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基于物联网的温室LED杀虫监测系统设计

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资料介绍

介绍了基于物联网的温室LED杀虫监测系统,对数据采集、数据传输和数据处理3个功能进行了设计.该系统通过AT89S51单片机与CC2530芯片结合实现了数据采集和信息发出,使用ZigBee技术与GPRS技术相结合的方法完成数据传送,最后,以Oracle数据库为基础构建了LED温室杀虫监测系统管理平台软件.此系统实现了对温室中杀虫情况的实时监测,方便使用者合理杀虫,减少害虫对作物的伤害.

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W01．40 No．1

第40卷第1期

201

7年1月

河北农业大学学报

oF AGRIcuLTuRAL UNIVERSITY 0F HEBEI

JOURNAL

0 1 7

Jan．2

文章编号：1000—1573(2017)01—00102—07

DOI：10．13320／j．cnki．jauh．2017．0019

基于物联网的温室LED杀虫监测系统设计

闫真月，任振辉，程

(河北农业大学机电工程学院，河北保定071001)

雪

摘要：介绍了基于物联网的温室LED杀虫监测系统，对数据采集、数据传输和数据处理3个功能进行了设计。

该系统通过AT89S51单片机与CC2530芯片结合实现了数据采集和信息发出，使用ZigBee技术与GPRS技术

相结合的方法完成数据传送，最后，以Oracle数据库为基础构建了LED温室杀虫监测系统管理平台软件。此

系统实现了对温室中杀虫情况的实时监测，方便使用者合理杀虫，减少害虫对作物的伤害。

关键词：物联网；温室；LED；AT89S5、l；ZigBee；GPRS；

中图分类号：TP393；S126

文献标志码：A

LED insecticide

greenhouse

Design

monitoring system

based on the Internet of thin

YAN _{Zhen—yue，REN}Zhen—hui，CHENG Xue

of Mechanical and Electrical

07 100

1，China)

