart 控件绘制动态曲线直观显示出来；监控软件具有系统设置、网络连接、历史数据再现、数据统计等功能；通过温室大棚里的温度数据进行测试，采集到的数据曲线如图5 所示；曲线历史皴据在 2021-09-15 日 00： 002021-09-18 日 16：38：37 的历史值；对试验结果分析：在夜晚的时候温室大棚内的沮度会有明显的降低，到早上 10 点左右温度

14、又有明显的上升，一般在下午2 点左右温度达到最高；依据农作物对温度的影响就可以实行有效措施，掌握沮度在肯定的范畴之内；5 结论系统可以 24 小时实时感知沮室大棚内的温度、空气湿度和光照等信息，井通过运算机阿络发送到监控中心，从而摆脱了治理温室大棚监确环境参数在地 理位置上的局限性；该系统经过谢试工作稳固、监荫数据精确牢靠，对具有欢迎下载精品学习资源肯定规模的种植企业来说，能极大的降低劳动力成本，为讨论农作物的生长供应强有力的数据支持，进而转变温室大棚内部的环境适应作物更好生长；参考立棘：【1】薛琦，孙曼，张志台基于单片 m,AT89S51的沮撮度控朝位化工自动化夏外表 2021,377 ：66-69【2】2 刘沽 i祖 M 顾利基于 LPC2138的小墅足球机器人控觏幕统设计【月材造业自动化 2021，303 ：40_41【3】陈傅海，幕艟明低功耗温室无线测量节点的设计lJ 自动化外表，2021，3I5 ：65+68【4】栖明息桶鹏史旺旺基于 TSL2561的无线光强传寐器节点设计单片机与嵌人式系统应用， 201“6 ： 38_40【5 张星 f向军，文璃程基于 TCP fP 协议的无线远程温湿度监控系统【n 外表拄术与传巷器， 20210 ： 4446；欢迎下载