基于物聯(lián)網(wǎng)和霧計算的溫室智能感控系統(tǒng)設計
發(fā)布時間:2021-07-06 14:16
為解決當前農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)基地溫室大棚分布范圍廣、傳感器配置不完備、監(jiān)測數(shù)據(jù)準確率低、自適應調(diào)節(jié)能力差等問題,設計物聯(lián)網(wǎng)(IoT)溫室智能感控系統(tǒng),提出在分布式溫室環(huán)境感控系統(tǒng)中應用霧計算的方法并設計智能溫室物聯(lián)網(wǎng)的霧計算模型。設計研發(fā)溫室環(huán)境智能感控終端設備,選用ATmega328PAU MCU核心控制器自主設計研發(fā)采集終端Arduino主板,與以ARM Cortex-A53為核心控制器設計的控制終端結(jié)合,實現(xiàn)溫室環(huán)境信息智能感控、終端自診斷及霧計算功能。實驗結(jié)果表明:設計的溫室智能感控系統(tǒng)性能穩(wěn)定、精度高,具有一定的應用與推廣價值。
【文章來源】:傳感器與微系統(tǒng). 2020,39(08)CSCD
【文章頁數(shù)】:4 頁
【部分圖文】:
系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)圖
控制終端采用樹莓派Pi3 Model B,核心控制器為ARM Cortex-A53,具有USB,GPIO,DIS等多個外設接口,利用其各種便捷強大的功能實現(xiàn)溫室大棚的智能遠程控制。其中,USB接口用于與終端采集器ATmega328微處理器連接,實現(xiàn)數(shù)據(jù)的通信;利用IO端口連接繼電器,通過繼電器連接報警器,實現(xiàn)聲光報警功能;電源接口連接電源開關,為終端供電。樹莓派Pi3作為核心控制模塊主要用于處理來自監(jiān)測終端的數(shù)據(jù),對來自控制終端的指令做出及時響應,對執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出動作指令。傳感器模塊的設計中,空氣溫濕度及二氧化碳濃度傳感器選擇測量精度高、抗干擾能力強、可快速響應的RS-CO2WS-N01-2模塊?諝鉁貪穸葴y量誤差為0.5℃/3%RH,測量范圍-40~125℃/5%~95%RH。土壤溫濕度傳感器選擇HSTL-102STR模塊,濕度測量誤差在0%~53%范圍內(nèi)為3%RH,在54%~100%范圍內(nèi)為5%,測量范圍為0%~100%;溫度測量誤差為0.5℃,測量范圍-40~80℃。光照強度傳感器選用RS-GZWS-NO1-2模塊,測量范圍0~65 535 lux,測量誤差5%/年。選用40R型土壤含氧量傳感器,量程0%~30%,測量誤差為0.1%。
將此終端安裝于某農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地1號溫室中測試,圖5為基于Lab VIEW編寫的上位機頁面,向管理者展示不同溫室大棚內(nèi)的環(huán)境狀況,對不同的溫室作物設置相應的環(huán)境因子閾值并配備操作按鈕,用戶可在上位機手動控制大棚內(nèi)的設備。圖4 終端箱體設計結(jié)構(gòu)
【參考文獻】:
期刊論文
[1]霧計算的概念、相關研究與應用[J]. 賈維嘉,周小杰. 通信學報. 2018(05)
[2]邊緣計算應用:傳感數(shù)據(jù)異常實時檢測算法[J]. 張琪,胡宇鵬,嵇存,展鵬,李學慶. 計算機研究與發(fā)展. 2018(03)
[3]基于物聯(lián)網(wǎng)和邊緣計算的高校機房在線監(jiān)測[J]. 丁承君,劉強,馮玉伯,高雪. 計算機工程與應用. 2018(21)
[4]基于OLSR的無線傳感網(wǎng)在智能溫室大棚中的應用[J]. 徐琳君,程彬彬,逯連靜,楊娟. 江蘇農(nóng)業(yè)科學. 2017(12)
[5]無線傳感器網(wǎng)絡中帶延時的一致性時間同步[J]. 劉曙琴,陳珍萍,黃友銳,王政,李雪梅. 傳感器與微系統(tǒng). 2017(01)
[6]北方日光溫室智能監(jiān)控系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[J]. 李亞迪,苗騰,朱超,紀建偉. 中國農(nóng)業(yè)科技導報. 2016(05)
[7]基于ZigBee技術(shù)的連棟溫室低功耗環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)設計[J]. 符凌峰,趙春宇,黃震宇,高浩天. 傳感器與微系統(tǒng). 2016(08)
