基于无线传输的大棚监测系统

2019-12-23 02:03王国邦陈志斌林寿英
广东蚕业 2019年8期
关键词:环境参数串口温湿度

王国邦 郑 钊 陈志斌 林寿英

(福建农林大学机电工程学院 福建福州 350002)

我国是农业大国,农业自动化检测水平不断提高[1]。随着传感技术水平的不断发展,使得农业智能化检测水平不断提高,对农作物的生长环境参数的自动化检测得以实现[2]。本系统可以通过传感技术,由分布在大棚内的传感器检测环境参数,通过无线传输技术,将检测的数据发送给上位机,用户可以通过上位机监测界面查看大棚内的环境参数[3]。

1 系统的组成

基于无线传输的大棚监测系统组成的总体结构图如图1所示,本系统由电源模块、二氧化碳检测模块、光照强度模块、温湿度检测模块以及无线传输模块组成,以上位机ISeeZ 为监测核心,传感器采集的数据通过无线传输模块上传到上位机监测界面。

图1 系统结构框图

1.1 CO2 检测模块

CO2 检测模块采用新型红外检定技术对大棚内CO2 浓度进行测量,该传感器的反应速度快,采用485 通信方式,可以设置多个节点,避免局部检测产生误差。

接口说明如下:棕色电源正,黑色电源负,黄色485 –A,蓝色485 -B。

图2 二氧化碳传感器

1.2 温湿度检测模块

温湿度检测模块采用 SHT20 温湿度传感器,采用RS485 硬件接口(具有防雷设计),协议层兼容标准的工业Modbus-RTU 协议。接线说明同上,由两根电源线以及两根信号线组成。

图3 温湿度传感器

1.3 光照强度检测模块

下图所示变送器是一款高精度感光变送器,计量单位为Lux,范围0~200 000 。主要应用于农业大棚、花卉培养温室、农业大田等需要光照度监测的场合。接线说明同上,由两根电源线以及两根信号线组成。

图4 光照强度传感器

1.4 无线传输模块

本次采用两个HD-K811 L 模块(以下简称模块1 和模块2),模块1 是发射模块,将传感器检测的数据发送给接受模块2,模块1 的接口是RS485 类型,模块2 是接受模块,接口类型是USB,负责将发射模块的数据通过串口发送给电脑。

图5 模块1

图6 模块2

1.5 电源模块

本系统所用元器件的都支持宽电压运行,可采用12 VDC 开关电源,可通过端子排将开关电源的电源正和电源负引出来。

2 建立标签点

建立标签点实现传感器与上位机ISeeZ 的数据通信。在建立标签点之前,先通过串口助手进行传感器测试,并设置串口助手的参数。

2.1 串口测试

以温湿度传感器进行测试,传输协议采用modbus[4]。测试步骤如下,在发射指令窗口发送03 03 00 00 00 02 C5 E9,地址03,03 为读数据指令,读取数据起始寄存器地址0x0000 的两个16 位寄存器数据。在串口助手接收窗口会接受到如下指令:03 03 04 01 E7 01 09 A9 AE,从机地址03,返回4 个字节长度的数据,01 E7 为湿度值的高低字节,转换成十进制为487,即湿度实际值×10 ;01 09 为温度值的高低字节,转换成十进制为265,即温度实际值×10 。

2.2 建立标签点

在modbus 串口驱动上添加通道0、节点1 和内存块。通道0 设置波特率为9 600,8 位数据位,1 个停止位,节点1 的站点名为Node7,节点号为地址码,节点1 下的地址码均设置为7,冗余节点号与节点号一致。

在modbus 串口驱动里设置好传感器的参数后,再通过数据库管理器建立标签。

传感器标签分配表如下表所示。

表1 传感器标签分配表

3 人机界面

人机界面分为两个画面,画面一是登陆界面,用户名和密码设置为Admin,如图10所示,画面二是大棚环境的参数,分为3 个节点,每个节点均实时采集温度、湿度、光照强度以及二氧化碳浓度。

以下是登陆界面C 脚本,与系统设置的密码和账户进行比对,通过PicFun.ShowPicWindow 函数进入基于无线传输的大棚监测系统,当没有输入或者密码账户有错时,通过PicFun.ShowMessageBox 函数对用户进行提示。

图7 系统登录界面

图8 大棚环境参数

4 小结

基于无线传输的大棚监测系统可以通过分布在大棚内的传感器,采用无线传输的方式,将各个节点处采集的传感器传输给上位机,实现对大棚内的环境参数的自动化监测,用户通过上位机界面查看参数,进而采取相应的措施。

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