無線環境遠程監控系統
環境溫度、濕度、光照等參數在工農業生產和科學研究中是一種十分重要的數據,特別是在糧庫、溫室、大棚等環境中溫度、濕度、光照的測量和控制更為重要。傳統的基于有線通信系統的溫度、濕度、光照監測系統需要花費大量的人力物力鋪設線路,施工量大,安裝時間長,因此基于無線傳輸技術的環境參數監控系統勢在必行。
溫室具有如下特點:非線性、分布不均勻性、時變性、控制時延性、多變量耦合性等。由于作物本身生長活動使得溫室內部的環境處于熱平衡混沌狀態,因此不能按照傳統方法對其建模。執行機構的動作也不僅僅影響某一個因子,可能對溫室的溫度和濕度同時產生影響。總之,溫室溫度和濕度這兩個參數存在較強耦合性,溫度和濕度的變化會相互影響,它們和溫室環境控制的其他因子一起構成了一個包含多方面內容的復雜對象,對其實現精確控制有一定難度,需要系統多方面的有機配合。
1 系統總體設計
該系統運用STC單片機作為控制器件來采集溫度、濕度和光照信息。將采集到的數據送顯示電路顯示,同時與設定的數據進行比較,若超出設定的范圍,則進行聲光報警(設定值可以從鍵盤電路輸入),而且這些數據通過無線收發模塊送到下位PC機中,下位機利用LabVIEW軟件將各種信息以網頁的形式發布到Internet上,上位機只要輸入下位機發布時網址就可以監測,而且還可以通過界面進行實時的控制,以致能夠實現管理的完全智能化。圖1給出了無線網絡中的2個節點的實現框圖,在這個基礎上給單片機編址可以擴展多個節點,實現多機通訊,從而實現大面積的覆蓋網絡。
2 硬件部分
2.1 溫度和濕度采集電路
溫濕度傳感器采用Sensirion公司推出的一款數字溫濕度傳感器SHTl5。該器件主要特點如下:高度集成,將溫度感測、濕度感測、信號變換、A/D轉換和加熱器等功能集成到一個芯片上;提供二線數字串行接口SCK和DATA,接口簡單,支持CRC傳輸校驗,傳輸可靠性高;測量精度可編程調節,內置A/D轉換器(分辨率為8~12位,可以通過對芯片內部寄存器編程來選擇);測量精確度高,由于同時集成溫濕度傳感器,可以提供溫度補償的濕度測量值;封裝尺寸超小,測量和通信結束后,自動轉入低功耗模式;高可靠性,采用CMOSens工藝,測量時可將感測頭完全浸于水中。該器件與控制器的典型接法如圖2所示。
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