计算机光盘软件与应用 2013年第03期 Computer CD Software and Applications 软件设计开发 智能温室的远程控制设计 汪建春，胡晓进 （江苏农林职业技术学院，江苏句容 212400） 摘 要：针对温室环境因子控制的需要，利用传感器对温室内的温度、湿度、光照及CO2浓度等环境因子进行采集并汇集至SMC1600无线数据采集器，通过SMC1600无线数据采集器将采集到的数据上报至远程服务器平台，用户可以通过访问平台web页面实现远程监控，并可利用远程平台向SMC1610控制器发出控制信号，实现智能温室的远程控制。数据的上报及远程控制信号的发送通过GPRS网络进行传输。可将远程控制和现场手动控制相结合，实现控制方式的多样化。 关键词：温室；远程控制；数据采集；传感器 中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1007-9599 (2013) 03-0179-02 随着国家对农业方面的重视，温室农业得到了迅速发接上Internet网，从而将数据发送至服务器数据中心。 展。国内外温室种植业的实践经验表明，温室控制技术的发展对于温室产业乃至我国的农业现代化进程具有深远的影响。国内现有的温室数据采集系统大多是采用人工值守方式，人工方式加大了工作量而且检测效率低。而随着微型计算机技术的迅速发展，数据采集技术和通信技术广泛应用于各种工业生产，也应用到了农业生产之中。实现数据采集的自动化，数据的远程传输与交换，以及远程控制是温室大棚发展的方向。本文基于GPRS网络实现温室大棚的远程监控，不仅能对温室内空气和土壤湿度、温度、 光照、CO2浓度等多个环境参数自动采集，而且能实时上图1 系统总体结构图 报服务器数据平台，通过与作物需求指标相结合，就可以温室传感器是温室远程控制系统的主要组成部分，承对温室设备进行远程控制。利用该技术可以实现分散控制功能，降低设备成本，节省人力，实现温室的集约化、网担着各种环境因子的数据采集任务，管理人员是通过数据的查看从而做出控制的决定。所以传感器稳定性、精确度络化的远程管理。 以及性价比直接影响着整个控制系统的功能及成本。影响1 系统组成及工作原理 从影响温室植物生长的环境角度考虑，确定了对温度、温室植物生长的主要环境因子有温度、光照、湿度和CO2湿度、光照、CO2等几个环境因子进行监测，本系统具有浓度等参数，故所选传感器主要涉及上述几种环境因子。温室多种设备和多种环境参数监测的通用性，如有需要，本系统所选传感器为：CO2浓度传感器、FDS120土壤水分也可以增加其他参数的监测。本系统通过各种模拟传感器及温度传感器、KQSD1201空气温湿度传感器、RAD-10采集相关数据，所采数据由SMC1600数据采集器进行汇太阳辐射传感器。 由于温室的地形条件不可能完全一样，面积也大小各集，再通过GPRS通信模块发送至远程Web服务器。管理人员通过访问Web页面，可以查看实时监测数据，进行人异，有可能会出现温湿度的差异，在进行传感器设计的过程工判断和数据分析后，发送控制命令，通过GPRS通信模中，要充分考虑温室的实际情况，科学的进行传感器探头设 块接受至SMC1610控制器，控制器向电磁继电器输出窄脉置，确保采集的数据准确可靠，从而确保远程控制的效果。冲，从而使电磁继电器动作，控制温室设备启动或关闭，3 远程控制模块 这样就实现了对温室的远程控制。远程控制为异地管理人远程控制模块的核心是SMC1610控制器，供电采用员提供了监控手段，增强了管理人员的能动性和干预能力。12V直流电压。具有GPRS通信模块，插上开通GPRS功为了监测作物生长状态以及设备的状态（如排气扇的关启、能的SIM卡，就可接受远程服务器平台发送的控制指令。遮阳网的关启等），本系统在现场安装了高清网络红外摄像管理人员登录平台页面，可进行实时监控、数据汇总、曲头，通过远程调整摄像头的角度和方位，能随时监测作物线分析以及数据的查询，图2为温室空气温度变化趋势图、生长状态，也能对设备的状态进行监控，大大提高了远程图3为实时控制界面。 监控的可靠性。系统总体结构图如图1所示。 2 数据采集模块 数据采集模块的核心是SMC1600数据采集器，供电采用12V直流电压，具有4路模拟输入通道，模数转换精度12位，模拟分辨率0.6mV，可将传感器采集的模拟量转换为数字量。