基于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的智能大棚控制系統

摘要：給出了一種基于嵌入式系統和無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的智能大棚控制系統的設計方法，該方法通過(guò)傳感器對系統內的各種環(huán)境參數進(jìn)行采集，并由無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )將數據傳回控制終端?？刂平K端由Qt編寫(xiě)，能完成圖形界面繪制、數據處理、數據庫管理和PID控制計算，以及整個(gè)智能大棚系統的運行。運行結果表明，該系統人機界面良好、操作簡(jiǎn)便、自動(dòng)化程度高，具有良好的應用前景和推廣價(jià)值。
關(guān)鍵詞：智能大棚；無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )；無(wú)線(xiàn)數據采集；ARM

0 引言
智能大棚是基于嵌入式系統和無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的自動(dòng)控制系統，整個(gè)系統由無(wú)線(xiàn)監控節點(diǎn)、傳感器、變頻器和全GUI的人機控制終端等組成。各種傳感器、語(yǔ)音呼叫和控制狀態(tài)數據由安置在各個(gè)大棚里的監控節點(diǎn)來(lái)采集，再通過(guò)無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)傳輸到控制中心，計算機根據預先設定的數據，通過(guò)數據比較結合PID算法來(lái)精確控制各個(gè)控制終端。用戶(hù)可以隨時(shí)調整這些自動(dòng)控制，以便讓大棚始終處于一個(gè)最佳生長(cháng)環(huán)境。

1 系統設計方案
系統設計主要分為兩個(gè)部分，即終端虛擬控制平臺系統和大棚基站系統的設計，與傳統的儀器相比，基于計算機的虛擬儀器的優(yōu)勢就是它可以方便地進(jìn)行組網(wǎng)通信，實(shí)現連棟大棚的規?；芾?，提高系統的靈活性。首先，系統通過(guò)大棚基站內的無(wú)線(xiàn)傳感器節點(diǎn)對棚內的各個(gè)環(huán)境參數進(jìn)行采集(如溫度、濕度、光強、CO2濃度等)，然后經(jīng)過(guò)數據處理，再發(fā)送給終端虛擬控制中心，終端再通過(guò)數據比較和自適應PID控制算法發(fā)出控制指令，大棚基站接到控制指令后，對棚內的外圍電氣設備進(jìn)行相應的控制，從而改變棚內的環(huán)境參數。如果在設定的時(shí)間內沒(méi)有接到終端的控制指令，大棚基站則會(huì )通過(guò)與內部設定的環(huán)境參數的比較，對相應的電氣設備進(jìn)行控制操作，這種方法的好處是可以避免在終端維修或網(wǎng)絡(luò )繁忙時(shí)出現數據遺失所造成的大棚基站失控。此外，終端和基站、基站和基站之間還可以進(jìn)行語(yǔ)音呼叫，使終端用戶(hù)可以隨時(shí)和各棚內的工作人員進(jìn)行聯(lián)系，了解大棚基站的運作狀況。其系統結構框圖如圖1所示。

2 系統硬件設計
系統監控主要由大棚基站和PC終端機兩部分組成，PC機終端是整個(gè)系統的數據管理和控制決策中心，根據棚內的具體參數，由終端系統專(zhuān)家發(fā)出最合理的參數設置和控制指令。大棚基站通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)進(jìn)行數據采集，并與PC機終端所設定的參數進(jìn)行比較，從而對外圍電氣設備進(jìn)行控制，以改變棚內的環(huán)境，使棚內達到一個(gè)最佳的生長(cháng)環(huán)境，并把棚內的環(huán)境參數、電氣設備的狀態(tài)反饋給PC機終端。