基于 WIFI 的智能温室监控系统设计.pdf

2011年2月农机化研究第2期

基于WIFI的智能温室监控系统设计

马增炜，马锦儒，李亚敏

(河北农业大学机电工程学院人工智能研究中心，河北保定071001)

摘要:设计了一套以集成了WIFI功能和ARM内核的SoC芯片GS1010为核心的智能温室环境控制系统，实现
了通过无线网络对智能温室内温湿度光照和浓度的监测与调控监控系统将采集到的数据进行汇总显
、CO2。、
示和记录，自动生成数据库，实现了温室设备的自动控制和远程遥控。整个系统操作简单，经济适用，控制精度
完全达到要求，并且接线灵活，方便与现有的有线以太网络整合。
关键词:智能温室;监测;控制;WIFI;GS1010
中图分类号:TP274+．2;S126文献标识码:A文章编号:1003－188X(2011)02－0154－04

离为76～122m，方便与现有的有线以太网整合，组网
0引言［］
的成本更低1。WIFI设备使用的频段为2．4～2．4835GHz
目前，我国传统农业处于向优质、高效和高产的的免许可频段，在频率资源上不存在限制，因此使用
现代化农业转化过程中，温室栽培体现了现代农业发成本低廉也成为了WIFI技术的又一大优势。通常将
展的方向。依靠先进的科学技术，对温室内的环境因AP称为网络桥接器或接入点，将能搜索到WIFI网络
素进行监测和控制，才能给温室内的作物提供最佳的的地方称为热点区域，任何一个装有无线网卡的终端
生长环境，而现在的温室控制系统大多是PLC温室控进入WIFI覆盖区域均可以通过AP来无线高速接入
制和现场总线控制，这些系统存在操作不方便、接线英特网。与目前国内已经比较普及的802．15．4标准
不灵活和成本过高等缺点。为此，设计了基于WIFI和ZigBee网络比较，WIFI是更成熟的技术，在设备互
的智能温室控制系统，传感器系统采集系统参量与需操作上具备明显优势。
要的参量值进行对照，并采用相应的算法进行计算后
2系统总体设计
输出，对加热系统、降温系统、加湿系统、通风系统、光
照系统和二氧化碳喷施系统等进行控制。温室控制以GS1010模块为核心，组成温度采集和控制操
系统以上位机作为监控系统，上位机与下位机采用无作的终端，用于温度和湿度等数据的采集、存储和传
线连接，从而实现更灵活的接线。监控系统将采集到送，并执行控制指令。下位机传感器系统采集系统控
的数据进行汇总、显示和记录，自动生成数据库，实现制的参量，对数据进行处理后输出控制信号到执行
了温室设备的自动控制和远程遥控。器。以PC机为上位机，负责对各终端机采集到的温
度数据进行汇总和分析，发送控制指令。用户可以直
1WIFI介绍
接通过上位机设定下位机的控制参数，如图1所示。
WIFI(WirelessFidelity)技术即IEEE/802．11协
议，WIFI无线网络是由AP(AccessPoint)和无线网卡
组成的无线网络，组网方式较为简单，主要技术优点
是无线接入、高速传输以及传输距离远。其中，IEEE
802．11a与IEEE802．11g的最高速度为54Mbps，在开
放性区域通讯距离可达305m，在封闭性区域通讯距

收稿日期:2010－04－13
作者简介:马增炜(1983－)，男，河北邯郸人，在读硕士研究生，(E－
mail)[e-mail]。
通讯作者:李亚敏(1958－)，男，河北保定人，教授，博士，(E－mail)
[e-mail]。图1系统结构

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2011年2月农机化研究第2期

3%RH(温度在25℃)，±5%RH(温度在0～50℃)，
3系统硬件设计及原理
可以替代SHT10和SHT11。接线如图3所示。
系统硬件以GS1010低功耗模块为核心，包括基
本供电电路、人机接口部分、传感器采集部分以及输
出控制部分，基本结构如图2所示。

图3DHT21接线图
3．3光照采集模块
光照传感器选用on9658，它是一个光电集成传感
器，暗电流小，低照度响应，灵敏度高，电流随光照度
图2温度控制器硬件框图
增强呈线性变化;内置双敏感元接收器，自动衰减近
3．1系统核心模块
红外，光谱响应接近人眼函数曲线;内置微信号CMOS
系统以GainSpain公司设计的SoC芯片GS1010
放大器、高精度电压源和修正电路，输出电流大，工作
为核心，包含一个802．11射频前端、媒体控制器
电压范围宽，温度稳定性好;可选光学纳米材料封装，
(MAC)和基带处理器、片上FLASH、片上SRAM以及
可见光透过，紫外线截止，近红外相对衰减，增强了光
1个ARM核处理器。为了加快进度，设计采用成都无
学滤波效果。典型入射波长为λ=520nm，可见光范
线龙通讯科技有限公司设计的GS1010低功耗模块，p
围内高