智能温室远程监控系统的研究与实现
2.1.3通信模块设计
为满足不同控制需要,提高通信质量,设计通信子模块,提供有线通信和无线通信两种通信方式,方便的实现下位机之间、下位机与上位机的通信。
(1)基于RS-232串行通信 是温室控制中广泛采用的通信方式。其特点是电路设计简单,但抗干扰能力差,容易出错,且传输距离短(最长15m)、传输速率低(最高20kbit/s)。因此,基于RS-232串行通信仅适于温室规模不大、控制可靠性要求不高的情况。
(2)802.11b无线通信 是基于IEEE标准的通信方式。其特点是数据传送可靠,采用2.4GHz直接序列扩频,传输无须直线传播,距离长、速率高(最高11Mb/s) [8]。无线通信的设计,主要是通过主控器ATmel48单片机的I/O口,模拟SPI (Serial Program Interface)接口与无线模块(BGW200)通信。
2.1.4控制设备接口
在下位机的控制过程中,要根据需要对水泵、温控、光控等设施控制部件的开启、关闭等。选择合适的继电器型号,设计继电器接口电路,实现前端控制器对机械设备的控制作用。
2.2下位机软件设计
下位机软件固化在Flash ROM中,实现对下位机系统统一管理。设计目标:主要实现单片机系统的启动、状态检测、掉电保护;模拟信号的采集、转换、对照、存储以及控制信号的输出;通过模糊算法实现模糊控制;与上位机通信以及通信异常处理;相关环境参数处理与显示。采用C语言编写,使用仿真器在线调试,以及无线模块现场测试。采用结构化程序设计的方法,设计主程序和模糊控制子程序、I/O控制、A/D采样、时钟子程序、通信子程序,显示子程序等。程序采用基于查询和中断结合的运行机制。串口以及无线模块通信采用中断方式,A/D采集采用查询方式。
3 上位机系统设计
上位机位于管理室,由PC机组成,是整个系统的管理核心,主要由数据库管理、通信管理、控制决策生成等功能模块组成。采用可视化编程语言VB6.0和数据库管理系统SQL SEVER 2000,实现上位机系统功能和数据管理。
(1)数据库设计 建立作物生长环境数据库,设计温室环境数据表,存储下位机采集来的温室现场环境数据;设计温室历史数据表,存储每日平均环境数据;设计温室控制信息状态表,存储温室设备的开关运行状态;设计温室空闲表,存储温室种植的作物种类以及作物生长运行时间等;设计专家数据表,存储各作物生长的专家级数据,为控制决策提供依据。
(2)通信功能设计 基于Internet的远程通信子程序,应用控件Winsock(在TCP、UDP的协议基础上)实现;基于RS-232串行通信子程序设计,应用串行通信控件MSComm实现;基于802.11b的无线通信子程序设计,使用SocketWrench控件,发TCP/IP协议包到下位机的BGW200模块。
(3)控制决策生成 基于智能控制的思想,结合作物生长专家系统采取线性插值、相似度计算等方法,形成控制决策,并通过RS-232串口通信或无线通信模块传送到下位机。本文引用地址://m.amcfsurvey.com/article/163180.htm
4结语
本文是在分析温室控制现状、发展趋势以及存在问题的基础上,提出一个合理、完整的设计方案,并进行系统研制。经过反复多次改进和完善,智能温室远程监控系统如图3所示。开发过程中多次到温室现场测试,开发完成后也在我校设施农业专业教学基地试运行。结果表明,系统在实用性、稳定性、可靠性等方面满足生产实际要求。图3为温室系统实物图,图4为上位机管理系统实时控制界面,图5为温室实时数据采集与管理界面;图6为查询温室内作物生长状态界面。该系统并在2005年11月杨凌的国际农业高新技术博览会上展出,受到广大农户以及公司的普遍关注。
本文作者创新点:系统各模块独立设计,具有较大的灵活性和扩展性;集成无线通信模块,通信便捷可靠;上位机集成作物生长专家数据库使控制决策达到了专家级水平;下位机采用单片机系统,结构简单,同时增设模糊控制模块,确保了下位机单独工作时也可实现智能控制。
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