农业网络论文：农业无线勘测的网络体系策划范文

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作者：李世荣陈永智廖惜春单位：五邑大学信息工程学院

系统的结构及工作原理

1系统硬件组成

本文设计的基于STR-30组成的实时监控系统如图1所示.其中无线传感器网络节点电路以STC12C5A60S2单片机为控制核心，由多个节点组成分布式无线传感器网络.网络的数据枢纽是本系统的汇聚节点(sink).无线传感器节点硬件电路结构如图2所示，其核心是微处理器.数据采集端配有温度、湿度、光照、CO2、土壤水分以及pH值测量等传感器组，还配有无线数据传输模块、通信接口以及外部存储器等.另外，系统还预留了重金属检测等传感器接口（图2中未标出）.每个节点的微处理器根据自带传感器模块提供的数据时序，实时进行数据采集、分析处理、传输和接收远程控制信息.当某一节点所带传感器检测到的某参数指标超标时，该节点将自动发出告警信号.

汇聚节点与PC机连接，可接收来自各节点的信息，能及时发现并确定发出信息的节点所在的位置，将各传感器的数据按照预定的协议发送到PC，由PC将数据实时存储和显示，并根据接收到的实时数据与预置参数进行比较以判断被检测区域作物的生长环境是否达标，也可根据需要对某节点的工作状态或参数作相应调整.此外，系统还可根据实际情况，自动或人工对全部(或部分)节点进行参数指标的修改，如夏天和冬天温度不同.本系统还可加入自动控制模块，如自动灌溉、控温或排风等模块.

2无线数据通信模块

本系统STR-30型微功耗无线数据传输模块工作于ISM频段，无需申请频点，具有多信道、多速率、传输距离远、高抗干扰能力和低误码率等优点.STR-30的引脚功能说明如表1所示.

3传感器模块接口电路

各节点硬件电路如图3所示.其中微处理器（STC1）是数据处理与I/O口的控制核心，外围主要接口与各传感器通过串行通信接口（RS232）与无线通信模块相连接，该接口也可用于调试及程序下载.本系统还预留了一定的外围I/O接口，以便扩展其他传感器或自动控制模块.系统中，空气温湿度传感器、土壤温湿度传感器、光照强度传感器、CO2浓度传感器等模块的输出量均为数字量，pH值数据为模拟量.

系统软件设计

系统软件由传感器节点驱动程序、网络路由驱动程序以及PC通信、数据处理等程序组成.各节点传感器采集的相关数据通过无线模块STR-30与PC控制终端进行通信，终端能及时准确地处理并显示各节点的数据，同时也能对各节点进行相关控制操作.

本文仅以传感器节点驱动程序的软件设计为例，其主程序流程如图4所示.传感器节点驱动程序主要完成数据的采集处理以及与PC终端进行通信、工作状态的调整等功能.系统接收终端（PC）数据处理及显示界面的软件设计是基于MFC开发的.主要功能是通过驱动汇聚节点，实现与各传感器节点之间的全双工无线电通信，接收、存储、查询、实时显示数据，查看各节点传感器的工作状态，设定各节点传感器参数指标以及当某一节点数据超标时触发告警等.

系统测试

系统测试主要包括下位机节点的测试和上位机控制终端的测试，其中下位机各节点的测试可以通过观察上位机的数据直接知道.系统的调试主要是各传感器模块的调试以及上位机软件的调试，上位机的测试主要是各功能模块的测试.经实地测试，节点间的通信距离在开阔的视野范围内可达到600m左右，且能稳定地收发数据.系统上位机的界面效果图如图5所示. 设定各节点传感器参数指标、查看历史记录以及某一节点数据超标时的告警信息等实际测试结果图拼接如图6所示.各类数据都可以实时记录在SQL数据库中以便备查.

结论

本系统运用了单片机控制技术、传感器网络技术、无线数据传输技术和农用传感器数据分析处理技术等，可实现对大型农场、蔬菜大棚、森林、水产养殖等的智能监控.系统实验结果表明，其通信距离可以达到约600m，既能准确实现空气温湿度、土壤温湿度、光照强度、CO2浓度等数据的采集，又能实现与终端的交互式通信、工作状态的自动调整、数据的保存查询、各传感器数据和提示信息的显示等功能.本系统将无线传感器网络与现代智慧（精准）农业中所用的传感器结合，用于现代大型农业的生产管理过程，在一定程度上实现了农业大棚种植、仓库管理等的无线远程监控，确保了农产品质量可监控、可追溯，为农产品质量监控和生产管理提供了有力的技术支持.