基于Arduino的果園基地環境Web監測系統設計

曾金　雷建云

摘 要：基于Arduino的果園基地環境Web監測系統的目的在于實時監控果園生態系統的溫度、濕度等環境數據，便于管理人員根據實時數據對果園基地的農作物進行正確培養以得到高質量、高產量的農產品，系統選用Arduino開源單片機中的Ethernet系列，開源單片機結構簡單、功能強大，同時外部傳感器選用溫濕度模塊DHT11傳感器和LM35溫度模塊，系統通過傳感器獲取果園基地實時數據，經Ethernet單片機處理后，數據通過網絡發送到Web界面，管理人員可實時監控果園基地環境數據。實驗數據測試表明，該系統采用單片機硬件與網絡結合的方式實現數據的大范圍傳送與實時監控，系統成本低、簡潔、實用性高。

關鍵詞：Arduino；DHT11；LM35；Web

中圖分類號：TP368 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2016）08-00-02

0 引 言

隨著科技的不斷發展與果樹種植技術智能化的大面積推廣，現有產品已無法滿足市場需求，新型水果產品追溯系統已興起，水果生產的實時數據需要不斷更新到互聯網以供消費者查看，實現真正的安全生產、安全消費。同時生產管理者可以實時監控土壤數據變化，把握水果生產的良好時機并提出最佳的方案和措施以實現利益最大化。本設計利用Arduino開源單片機與互聯網相結合的方式實現遠程監控果園環境數據的變化。

1 系統設計

1.1 系統硬件介紹

系統硬件主要包括Arduino Ethernet、DHT11溫濕度模塊、LM35。

（1）Arduino Ethernet。Arduino以太網接口采用Wiznet公司的Ethernet接口。Arduino Ethernet的處理器核心是ATmega328，其同時具有14路數字輸入/輸出口（其中6路可作為PWM輸出），6路模擬輸入，一個16 MHz晶體振蕩器，一個RJ45口，一個MicroSD卡座，一個電源插座，一個ICSP header和一個復位按鈕。

（2）DHT11溫濕度模塊。DHT11數字溫濕度傳感器含有已校準數字信號輸出的溫濕度復合傳感器。采用專用的數字模塊采集技術和溫濕度傳感技術以確保產品具有極高的可靠性與卓越的長期穩定性。傳感器包括一個電阻式感濕元件和一個NTC測溫元件，并與一個高性能8位單片機相連。因此該產品具有品質卓越、超快響應、抗干擾能力強、性價比極高等優點。

（3）LM35。National Semiconductor生產的溫度傳感器的輸出電壓與攝氏溫標呈線性關系，0度時輸出為0 mV，每升高1℃，輸出電壓增加10 mV。

1.2 DHT11結構原理

DHT11采用單線制串行接口，使系統集成變得簡易快捷。其具有超小的體積、極低的功耗，信號傳輸距離可達20米以上，產品為 4 針單排引腳封裝，應用于果園生產實地可以檢測出實時數據，誤差率極低，系統檢測穩定。DHT11結構原理圖如圖1所示。

1.3 系統結構原理圖

本系統采用開源單片機Arduino中的Ethernet系列，同時結合DHT11溫濕度傳感器、LM35溫度傳感器來實時監測果園產業基地的環境溫度，數據經處理后傳送到互聯網服務器，通過網絡傳送到Web界面，管理人員和消費者可以實時看到信息，實現檢測與管理的智能化。系統結構原理圖如圖2所示。

2 系統軟件設計

2.1 Arduino IDE

Arduino IDE 是Arduino單片機軟件設計的通用軟件，給Arduino寫入程序，并讓它有規律的使用IDE集成開發環境，同時Arduino硬件與軟件都是開放資源，可以方便地進行二次開發。IDE集成了多種多樣的程序代碼，使用起來更易編譯、擴展。

2.2 Web界面設計

Web界面負責提供數據給管理者與消費者，系統在現場采集數據后可以通過Arduino串口看到實時數據信息，然后數據通過網絡第三者服務器轉存，Web界面被訪問時直接從服務器上調用數據，這樣可以將互聯網與生產基地的實時狀況完美結合。

2.3 DHT11溫濕度檢測程序

3 結 語

系統的特點在于可以檢測果園生產基地的實時數據，同時通過網絡提供給消費者和生產者以更好的促進生產消費，傳統的生產依靠人工獲取生產數據，這些數據難以測量，方法簡單、精準度不高、無法實時監測、周期漫長、效率低，同時管理方式落后，資源過度浪費，本系統采用最新的開源Arduino單片機，充分利用DHT11與LM35傳感器的優良特點，結合互聯網設計出一套經濟實用的生產檢測系統，設計簡單，實施成本低，性能優良，可以在市場上推廣使用。

參考文獻

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