(College

Engineering，Agricultural University

Hebei，Baoding

Abstract：This

introduces the LEDinsecticidal

based

paper

monitoring system

transfer and data

acquisition，data

greenhouse

the Internet of

three functions of

are

things．The

manage

achieves the data collection and information emanation

data transmission is

designed．The system

through

CC2530

AT89S51 and

chip．The

completed by using ZigBee technology

LED

insecticidal

and GPRS

the

monitoring

has achieved

database．The

system

technology．Finally，the management platform

is constructed based

Oracle

the re—

system

greenhouse

insecticidal situation in

al—time

iS convenient for the users to

greenhouse。which

monitoring

have

reasonable insecticide

internet of

reduce the

of _injurious

insects to

damage

plan，and

crops．

Keywords：the

things；greenhouse；LED；AT89S51；ZigBee；GPRS

温室中的有害昆虫有许多种类，目前多数杀虫

方法仍以药剂喷施为主。这种方法的缺点有很多，

比如农药残留大，严重污染土壤等，这些都会破坏农

业生态，影响可持续发展‘¨ 。使用LED单色光谱诱

杀害虫是最有前景的无公害灭虫技术之一。杀虫装

置是利用多色LED光引诱害虫，并且运用高压脉冲

式技术，进行有针对性的害虫杀灭。利用不同种类

的昆虫对不同颜色光的趋光程度不同，可以实现控

制LED单色光谱诱杀不同种类的害虫‘2|。

随着互联网的飞速发展，传统农业与移动互联

收稿日期：2015一04—25

基金项目：河北省科技厅项目(12226509)．

作者简介：闫真月(1992一)，女，河北省廊坊人，在读硕士生，主要从事智能检测与控制技术研究

E—mail：573394599@qq．corn

通讯作者：任振辉(1968一)，男，河北省保定人，博士，教授，主要从事智能检测与控制技术研究．

E-mail：．edu．cn

万方数据

103

第1期

闫真月等：基于物联网的温室LED杀虫监测系统设计

网、云计算、大数据、物联网等信息通信技术结合，大

大提升了农业生产效率，实现了对农田信息的感知、

传送与分析，加快了农业生产资源的优化配置。本

研究中的温室LED杀虫监测系统从物联网技术着

手，从感知层、网络层、应用层3个层面出发，实现对

温室中杀虫装置杀灭害虫的数量和种类进行监测，

完成数据采集、数据传输和数据处理3个功能，并且

通过管理平台实现，使得该装置更有利于使用者及

控，并将其数据存入相应单元。因为AT89S51没有

射频功能，不支持ZigBee协议，所以本监测系统采

用AT89S51单片机与CC2530芯片采用串行异步

通信的方式进行信息的传递[3]，为数据传输功能的

实现打下基础。图3为AT89S51单片机与CC2530

芯片连接电路图，实现两者之间的信息传送，完成感

知层的任务。

时了解温室中的害虫情况，并进行调整，最大化的避

免害虫侵害作物。

系统总体结构

本系统主要实现数据采集、数据传输和数据处

理3个功能，并通过管理平台反映数据情况，对应物

联网中的感知层、网络层和应用层3个层次。如图

1所示，系统利用AT89S51单片机对杀虫装置消灭

害虫的数据进行采集；ZigBee、GPRS、Internet等网

络技术结合，实现数据传输；最后设计数据库储存已

有数据，并通过管理平台对其进行处理和分析，反馈

给用户。

图2温室LED杀虫装置

LED

insecticidal

greenhouse

Fig．2

plant

唑烹罩=

一9@勺@一

旷

¨ ．． “_ ·

圈3 CC2530与AT89S51的连接电路

数据处理圃圆l◇l黼雠刮姗

The _connectingcircuit of CC2530 and AT89S51

Fig．3

图1系统总体结构

2．2数据传输

本系统中的数据传输对应物联网的网络层，起

overall

the

The

framework

Fig．1

system

到承上启下的作用，是实现物联网的技术支撑。温

室LED杀虫监测系统涉及2种无线数据传输技术，

短距离数据传输选用ZigBee技术L4]，远距离选用

GPRS技术[5]。本系统首先利用Zigbee模块在短

距离内将数据汇总到最高节点，再由GPRS模块将

最高节点上的数据发送到Internet网络上，实现与

上位机的数据传送。图4为数据传输部分流程图，

主要包括ZigBee网络建成和整体数据传输过程。

系统功能设计

2．1数据采集

本系统的LED杀虫装置如图2所示。数据采

集装置是以AT89S51单片机为核心，主要由光板电

网灯、信号提取电路等组成。光板电网灯是利用高

压电实现灭杀害虫，所产生的高压电信号通过电阻

分压信号提取电路转换成低压脉冲信号，送入单片

机中断接口，从而实现单片机对灭虫数据的实时监

万方数据

104

第40卷

河北农业大学学报

2．2．2

GPRS技术数据传输ZigBee网络中的协

调器对信息进行收集后，再通过RS485接口发送至

GPRS

DTU模块，GPRS DTU模块将信息经过

TCP／IP协议，送到Internet上，并保存在数据库

中，方便用户调取和分析[9]。

使用GPRS DTU模块时，要先将该模块的属性

行设置，代码如下：

Dim

m—GPRSLong

Long

NewG—

GPRSLong(ByVal

Public

Let

Property

Long)

PRSLong

1TI——GPRSLong=NewGPRSLong

PropertyChanged’’GPRSLong"

End _Property

Public

Let

Property

GPRSLong()

GPRSLong=m—GPRSLong

End

Property

设置好属性后，再为其加装SIM卡、天线等配

件并通电，就可以进行远距离数据传输。

图4数据传输流程图

The flow chart of data transfer

Fig．4

2．3

数据处理

2．2．1

ZigBee技术数据传输ZigBee技术是一种

2．3．1数据保存数据传输到互联网上，利用数据

具有统一技术标准的短距离、低速率的无线通信技

术，协议由IEEE 802．15．4标准和ZigBee技术联盟

400

Serv—

库进行保存。常用的数据库有MySQL、SQL

er、Oracle、Sybase、DB2和PostgreSQL，本系统采用

Oracle。Oracle产品覆盖机型范围广，可以下载安

装后，直接使用；也可以通过命令行的方式创建数据

库口0I。编程如下：

制定，采用2

MHz的工作频段[6]。协调器节

点、路由器节点和终端节点组成了ZigBee网络，

ZigBee协调器节点和ZigBee路由节点主要完成数

据接收和发送功能，ZigBee终端节点完成数据收发

和数据采集[7]。

SYSDBA

CONNECT／AS

STARTUP

PFILE一’C：oracleadmininit—

建立ZigBee网络需要将各个节点加入到网络

中。协调器要经过协调器检测、信道扫描和网络参

testorcl．ora’NOMOUNT：

CREATE DATABASEtestorcl

DATAFILE’／

数配置，才能进行新网络运行，最后允许节点加入网

络。而路由器和终端通过MAC层关联加入网

络‘8】。

100M

u02／oracle／testorcl／system01．dbf’SIZE

LOGFILE

GROUPl(‘／u01／oracle／testOrcl／

redola．109’

500K

建立好网络，ZigBee模块才可以传输数据。在

ZigBee网络中发送数据，通常使用AF—DataRe—

quest()函数，数据发送到afAddrType类型的目标

设备。

‘／u02／oracle／testOrcl／redola．109’)SIZE

GROUP2(‘／u01／oracle／testorcl／redola．109’，

500K

‘／u02／oracle／testOrcl／redola．109’)SIZE

CHARACTERSETZHSl6CGB231280：

利用ZigBee技术传输数据，将dstAddr一>ad—

drMode设为AddrGoup，dstAddr->addr->short—

Addr设为目标设备组的ID，即可实现数据的组播

发送，如需点对点的数据传输，将dstAddr一>ad—

drMode和dstAddr一>addr一>shortAddr设为Ad—

drl6Bit和目标设备短地址。

建立好数据库后，对数据进行保存，方便管理平

台调用。

2．3．2数据分析用户通过系统管理平台调出储

存在数据库的数据，可以直观地获得数据，也可将数

据进行分析处理。如表1所示，该表显示2015年4

月25—26日期间内，一号温室中杀虫灯每2 h的杀

万方数据

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