[8]基于物聯(lián)網(wǎng)的溫室大棚系統(tǒng)設計[J]. 潘金珠,王興元,肖云龍,趙國珍,徐楠. 傳感器與微系統(tǒng). 2014(10)
[9]基于ARM11和WinCE的溫室大棚嵌入式監(jiān)控系統(tǒng)設計[J]. 許明,閆旻. 儀表技術(shù)與傳感器. 2013(03)
本文編號:3268396
【文章來源】:傳感器與微系統(tǒng). 2020,39(08)CSCD
【文章頁數(shù)】:4 頁
【部分圖文】:
系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)圖
控制終端采用樹莓派Pi3 Model B,核心控制器為ARM Cortex-A53,具有USB,GPIO,DIS等多個外設接口,利用其各種便捷強大的功能實現(xiàn)溫室大棚的智能遠程控制。其中,USB接口用于與終端采集器ATmega328微處理器連接,實現(xiàn)數(shù)據(jù)的通信;利用IO端口連接繼電器,通過繼電器連接報警器,實現(xiàn)聲光報警功能;電源接口連接電源開關,為終端供電。樹莓派Pi3作為核心控制模塊主要用于處理來自監(jiān)測終端的數(shù)據(jù),對來自控制終端的指令做出及時響應,對執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出動作指令。傳感器模塊的設計中,空氣溫濕度及二氧化碳濃度傳感器選擇測量精度高、抗干擾能力強、可快速響應的RS-CO2WS-N01-2模塊?諝鉁貪穸葴y量誤差為0.5℃/3%RH,測量范圍-40~125℃/5%~95%RH。土壤溫濕度傳感器選擇HSTL-102STR模塊,濕度測量誤差在0%~53%范圍內(nèi)為3%RH,在54%~100%范圍內(nèi)為5%,測量范圍為0%~100%;溫度測量誤差為0.5℃,測量范圍-40~80℃。光照強度傳感器選用RS-GZWS-NO1-2模塊,測量范圍0~65 535 lux,測量誤差5%/年。選用40R型土壤含氧量傳感器,量程0%~30%,測量誤差為0.1%。
將此終端安裝于某農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地1號溫室中測試,圖5為基于Lab VIEW編寫的上位機頁面,向管理者展示不同溫室大棚內(nèi)的環(huán)境狀況,對不同的溫室作物設置相應的環(huán)境因子閾值并配備操作按鈕,用戶可在上位機手動控制大棚內(nèi)的設備。圖4 終端箱體設計結(jié)構(gòu)
【參考文獻】:
期刊論文
[1]霧計算的概念、相關研究與應用[J]. 賈維嘉,周小杰. 通信學報. 2018(05)
[2]邊緣計算應用:傳感數(shù)據(jù)異常實時檢測算法[J]. 張琪,胡宇鵬,嵇存,展鵬,李學慶. 計算機研究與發(fā)展. 2018(03)
[3]基于物聯(lián)網(wǎng)和邊緣計算的高校機房在線監(jiān)測[J]. 丁承君,劉強,馮玉伯,高雪. 計算機工程與應用. 2018(21)
[4]基于OLSR的無線傳感網(wǎng)在智能溫室大棚中的應用[J]. 徐琳君,程彬彬,逯連靜,楊娟. 江蘇農(nóng)業(yè)科學. 2017(12)
[5]無線傳感器網(wǎng)絡中帶延時的一致性時間同步[J]. 劉曙琴,陳珍萍,黃友銳,王政,李雪梅. 傳感器與微系統(tǒng). 2017(01)
[6]北方日光溫室智能監(jiān)控系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[J]. 李亞迪,苗騰,朱超,紀建偉. 中國農(nóng)業(yè)科技導報. 2016(05)
[7]基于ZigBee技術(shù)的連棟溫室低功耗環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)設計[J]. 符凌峰,趙春宇,黃震宇,高浩天. 傳感器與微系統(tǒng). 2016(08)
[8]基于物聯(lián)網(wǎng)的溫室大棚系統(tǒng)設計[J]. 潘金珠,王興元,肖云龍,趙國珍,徐楠. 傳感器與微系統(tǒng). 2014(10)
[9]基于ARM11和WinCE的溫室大棚嵌入式監(jiān)控系統(tǒng)設計[J]. 許明,閆旻. 儀表技術(shù)與傳感器. 2013(03)
本文編號:3268396
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