基于6LoWPAN的大棚花卉栽培

　　1 總體設(shè)計(jì)

　　基于6LoWPAN技術(shù)的大棚花卉種植系統(tǒng)由傳感器節(jié)點(diǎn)、匯聚節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)以及噴灌系統(tǒng)等被控裝置組成。如圖1所示，溫濕度傳感器等節(jié)點(diǎn)均勻分布在大棚內(nèi)部，采集內(nèi)部的空氣溫濕度和土壤溫濕度等參量，采用6LoWPAN傳輸技術(shù)，各節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)分別發(fā)送到匯聚節(jié)點(diǎn)，匯聚節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)匯總至網(wǎng)關(guān)。網(wǎng)關(guān)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、計(jì)算和分析等工作，通過(guò)預(yù)設(shè)的決策支持算法，將算法結(jié)果與預(yù)設(shè)閾值比較，得出相應(yīng)的反饋指令，發(fā)送合適的控制命令，控制管道網(wǎng)出水口電磁閥、通風(fēng)扇開(kāi)關(guān)等的開(kāi)啟或關(guān)閉，通過(guò)設(shè)定閥門(mén)開(kāi)啟時(shí)間控制灌溉用水量，實(shí)現(xiàn)精確灌溉;通風(fēng)扇可以調(diào)整室內(nèi)CO2濃度;或發(fā)出相應(yīng)的溫控指令，控制溫控設(shè)備的冷暖氣輸出，實(shí)現(xiàn)合理溫控。同時(shí)，移動(dòng)終端(PC機(jī)、智能手機(jī)等)可以訪問(wèn)網(wǎng)關(guān)發(fā)布的內(nèi)置Web，查看數(shù)據(jù)和植株生長(zhǎng)狀況的視頻，對(duì)植株的生長(zhǎng)能夠做到實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理。

　　2 硬件設(shè)計(jì)

　　2.1 概述

　　硬件部分由底層傳感設(shè)備，中間協(xié)調(diào)設(shè)備，上層終端控制設(shè)備和被控設(shè)備四個(gè)部分組成。總體設(shè)計(jì)如圖2所示。

　　2.2 傳感器模塊

　　(1)溫濕度傳感器SHT10

　　該傳感器包括一個(gè)電容性聚合體測(cè)濕敏感元件、一個(gè)用能隙材料制成的測(cè)溫元件，與14位A/D轉(zhuǎn)換器以及串行接口電路實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接。因此，該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、響應(yīng)迅速、抗干擾能力強(qiáng)、性?xún)r(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)。

　　(2)二氧化碳傳感器模塊MG811

　　用于家庭等環(huán)境的二氧化碳探測(cè)裝置。適用于二氧化碳濃度的探測(cè)，二氧化碳?xì)怏w敏感元件測(cè)試濃度范圍：0~10000ppm。

　　(3)數(shù)字光照傳感器BH1750FVI

　　采用ROHM原裝BH1750FVI芯片，光照度范圍：0-65535 lx，傳感器內(nèi)置16bit AD轉(zhuǎn)換器，可直接輸出數(shù)字信號(hào)，不區(qū)分環(huán)境光源，接近于視覺(jué)靈敏度的分光特性，可在廣泛的亮度進(jìn)行1 lx分辨率的高精度測(cè)定，標(biāo)準(zhǔn)NXP IIC通信協(xié)議，模塊內(nèi)部包含通信電平轉(zhuǎn)換，可與5V單片機(jī)I/O直接連接。

　　2.3 射頻模塊

　　采用TI公司的CC2530低功耗無(wú)線(xiàn)模塊。該芯片集成了802.15.4的 MAC 層與物理層功能，并采用低功耗設(shè)計(jì)，是一款專(zhuān)門(mén)應(yīng)用于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的 SOC 芯片。