河南科技大学 河南洛阳 471003
摘要：随着我国温室大棚技术的发展，温湿度监控系统也得到了很好的应用，从最初的有线监控到现在的无线监控，经历了一代一代的变换。本作品就是基于LABVIEW开发的新一代无线温湿度监控系统。该系统共有三个子系统组成：一是用于检测育苗温室中温湿度信息的监控子系统,二是用于显示各个风机状态的显示子系统,三是用于控制各个风机运行的主控子系统。监控子系统主要是用来时时检测育苗温室中的温湿度信息并通过ZIGBEE无线模块发送给主控子系统，主控子系统对接收到的信息进行判断，若温湿度数值偏离预设范围则会自动报警提醒工作人员。显示子系统也会显示警告信息，各个风机的运行状态进行显示。
关键词：ZIGBEE无线模块；LABVIEW 监视；单片机
1 背景
我国是世界上设施栽培面积最大的国家，自然而然温室也成为我国的主要产业之一。然而目前的温室测控系统大多采用有线布网、人工测量，导致现场安装困难，工作效率偏低，测量精度差，这不仅大大增加了电气工程施工费用，也导致施肥工作困难，为此开发和研制一种新型的温室环境测控系统是十分必要的。
无线传感器网络技术是现代传感器技术、微电子技术、通信技术、嵌入式计算技术和分布式信息处理技术等多个学科的综合。把无线传感器网络技术引入到温室大棚生产中来，农业将有可能逐渐地从以人力为中心，依赖于孤立的生产模式转向以信息和软件为中心的生产模式。本课题基于无线传感器网络技术，研究温室环境中温湿度智能检测系统的相关技术，为实现温室无线传感器网络检测系统奠定良好基础。
2 无线温湿度监控系统分析方法
本设计是基于Labview的多节点温湿度监控系统设计，实现的功能是对环境中的温度、湿度因素的采集与监控，实现数据文字与图表显示、数据保存、数据查询功能。本次设计不仅对环境中的温度、湿度数据进行采集处理，还添加了对超过温湿度设定值进行自动调整的功能。上位机使用Labview软件进行系统设计弥补了传统气象要素测量系统体积庞大，所需要的硬件设备较多，使用时受人员、地点、空间等诸多因素的影响较大且传统仪器一样，功能、作用都由生产商在生产时定义好，一旦成型，用户就无法在使用过程中根据自身的需要对仪器的功能和作用进行重新定义，系统定型后可扩展性差开发和维护费用较高的缺点。
3 系统总体功能与框图
系统总体分为上位机（软件部分）和下位机（硬件部分）两大部分：下位机包括了温度、湿度、传感器和单片机等外围电路，实现对数据的采集与输出；上位机包括了计算机和开发软件Labview以及相关驱动，实现数据的接收与处理显示。本系统为无线温湿度监控系统，拟采用无线传输模块进行信息的传输，首先进行巡点，然后将指定的节点采集到的数据经由单片机进行简单的处理（如数据格式等）通过无线传输模块传输给上位机，而后通过上位机上的软件对数据进行处理，从而实现监控功能。其框图如图1所示。
具体说来，本设计主要侧重于接收数据进行处理，即上位机软件Labview的设计，包括：
1.上位机与下位机的通信：下位机能接受上位机发出的指令，上位机可接收下位机传输来的数据并经处理后在上位机界面上显示。
2.数据的存储：Labview接收到数据后可将数据存储在相应文件夹的EXCEL表格中，包括节点地址，节点号，相对时间，绝对时间以及各个数据参数。
3.数据的显示：接收到的数据可显示在人机界面上，包括数据的显示和图形显示。
4.报警功能：设置温湿度上下限，当采集到的温湿度超限时系统报警灯亮，提醒工作人员进行调整。
5.自动调整功能：设置温湿度上下限，当采集到的温湿度超限时系统自动对温湿度进行调整。
6.采用JCM160128液晶屏显示温湿度传感器发送回来的温湿度数值及手动设置的温湿度上下限，显示子系统也可以显示各个风机的运行状态。
4 创新点分析
1.该温湿度采集系统采用了无线模块ZIGBEE，这样就节省了大量人力，同时也为采集带来了方便，对于远距离传输十分实用的。
2.该系统采用了虚拟仪器软件LABVIEW，通过USB串口把无线模块ZIGBEE接收到的信息上传到此软件中，通过该软件就可以时刻观察到育苗温室的情况，同时可以做出温湿度的变化曲线并保存方便日后查询。
3.该系统具有自动和手动控制两种状态，在温湿度数值与预设定的上下限值差别不是很大时，可以使用自动控制系统，这样更加人性化，给我们生活带来方便，若在温湿度数值严重偏离上下限值时，此时自动控制已经不能很好的进行调节，我们可以把系统改为手动调节，这样更加利于系统的运行
4.该系统检测到的温湿度信息及各个风机的运行状态都可显示在160128液晶屏上。
5 结论
本次设计用AT89C51、SHT11温湿度传感器、PC机及其I/O接口等硬件电路，利用上位机软件实现对温湿度等环境因素的监控，实现了该系统预计的功能。本文针对大空间中环境温度、湿度的测量，采用了新型湿度和温度传感器SHTll实现对温度和湿度的采集，实现了一种传输途径基于Zigbee星型网络、数据处理平台基于Labview的无线温湿度采集系统，并在Labview平台上同时实现了显示。通过实验调试，该采集系统达到了设计要求。鉴于无线传感网络技术具有功耗低、数据传输可靠、网络容量大、兼容性、安全性、实现成本低等诸多优点，因而被广泛应用于数字家庭领域、工业领域、智能交通等若干领域。
参考文献：
[1]杨凤鸣.基于Labview的温度检测系统[C].沈阳：沈阳理工大学，2008年.
[2] 董冬，司颉.基于Labview的温湿度检测系统[D]科技论坛，2005.
[3]李江全，刘恩博，胡蓉等.虚拟仪器数据采集与串口通信测控应用实战.2010.
[4] 张国雄主编.测控电路[M].天津大学.机械工业出版社，2006.
[5] 张毅等编著.虚拟仪器技术分析与应用[M].机械工业出版社，2004.
论文作者:刘宁,陶峰,石傲飞,石志国,郭儒雅,苏战战
论文发表刊物:《基层建设》2016年7期
论文发表时间:2016/7/5
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