基于ARM和Qt的蔬菜大棚監控系統

韓　慧， 謝　楠， 鞏秀鋼， 趙明波， 姚艷芝

(山東理工大學 計算機科學與技術學院， 山東 淄博 255049)

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基于ARM和Qt的蔬菜大棚監控系統

韓慧， 謝楠， 鞏秀鋼， 趙明波， 姚艷芝

(山東理工大學 計算機科學與技術學院， 山東 淄博 255049)

摘要：蔬菜大棚監控系統以CortexTM-A8系列處理器、CC2530芯片為核心，采用SHT11溫濕度傳感器進行溫濕度采集，光譜氣體傳感器進行煙霧監控，光敏傳感器進行光照強度監測，最終實現溫濕度監測、煙霧報警、Web服務、光照控制等功能.所采集到的各點溫濕度、煙霧、光照等參數可以以圖形和數字形式顯示在基于Qt的界面上，界面友好、形象直觀.

關鍵詞：物聯網； 溫濕度； 光照； ZigBee； CC2530

第一時間獲取大棚里的溫濕度與光照強度信息，并及時進行控制和調整，有利于蔬菜的生長.傳統的獲得溫濕度、光照信息的方法效率低，不便于智慧農業大棚的推廣.基于ARM和Qt的蔬菜大棚監控系統使農民通過監控界面就可以了解大棚里的溫度濕度、光照強度、煙感等信息，并實現自動控制[1-2].效率高，方便直觀，易于推廣.

1系統硬件組成及工作原理

系統的整體框圖如圖1所示，以S5PV210微處理器為核心.由溫濕度采集模塊、煙霧采集模塊、攝像頭采集模塊、報警模塊、LCD液晶顯示屏等組成.整個系統分成上位機ARM主控制器兩大部分，下位機Zigbee控制器，上位機ARM主控制器通過人機交互界面完成控制信息的發送，并可以接收下位機Zigbee控制器發送的檢測信號.下位機部分將監測到的溫濕度和煙霧等信息，通過I2C串型總線將數據發送給CC2530模塊，后發送給協調器模塊，該模塊收到數據后通過串口發送給S5PV210[3].通過Qt編寫了友好的人機界面，可以直觀的查看溫濕度和煙感信息，并實現了網絡攝像頭監控以及報警功能.

圖1 系統整體框圖

2硬件設計

重點介紹一下本系統的關鍵部分，溫濕度采集、煙感模塊和報警電路的硬件設計.

2.1溫濕度傳感器電路設計

溫濕度傳感器SHT11將溫度和濕度傳感器集成在一起，它具有精度高、體積小、應用簡單方便等特點.協調器接收到信息后將溫濕度數據通過串口發送給PC計算機顯示.以此實現基于Zstack協議棧的數據無線透明傳輸.SHT11的SCK引腳與ZIGBEE模塊的P1.0引腳相連，SHT11的DATA引腳與P1.1引腳相連.編程過程中通過P1.0與P1.1來模擬傳感器時序，并監測溫濕度傳感器狀態[4].電路圖如圖2所示.

圖2 溫濕度采集電路設計

2.2 煙霧傳感器電路設計

通過煙霧傳感器測量煙霧濃度，后經過Zigbee無線模塊將數據發射出去，協調器負責接收傳感器各個節點的數據信息，之后再通過Arm網關傳送到服務器，外部接收可以設定煙霧的限值，發出報警信號.煙霧傳感器采集電路如下圖3所示.

圖3 煙霧傳感器采集電路設計

2.3 報警電路設計

報警電路模塊設計如圖4所示，該蜂鳴器報警模塊功能簡單，它響應CPU給出的脈沖信號，將數字脈沖轉換成LED的燈光和蜂鳴器的響聲，從而實現報警的功能.

圖4 報警模塊電路設計

3 軟件設計

軟件采用模塊化設計，主要由Qt界面設計、溫濕度數據采集子程序、顯示子程序、煙霧采集子程序、視頻采集程序等模塊組成.

Qt程序的設計、編譯、運行、調試、移植的步驟如圖5所示.

系統主界面如圖6所示.由溫度界面、溫度曲線、光照界面等組成.界面友好，直觀清晰.

圖5 Qt界面設計流程

4 結束語

本系統實現了多點的溫濕度檢測，并能夠顯示溫濕度變化、煙霧等參數情況，可根據溫濕度、煙霧的變化情況去實施檢測和調節植物生長環境，不需要人工完成，成本低，效率高.本系統還可以應用糧

倉、農作物大鵬、養殖場等多種場合.成本低、便于推廣應用.

圖6 系統主界面

參考文獻:

[1]趙麗麗，劉成忠．基于物聯網的蔬菜大棚環境監控系統設計[J]．甘肅農業大學學報，2014，49(1)：151-155.

[2]鄒承俊．物聯網技術在蔬菜溫室大棚生產中的應用[J]．物聯網技術，2013(8)：18-20.

[3]潘剛，蒲國林．基于物聯網技術的溫室大棚控制系統的設計[J]．工業控制計算機，2014，27(2)：79-80.

[4]曹新，董瑋，譚一酉．基于無線傳感網絡的智能溫室大棚監控系統[J]．電子技術應用，2012,38(2)：84-87.

(編輯：劉寶江)

Vegetable greenhouse monitoring system based on ARM and Qt

HAN Hui, XIE Nan, Gong Xiu-gang, ZHAO Ming-bo，YAO Yan-zhi

(School of Computer Science and Technology, Shandong University of Technology, Zibo 255049, China)

Abstract:The vegetable greenhouse monitoring system is based on the CortexTM-A8 processor,using CC2530 chip as the core, using SHT11 temperature and humidity sensors to acquire the temperature and humidity spectroscopic gas sensor to monitor smoke, light sensor to monitor light intensity,and realizes the functions of monitoring temperature and humidity, smoke alarm, Web service, and light control. The collected the temperature and humidity, smoke and other parameters can also be displayed in graphical and digital based on Qt interface.The interface is friendly with intuitive image. In addition, network camera monitoring and alarm system can be added.

Key words:theinternet of things; temperature and humidity; light; ZigBee; CC2530

中圖分類號：TH89

文獻標志碼：A

文章編號：1672-6197(2015)03-0053-03

作者簡介：韓慧，女,iamhh@126.com; 通信作者： 謝楠，男，xienan@sdut.edu.cn

基金項目：山東省自然科學基金資助項目(ZR2011FQ015)

收稿日期：2014-09-03