我国是农业大国，为了给农作物创造合适的生长环境，农业生产人员需实时关注各项环境指标是否正常，传统的人工现场监测已经无法满足现代农业的需求。基于物联网技术的温室大棚环境智能监控系统有效的解决了这一难题，本文就对此系统的设计进行深度解析，供各位新农人参考。

一、系统总体设计

 温室大棚环境智能监控系统通过在传统农业的基础上融合了物联网、信息化、自动化等技术，利用部署在大棚内的各类传感器节点采集土壤水分、温度、湿度、光照、CO2等环境信息，实现无线采集、无线传输、视频监控、异地监控等功能，不仅解放了劳动力，降低了生产成本，还能调节农作物产期，提高生产率。

 环境采集节点主要由环境传感器、控制器和WIFI模块所组成，其中常用的环境传感器包括光照度传感器、空气温湿度传感器及土壤温湿度传感器。控制器通过IIC协议与485协议等实现对数字传感器的数据采集，并通过UART口将数据转送给WIFI模块。WIFI模块、无线摄像头、移动终端等与WIFI基站建立连接，并由基站通过光纤将数据传输至监控中心的服务器，实现远程PC和移动终端的实时监测温室大棚内环境数据。

二、系统硬件设计

 系统的硬件设计主要包括无线网络覆盖及接入设计和环境采集节点设计。

1．无线网络覆盖及接入设计

 WIFI技术是近年出现的基于以太网的无线局域网技术，WIFI网络传输速率快，传播距离远，最大可以达到300米左右，在移动状态下，WIFI网络也能保持很好的传输特性，且十分易于系统后期扩展。智能WIFI基站配备了高功率天线，可以有效覆盖方圆200米内的范围，之内的环境采集节点、PC及移动终端可与其连接。同时基站具有Ping Watchdog功能，即通过设置一定时间内Ping 1至2个IP地址的方式来检测当前连接状态，当远程IP地址均Ping失败的时候，基站会执行失败动作，失败动作可配置为重启基站或重新建立WIFI连接，这一机制，有效保证了智能基站长期稳定工作。

2．环境采集节点设计

 环境采集节点由数据处理模块、数据采集模块及稳压电源模块组成。

 数据处理模块通常采用STM32F来实现，STM32F具有外围接口广、功耗低、串口资源丰富，抗干扰能力强及价格低廉的优势。STM32F工作频率可达72MHz，MHZ下的功耗仅为uA级别，有效保证了数据采集及处理的时效性，也方便SP706设计硬件看门狗电路。

 数据采集模块主要用于感知温室大棚内的环境信息，包括光照度传感器、空气温湿度传感器及土壤温湿度等传感器。我们对传感器的筛选建议是在满足精度的前提下，尽量选择低功耗的复合型传感器。

 稳压电源模块是为系统提供稳定的能量，通过在每个温室的配电箱内安装一个电源转换模块将220V的交流电压转换为24 V的直流电压再输人到节点，更高效安全。

三、系统软件设计

 温室大棚环境智能监控系统的软件设计包括对数据采集节点、监控中心及移动终端的设计：

1．数据采集节点设计

 数据采集节点运行于控制器中，主要实现环境数据的采集，数据的处理和数据的发送。系统上电后，首先进行软硬件环境初始化，读取节点位置信息编号后进人循环采集环境数据，时间节奏由中断来控制，一次触发中断进行一次数据采集，当采集60次数据后，进行环境数据的滑动平均滤波处理。

2．监控中心软件设计

 基于B／S架构的温室大棚环境智能监控系统运行于监控中心的服务器，采用C＃语言进行web应用程序开发。监测系统划分为四大功能模块，分别是实时数据监测模块、历史数据查询模块、设备安全预警模块及系统管理模块。

 1）实时数据监测：查询各测点的温度、湿度、光照、土壤温湿度等信息，并通过数字和曲线图的方式展现。

 2）历史数据查询：查看不同测点在某时间段内所采集的环境数据与统计信息，支持excel表格导出，方便园区工作人员管理。

 3）设备安全报警：系统分别针对不同环境因子设置相应的警戒线数值，一旦测点的监测数据超过警戒线，将生成报警记录。

 4）系统管理：主要对系统进行配置和管理，其中包括用户权限管理、数据信息维护管理（警戒线设置与节点初值设置）等。

3．移动终端软件设计

 基于C／S架构的移动终端软件，采用java语言开发。终端连接至园区WIFI网络或者移动流量网络下进行登录。园区工作人员可随时随地通过终端查看温室大棚环境信息，并设计有消息推送功能，当某一环境值超出预设值时，会立刻向手机发送报警推送，同时园区工作人员可以通过APP进行短信交流与消息的通知。

基于物联网技术的温室大棚环境智能监控系统引入WIFI无线通讯技术、多参数环境采集节点，简化了农业温室生产管理过程；通过WEB端系统及移动终端APP监测软件，使农业监测更加智能化、便捷化。(来源：恺易物联网)

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