在数据采集器上具有GPRS数据发送模块，只要插上开通GPRS功能的SIM卡，就能通过GPRS网络连— 179 — 计算机光盘软件与应用 软件设计开发 Computer CD Software and Applications 2013年第03期 图2 温室空气温度变化趋势 图3 实时控制界面 SMC1610控制器接收到控制指令后，会向对应电磁继电器输出一个窄脉冲，线圈得电，使电磁继电器动作，常开触点闭合，常闭触点断开。现场控制电路如图4所示，其中SB1是手动开启按钮，SB2是手动关闭按钮，KA1为继电器常开触点，KA2为继电器常闭触点。当管理人员点击图3中风机的开启按钮，服务器向控制器发送开启指令，电磁继电器KA1线圈短暂得电，KA1常开触点短暂闭合，KM线圈得电，KM辅助触点闭合，形成自锁，排风扇持续转动。点击图3中风机的停止按钮，KA2常闭触点短暂断开，KM线圈失电，KM辅助触点断开，排风扇停止转动，从而实现了排风扇的远程控制。另外，现场人员可以按下SB1开启排风扇，按下SB2停止排风扇，实现现场的控制。所以该系统将远程控制和现场控制相结合，实现控制方式的多样化。 本系统中，GPRS通信模块采用SIM300C。数据采集器将采集到的温室数据通过串口发送给SIM300C模块，SIM300C自动将要发送的数据打包成TCP/IP数据包，并通过GPRS网络与Internet上的服务器建立连接，将采集到的数据发送给服务器。在GPRS通信中，有2种传输协议（TCP／UDP）可供选择，在本系统中由于数据传输量较少，传输时间间隔较长，故采用可靠传输的TCP作为接入方式。系统上报数据的时间间隔可由管理人员自行决定，按照需求按时准确的上报服务器平台，实时的用Web页面进行远程控制。 图5为GPRS参数设置界面。 图5 GPRS参数设置界面 5 结束语 该系统经集成组装调试获得成功， 运行结果表明系统不仅可以实现温室数据的远程采集，而且也可以实现温室设备的远程控制和状态诊断，综合性能达到了设计的要求。 本系统的特点有： 扩展性：可根据需要远程控制不同类型的设备，具有较好的扩展性。 速度快：系统的时间控制精度高，可以方便地完成各种数据采集，设备的控制，满足实时控制系统要求； 成本低：使用无线监控系统，大大降低设备成本； 稳定性高：能在恶劣环境下稳定长时间运行，采集数据准确无误； 功能强大：对温室数据采集，数据储存，数据处理，设备控制，数据提取等强大的功能。 本系统不仅可用于温室的远程控制，在其他领域同样也具有广阔的应用前景。 图4 现场控制电路 4 GPRS通信模块 GPRS是通用分组无线服务技术（General Packet Radio Service）的简称，它是GSM 移动电话用户可用的一种移动数据业务。GPRS通过利用GSM 网络中未使用的TDMA信道，提供中速的数据传递。GPRS突破了GSM网络只能提供电路交换的思维方式，通过增加相应的功能实体和对现有的基站系统进行部分改造来实现分组交换，这种改造的投入相对来说并不大，但得到的用户数据速率却相当可观。 GPRS分组交换的通信方式中，数据被分成一定长度的包（分组），每个包的前面有一个分组头（其中的地址标志指明该分组发往何处）。数据传送之前并不需要预先分配信道建立连接，而是在每一个数据包到达时，根据数据包头中的信息（如目的地址），临时寻找一个可用的信道资源将该数据报发送出去。在这种传送方式中，数据的发送和接收方同信道之间没有固定的占用关系，信道资源可以看作是由所有的用户共享使用。 由于温室采集器所采数据是按一定的时间间隔发送至服务器平台的，同时管理人员从运程发送的控制命令也是突发的，因此采用分组方式进行数据传送将能够更好地利用信道资源。若采用固定占用信道的方式，将会造成较大的资源浪费。 参考文献： [1]陈家敏,杜尚丰,刘涛,赵亮,张峰.基于SIM300C的远程数据采集传输终端设计[J].微型机与应用,2009,(23). [2]于海业,马成林,王振华,李国臣.远程控制技术在温室环境控制中的应用现状分析[J].农业机械学报,2003,34(6). [3]赵伟,孙忠富,杜克明,张玉亮,梁居宝.基于GPRS和WEB的温室远程自动控制系统设计与实现[J].微计算机信息,2010,26(11-1). [作者简介]汪建春（1973.3-），男，硕士学位毕业于南京航空航天大学，机械制造及其自动化专业。从事物联网方面工作研究，挂职在北京联创思源公司。现在江苏农林职业技术学院信息工程系工作，现任系副主任，技术职务为讲师。— 180 —