温室大棚的无线自动控制灌溉系统设计与实现

自动化控制・Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　温室大棚的无线自动控制灌溉系统设计与实现　文／杜佳豪王筱雨高原周锋　ＺｉｇＢｅｅ２００７协议栈的模板。本系统采用２．４ＧＨｚ　为了满足温室大棚节水灌溉　的迫切需求，本文设计了一种基　的标准无线频段，信号稳定，抗干扰能力强。　于ＺｉｇＢｅｅ的自动控制灌溉系统。　该系统用湿度传感器采集数据，　用ＺｉｇＢｅｅ实现无线采集、发送、　接收等工作。如果温室大棚内湿　度低于作物所需时，自动进行灌　溉，可以有效地对作物的生长进　４管理系统流程设计　灌溉系统的主程序结构如图２所示。系统　主程序主要实现控制算法编程，协调器、路由　器、控制节点相关程序由ｃ语言编程，主要　行监控。　是ＺｉｇＢｅｅ协议的移植，实现控制命令的发送、　接收和执行。传感器节点采集土壤湿度数据，　并将这些数据发送给协调器，协调器再发送给　【关键词】温室灌溉ＺｉｇＢｅｅ无线　管理平台，然后与设定值进行比较，若超出湿　度闽值，给出对应的控制信号，控制信号经协　调器、路由器，传送给控制节点，驱动相关控　１引言　制设备，从而实现对灌溉系统的自动控制。　目前大部分温室大棚主要采用传统粗放　５系统测试　灌溉方式，水资源利用效率低，并且很难保证　本系统在当地温室大棚内进行了初步试　合理准确地调节土壤湿度。因此，采用先进的　验，该温室大棚采用地面固定式滴灌系统，每　无线自动化控制技术实施精准灌溉，能够有效　块地采用一主管加多支管的梳状输配水管网，　地提高灌溉准确度和提高水的利用率。随着物　本系统将灌溉阀门安装于主管道末端，每个灌　联网技术的发展，无线网络技术逐渐运用到远　溉阀门通过电缆与一个控制节点相连接，并由　程控制领域。　该控制节点控制该温室的灌溉策略的执行。温　２系统整体框架设计　室大棚一共布置了２４个设备，其中１个协调　器节点，４个路由节点，４个控制节点，１５个　整个系统网络主要由终端节点，主节点，　监测节点。系统具有与一阶惯性系统相似的响　上位机组成。终端节点与ＹＬ．６９土壤湿度传　应特性，表明系统的稳定性很好，系统运行　感器相连，主要接收传感器采集到的数据，并　５６ｍｉｎ即能将温室内土壤湿度由３０％提高到　且存储和发送数据。主节点也就是协调器节点，　设定的５６％，系统超调量ｓ　８％。而一般果蔬　可以修改ＺｉｇＢｅｅ协议栈让更多的终端节点寻　类植物对水分的胁迫的忍耐时间至少在１ｈ以　址加入，它主要负责转发终端节点接收到的数　上，可见本系统可以满足现代农业技术的要求。　据到上位机。上位机主要负责数据的接收、处　理和显示。将终端节点放在待测地点采集土壤　６结论　湿度，让协调器节点与上位机相连。当打开上　本文设计了温室大棚自动控制灌溉系统，　位机自动控制灌溉系统界面时，通过上位机界　采用８０５１单片机内核的无线频射芯片ＣＣ２５３０　面的对话框来修改土壤湿度阈值等参数，协调　和土壤湿度传感器ＹＬ．６９组成网络节点。本　器开始工作，初始化网络配置。每一个子网络　文给出了无线湿度系统各模块的设计方案，并　都通过寻址加入到协调器上来，此时终端节点　对整个系统进行了实地测试。测试证明，系统　加入到网络，并采集传输数据。　具有良好的稳定性，并能满足不同蔬菜不同时　３主节点和终端节点硬件设计　期灌溉的需要。　主节点和终端节点的硬件结构上都是一　参考文献　样的，硬件框图如图１所示。它们不参与数　［１］程文锋，杨祥龙，王立人等．ＰＬＣ和触摸　据采集，只是对传感器采集到的数据进行记　屏在自动喷灌控制器中的应用　．农机　录和传输以及接收。此硬件系统的核心模块　化研究，２００９，３１（０５）：１２８—１　３１．　为美国ＴＩ公司的ＣＣ２５３０，此芯片具有基于　［２］薛艳亮，胡建萍，王江柱．基于分布式编　・项目来源：盐城工学院大学生创新创业项目（２０１６０２０）；盐城工学院２０１６实验室开放项目。　１４２・电子技术与软件工程Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆Ｓｏｆｔｗａｒｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　图１：ＺｉｇＢｅｅ硬件模块框图　协调器接收并　发邀控制命令　路由器接收并　发送控制命令　控制节点接　收控制命令　溉嘶　驱动殴鍪　台拄制决策　并发送控制　命令　图２：管理系统主程序　址机制的ＺｉｇＢｅｅ组网技术研究…，杭州　电子科技大学学报，２００８，２８（０２）：３３—３６．　作者简介　杜佳豪（１　９９６一），男，江苏省南通市人。盐城　工学院本科生。主要研究方向为信号与信息处　理。　王筱雨（１９９５一），男，江苏省盐城市人。盐城　工学院本科生。主要研究方向为信号与信息处　理。　高原（１９９６－），男，江苏省徐州市人。盐城工　学院本科生。主要研究方向为信号与信息处理　周锋（１　９８１－），男，江苏省盐城市人。盐城工　学院信息工程学院，博士在读，讲师。主要研　究方向为信号与信息处理、图像与语音信号处　理等。　作者单位　盐城工学院信息工程学院　江苏省盐城市　２２４０５１