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        基于無線傳輸?shù)拇笈锉O(jiān)測(cè)系統(tǒng)

        2019-12-23 02:03:48王國(guó)邦陳志斌林壽英
        廣東蠶業(yè) 2019年8期
        關(guān)鍵詞:環(huán)境參數(shù)溫濕度串口

        王國(guó)邦 鄭 釗 陳志斌 林壽英

        (福建農(nóng)林大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 福建福州 350002)

        我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó),農(nóng)業(yè)自動(dòng)化檢測(cè)水平不斷提高[1]。隨著傳感技術(shù)水平的不斷發(fā)展,使得農(nóng)業(yè)智能化檢測(cè)水平不斷提高,對(duì)農(nóng)作物的生長(zhǎng)環(huán)境參數(shù)的自動(dòng)化檢測(cè)得以實(shí)現(xiàn)[2]。本系統(tǒng)可以通過傳感技術(shù),由分布在大棚內(nèi)的傳感器檢測(cè)環(huán)境參數(shù),通過無線傳輸技術(shù),將檢測(cè)的數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機(jī),用戶可以通過上位機(jī)監(jiān)測(cè)界面查看大棚內(nèi)的環(huán)境參數(shù)[3]。

        1 系統(tǒng)的組成

        基于無線傳輸?shù)拇笈锉O(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成的總體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示,本系統(tǒng)由電源模塊、二氧化碳檢測(cè)模塊、光照強(qiáng)度模塊、溫濕度檢測(cè)模塊以及無線傳輸模塊組成,以上位機(jī)ISeeZ 為監(jiān)測(cè)核心,傳感器采集的數(shù)據(jù)通過無線傳輸模塊上傳到上位機(jī)監(jiān)測(cè)界面。

        圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

        1.1 CO2 檢測(cè)模塊

        CO2 檢測(cè)模塊采用新型紅外檢定技術(shù)對(duì)大棚內(nèi)CO2 濃度進(jìn)行測(cè)量,該傳感器的反應(yīng)速度快,采用485 通信方式,可以設(shè)置多個(gè)節(jié)點(diǎn),避免局部檢測(cè)產(chǎn)生誤差。

        接口說明如下:棕色電源正,黑色電源負(fù),黃色485 –A,藍(lán)色485 -B。

        圖2 二氧化碳傳感器

        1.2 溫濕度檢測(cè)模塊

        溫濕度檢測(cè)模塊采用 SHT20 溫濕度傳感器,采用RS485 硬件接口(具有防雷設(shè)計(jì)),協(xié)議層兼容標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)Modbus-RTU 協(xié)議。接線說明同上,由兩根電源線以及兩根信號(hào)線組成。

        圖3 溫濕度傳感器

        1.3 光照強(qiáng)度檢測(cè)模塊

        下圖所示變送器是一款高精度感光變送器,計(jì)量單位為L(zhǎng)ux,范圍0~200 000 。主要應(yīng)用于農(nóng)業(yè)大棚、花卉培養(yǎng)溫室、農(nóng)業(yè)大田等需要光照度監(jiān)測(cè)的場(chǎng)合。接線說明同上,由兩根電源線以及兩根信號(hào)線組成。

        圖4 光照強(qiáng)度傳感器

        1.4 無線傳輸模塊

        本次采用兩個(gè)HD-K811 L 模塊(以下簡(jiǎn)稱模塊1 和模塊2),模塊1 是發(fā)射模塊,將傳感器檢測(cè)的數(shù)據(jù)發(fā)送給接受模塊2,模塊1 的接口是RS485 類型,模塊2 是接受模塊,接口類型是USB,負(fù)責(zé)將發(fā)射模塊的數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送給電腦。

        圖5 模塊1

        圖6 模塊2

        1.5 電源模塊

        本系統(tǒng)所用元器件的都支持寬電壓運(yùn)行,可采用12 VDC 開關(guān)電源,可通過端子排將開關(guān)電源的電源正和電源負(fù)引出來。

        2 建立標(biāo)簽點(diǎn)

        建立標(biāo)簽點(diǎn)實(shí)現(xiàn)傳感器與上位機(jī)ISeeZ 的數(shù)據(jù)通信。在建立標(biāo)簽點(diǎn)之前,先通過串口助手進(jìn)行傳感器測(cè)試,并設(shè)置串口助手的參數(shù)。

        2.1 串口測(cè)試

        以溫濕度傳感器進(jìn)行測(cè)試,傳輸協(xié)議采用modbus[4]。測(cè)試步驟如下,在發(fā)射指令窗口發(fā)送03 03 00 00 00 02 C5 E9,地址03,03 為讀數(shù)據(jù)指令,讀取數(shù)據(jù)起始寄存器地址0x0000 的兩個(gè)16 位寄存器數(shù)據(jù)。在串口助手接收窗口會(huì)接受到如下指令:03 03 04 01 E7 01 09 A9 AE,從機(jī)地址03,返回4 個(gè)字節(jié)長(zhǎng)度的數(shù)據(jù),01 E7 為濕度值的高低字節(jié),轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制為487,即濕度實(shí)際值×10 ;01 09 為溫度值的高低字節(jié),轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制為265,即溫度實(shí)際值×10 。

        2.2 建立標(biāo)簽點(diǎn)

        在modbus 串口驅(qū)動(dòng)上添加通道0、節(jié)點(diǎn)1 和內(nèi)存塊。通道0 設(shè)置波特率為9 600,8 位數(shù)據(jù)位,1 個(gè)停止位,節(jié)點(diǎn)1 的站點(diǎn)名為Node7,節(jié)點(diǎn)號(hào)為地址碼,節(jié)點(diǎn)1 下的地址碼均設(shè)置為7,冗余節(jié)點(diǎn)號(hào)與節(jié)點(diǎn)號(hào)一致。

        在modbus 串口驅(qū)動(dòng)里設(shè)置好傳感器的參數(shù)后,再通過數(shù)據(jù)庫(kù)管理器建立標(biāo)簽。

        傳感器標(biāo)簽分配表如下表所示。

        表1 傳感器標(biāo)簽分配表

        3 人機(jī)界面

        人機(jī)界面分為兩個(gè)畫面,畫面一是登陸界面,用戶名和密碼設(shè)置為Admin,如圖10所示,畫面二是大棚環(huán)境的參數(shù),分為3 個(gè)節(jié)點(diǎn),每個(gè)節(jié)點(diǎn)均實(shí)時(shí)采集溫度、濕度、光照強(qiáng)度以及二氧化碳濃度。

        以下是登陸界面C 腳本,與系統(tǒng)設(shè)置的密碼和賬戶進(jìn)行比對(duì),通過PicFun.ShowPicWindow 函數(shù)進(jìn)入基于無線傳輸?shù)拇笈锉O(jiān)測(cè)系統(tǒng),當(dāng)沒有輸入或者密碼賬戶有錯(cuò)時(shí),通過PicFun.ShowMessageBox 函數(shù)對(duì)用戶進(jìn)行提示。

        圖7 系統(tǒng)登錄界面

        圖8 大棚環(huán)境參數(shù)

        4 小結(jié)

        基于無線傳輸?shù)拇笈锉O(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以通過分布在大棚內(nèi)的傳感器,采用無線傳輸?shù)姆绞剑瑢⒏鱾€(gè)節(jié)點(diǎn)處采集的傳感器傳輸給上位機(jī),實(shí)現(xiàn)對(duì)大棚內(nèi)的環(huán)境參數(shù)的自動(dòng)化監(jiān)測(cè),用戶通過上位機(jī)界面查看參數(shù),進(jìn)而采取相應(yīng)的措施。

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