党 鹏

(甘肃财贸职业学院，甘肃 兰州 730000)

1 系统架构设计

本研究的监测系统包含感知控制层、网络层、平台数据管中心以及应用层。感知控制层包括传感器以及其他控制设备，其中传感器主要用于采集环境数据并将数据传导至网络层，控制设备科根据应用层指令对环境变量进行控制，并形成一定的报表数据并传输至平台层，最终通过接口显示给用户。

1.1 感知控制层

利用多种传感器模块，对农业大棚的温湿度、碳酐浓度、土壤含水量等环境变量进行监测。多种传感器模块包含光照度传感器、温湿度传感器、泥土含水量传感器、 CO2检测模块、NH3检测模块。控制模块主要对大棚的光照、温度和土壤湿度进行控制，设备包括可控透风设备、光照调节设备、照明设备和灌溉设备等。传感器控制器MCU单元采用STM32F103系列芯片，组网与数据传输采用ZigBee协议。

1.2 网络层

感知控制层各模块之间的组网与数据传输采用ZigBee协议完成，ZigBee协议是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议，有着低花费、低能量、高容错性和自组织性等特点[1]。网络层还要完成数据的汇聚和上传工作，该项功能主要通过网关设备实现，网关设备MCU单元采用STM32F4系列芯片，同时内置cc2530系列芯片，可以将ZigBee协议包转换为TCP/IP协议包，从而起到数据转换的作用，然后通过以太网接口或WIFI进行数据传输，将数据传输到平台层进行分析。网络层同时具有数据指令下发的功能，平台层或应用层的控制指令可以通过TCP/IP协议下发至网络层，再由网关设备解析为ZigBee协议数据，再次下发至控制模块。……