温室大棚数据通信与监控技术研究(精品).docx
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1、温室大棚数据通信与监控技术研究摘要:为了调节合适蔬菜、水果生长的温室大棚温度、湿度以及二氧化碳含量等环境参数,设计开发了基于电力线通信的环境参数监控系统。将每个温室大棚设为分节点,通过STM32芯片采集各个物理量参数后,再通过FSK调制信号使用供电线路上传送给总节点后,232串口通信传输到PC机,实现了对温室大棚的实时监控。该系统硬件由电力载波模块、STM32、MX232、DHT11温湿度传感器等组成,实验结果表明,系统能够实现多个点的数据传输,运行可靠。关键词:电力载波;温室大棚;FSK;串口通信我国是一个农业大国,温室大棚面积占世界第一,但对温室环境因子调控的不完善,限制了温室高效化优势的
2、发挥,造成温室栽培的智能化程度非常低1-2。因而,为了实现高效农业生产的智能化程度,我们需要研发出成本低、易操作、便于维护的智能监控系统,科学合理地调节大棚内温度、湿度以及二氧化碳的含量,使大棚内的环境有利于蔬菜、水果生长,以到达低投入、高产出、高回报的效果3。本次研究项目主要是采用了一种网格化自动监测的方案,在蔬菜大棚中装置一定量、多个电力载波调制解调及节点监控模块,通过各种特定的传感器对大棚中各项指标进行检测,并通过串口将数据传输到PC端,通过系统自动比对PC端采集数据和设定值,能够判定蔬菜大棚中的环境状态。单片机控制继电器、通风电机、开帘、闭帘电机等装置运行,自动完成大棚中环境参数的闭环
3、控制。1总体构造设计电力载波部分由多个ARM控制的KQ-330电力载波调制解调模块组成,各个节点监控模块采集到的数据传输到总调制解调模块,最终经过串口回到上位PC端,以此实现了PC端与蔬菜大棚中的各分节点监控平台通信与数据传输。节点监控模块的主控制板采用STM32单片机作为处理器,是整个系统的核心,负责控制其它各个端口。节点采集模块由两大部分组成:与ARM连接的各种传感器,负责采集土壤状况、温湿度、光照强度、雨量大小以及二氧化碳浓度。与ARM连接的执行机构:加热继电器、通风、开帘电动机、闭帘电动机等。2硬件设计2.1FSK电力载波通讯模块低压电力线载波通信是指利用已有的低压配电网作为传输媒介,
4、来实现数据信息的传递和交换的一种通信技术4-5。它最大的优点是能够利用已建成的低压配电网,而不必建设新的通信网络,具有覆盖范围广和连接方便等特点6-8。该系统通过电力载波通讯模块以低压电线作为信号数据传输的媒介,并采用FSK调制方式。2.1.1电力线通信技术此系统的电力通信模块调制采用FSKFrequency-shiftkeying频移键控调制方式,它是利用基带数字信号离散取值特点去键控载波频率来传递信息的一种数字调制技术。2FSK通信技术的工作原理是通过载波频率来传送数字消息的,即用所传送的数字消息对载波频率进行控制。数字调频原理上可以通过模拟调频法实现,它有两种调制方法:1利用矩形脉冲序列
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