基于zigbee的温室大棚环境监测控制系统（一）——初步方案

这次做什么

由于课程要求，我们小组决定做一个基于zigbee的温室大棚环境监测控制系统。

设计目标

1. 建立温室环境自动控制系统，该系统由数据终端和多个采集点组成。
2. 采集点检测大棚内某处温度，湿度，CO2浓度，土壤水分,光照五项参数。
3. 不同采集点将其数据传输到数据终端。
4. 数据终端监视各个采集点参数数值，若超出预设的阈值则启动控制环节控制参数。
5. 数据终端将数据上传到云端，用户可远程查看大棚内各项参数并调节阈值。

系统结构硬件图

硬件选择与设计

采集点硬件

主控芯片

选择STM32F103，体积小IO口够功耗低。

温湿度传感器

AM2301，温度范围-40℃ ~ 80℃，误差±0.3℃；湿度范围0% ~ 100%RH，误差±3%RH。

光照传感器

MAX44009，测量范围0.045~188000lux，误差范围为最大值的15%。功耗极低。

土壤湿度传感器

淘宝买的智能小车配套传感器，带了个AD模块。

二氧化碳传感器

SGP30，测量范围400 ~ 1500ppm，误差±1ppm。需要注意400ppm就是0.04%，也就是正常大气中的CO2浓度，而农作物的光合作用曲线显示在较高的CO2浓度下光合速率更高，因此此传感器量程满足要求。

网络通信模块

CC2530，选用zigbee网络进行通信。

zigbee优势主要有两个：

1. 功耗低
2. 组网与拓展方便

供电

这个是大问题，需要之后继续研究。

数据终端

主控芯片

树莓派3B+，手上正好有一块吃灰，捡来发挥下余热。

树莓派对网络的支持比较好，还可以用python编程，方便之后发挥。

网络传输

依然是CC2530与采集点通讯，wifi将数据传至云端。目前选用腾讯云来承载网站。

控制环节

由于时间关系，这块估计用继电器来控制，可能无法做到太高精度。

温度

加热灯和风扇。

光照

灯和遮罩。

湿度

风扇和水泵。

二氧化碳浓度

风扇和储存的二氧化碳气体（干冰）。

写在最后

目前这个方案还在最初的探索阶段，也只是定下了大体的方案，之后的细节还需要一步步敲定，存在继续更改的可能。下一步就要开始采购器件并实际操作了。

其实耗费功夫最大的还是可行性调查，这个有心思再写吧。