基于ZigBee无线传感器网络技术的双孢菇生长环境监测系统的设计.docx

基于ZigBee无线传感器网络技术的双孢菇生长环境监测系统的设计
一、引言
随着人们对健康意识的不断提高，对于有机食品的需求也越来越大。而双孢菇是有机食品中的重要种类之一。双孢菇的生长环境对于其品质和产量具有重要影响。而使用传统的生长方法，难以对双孢菇的生长环境进行实时监测和控制，因此需要一种高效的监测系统。本文提出了一种基于ZigBee无线传感器网络技术的双孢菇生长环境监测系统，旨在实时监测双孢菇的生长环境，提高双孢菇的品质和产量。
二、研究背景
目前，双孢菇栽培的主要方式包括袋栽和蘑菇棚栽培。袋栽是将香菇菌种培养在塑料袋中，利用光照、温度等因素控制其生长。蘑菇棚栽培是在室内的蘑菇棚中培养香菇，需要控制相对湿度、氧气浓度、CO2浓度等因素。传统的监测方法包括人工检测和固定的监测设备，但这些方法均存在着实时性差、费用高等局限。
因此，采用无线传感器网络技术进行实时监测，可以解决传统方法的一些问题，同时也可以在双孢菇生长的过程中对生长环境进行实时控制，提高品质和产量。
三、系统设计
1.系统框架设计
本系统采用ZigBee无线传感器网络技术进行设计。在一个双孢菇生长环境中，我们需要监测的因素包括：空气温度，空气湿度，CO2浓度，氧气浓度，光照度，土壤温度，土壤湿度，PH值，等。
如图一所示，系统分为生长环境部分和监测调控部分两个模块。生长环境部分包括双孢菇的生长所需设施，如袋栽或者蘑菇棚。监测调控部分由传感器和控制节点组成，控制节点将传感器收集到的数据发送到样机，样机通过串口将数据发送到电脑端，电脑端进行数据处理和存储，并通过显示屏实现图形化的数据展示和远程控制。
(图一：系统框架设计)
2.传感器选择和布置
针对双孢菇的生长环境，我们选用了空气温度、空气湿度、CO2浓度、氧气浓度、光照度、土壤温度、土壤湿度、PH值等传感器来进行监测。这些传感器分布在整个双孢菇生长环境中，通过ZigBee无线传感器网络技术与控制节点进行通讯。
3.控制节点的设计
控制节点包括单片机、无线模块、电源和其他外设。其中单片机采用STM32处理器，实现对传感器采集数据的处理和无线通讯控制；无线模块则选用了CC2530芯片，用于与传感器通信和与样机进行无线通信。控制节点还包括了电源管理电路，保证节点长期稳定运行。
4.样机和上位机的设计
样机由单片机、LCD显示屏和无线模块组成，用于接收控制节点发送的数据，并通过串口将数据传输到电脑端；上位机则是用于数据处理和存储，以及对双孢菇生长环境进行远程控制。电脑上安装了对应的软件，通过串口将或无线传感器网络技术与样机进行通信和远程控制。
四、系统测试
我们使用该系统对潮湿环境下的双孢菇进行实时监测，监测结果显示，在恰当的温湿度和CO2浓度下，双孢菇的生长速度和质量都有了明显提升，证明了该系统的有效性和实用性。
五、结论
本文提出了一种基于ZigBee无线传感器网络技术的双孢菇生长环境监测系统，旨在实时监测双孢菇的生长环境，提高双孢菇的品质和产量。该系统采用了传感器网络技术、智能控制和无线通信等先进技术，实现了对双孢菇生长环境的实时监测和控制，为双孢菇的生长和培育提供了有效的手段和保障。