基于無線傳感器網絡的智能大棚控制系統(tǒng)

摘要：給出了一種基于嵌入式系統(tǒng)和無線傳感器網絡的智能大棚控制系統(tǒng)的設計方法，該方法通過傳感器對系統(tǒng)內的各種環(huán)境參數進行采集，并由無線通信網絡將數據傳回控制終端。控制終端由Qt編寫，能完成圖形界面繪制、數據處理、數據庫管理和PID控制計算，以及整個智能大棚系統(tǒng)的運行。運行結果表明，該系統(tǒng)人機界面良好、操作簡便、自動化程度高，具有良好的應用前景和推廣價值。
關鍵詞：智能大棚；無線傳感器網絡；無線數據采集；ARM

0 引言
智能大棚是基于嵌入式系統(tǒng)和無線傳感器網絡的自動控制系統(tǒng)，整個系統(tǒng)由無線監(jiān)控節(jié)點、傳感器、變頻器和全GUI的人機控制終端等組成。各種傳感器、語音呼叫和控制狀態(tài)數據由安置在各個大棚里的監(jiān)控節(jié)點來采集，再通過無線局域網傳輸到控制中心，計算機根據預先設定的數據，通過數據比較結合PID算法來精確控制各個控制終端。用戶可以隨時調整這些自動控制，以便讓大棚始終處于一個最佳生長環(huán)境。

1 系統(tǒng)設計方案
系統(tǒng)設計主要分為兩個部分，即終端虛擬控制平臺系統(tǒng)和大棚基站系統(tǒng)的設計，與傳統(tǒng)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行組網通信，實現連棟大棚的規(guī)?；芾恚岣呦到y(tǒng)的靈活性。首先，系統(tǒng)通過大棚基站內的無線傳感器節(jié)點對棚內的各個環(huán)境參數進行采集(如溫度、濕度、光強、CO2濃度等)，然后經過數據處理，再發(fā)送給終端虛擬控制中心，終端再通過數據比較和自適應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。如果在設定的時間內沒有接到終端的控制指令，大棚基站則會通過與內部設定的環(huán)境參數的比較，對相應的電氣設備進行控制操作，這種方法的好處是可以避免在終端維修或網絡繁忙時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行語音呼叫，使終端用戶可以隨時和各棚內的工作人員進行聯(lián)系，了解大棚基站的運作狀況。其系統(tǒng)結構框圖如圖1所示。

2 系統(tǒng)硬件設計
系統(tǒng)監(jiān)控主要由大棚基站和PC終端機兩部分組成，PC機終端是整個系統(tǒng)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(tǒng)專家發(fā)出最合理的參數設置和控制指令。大棚基站通過無線傳感器網絡節(jié)點進行數據采集，并與PC機終端所設定的參數進行比較，從而對外圍電氣設備進行控制，以改變棚內的環(huán)境，使棚內達到一個最佳的生長環(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。