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摘 要

目前，我国的蔬菜大棚环境监测主要依靠人工读取现场仪表数据或通过RS485总线将数据传送至现场监测中心显示，无法实现对蔬菜大棚环境的远程无线监测。而云平台技术的不断发展为这一问题提供了解决方案。本文基于目前应用广泛的云平台、串口通信及单片机等技术，针对蔬菜大棚的云平台监测系统进行了设计和研究。通过对蔬菜大棚内温湿度、CO₂ 浓度数据采集程序的开发，将数据上传到组态软件和云端，把数据保存在云服务器上，并实现云端和Web可视化界面的通信。当测得的环境参数超限时进行报警，同时将检测数据以及报警信息在组态和Web端上显示。

本文选用STC89C52单片机作为底层监测设备，利用温湿度传感器、二氧化碳浓度传感器对蔬菜大棚环境数据进行检测；用RS485通信总线与Modbus协议程序与WinCC进行实时数据通信，让工作人员能在现场控制中心对蔬菜大棚内的生产环境进行实时监测，并把数据通过WinCC的Cloud Connector功能上传到云端，将数据保存到Simple Storage Service(S3)模块中。当出现数据超限报警时，通过短信提醒用户，提高了生产过程的安全性。Web端通过“http get”函数从云端的S3模块中下载数据，实现在Web端实时显示监测数据，用户可通过查看网页对蔬菜大棚生产环境进行远程监测。

关键词：蔬菜大棚；AWS云平台；远程监测

Design of Monitoring System for Vegetable Greenhouse Based on Cloud Platform

Abstract

At present, the environmental monitoring of vegetable greenhouses in China mainly relies on manual reading of field instrument data or RS485 bus to transmit the data to the field monitoring center for display, so the remote wireless monitoring of the environment of vegetable greenhouses cannot be realized. The continuous development of cloud monitoring technology provides a solution to this problem. Based on the widely used cloud platform, serial port communication and SCM technology, this paper designs and researches the cloud platform monitoring system for vegetable greenhouses. Through the development of the data collection program of temperature, humidity and CO2 concentration in the vegetable greenhouse, the data is uploaded to the configuration software and the cloud, and the data is saved on the cloud server, and the communication between the cloud and the Web visual interface is realized. When the measured environmental parameters exceed the limit, the detection data and alarm information will be displayed on the configuration and Web terminal.

In this paper, STC89C52 microcontroller is used as the bottom layer monitoring equipment, and temperature and humidity sensor and carbon dioxide concentration sensor are used to detect the environmental data of vegetable greenhouses. The RS485 communication bus and Modbus protocol program are used for real-time data communication with WinCC, so that the staff can monitor the production environment in the vegetable greenhouse in the field control center in real time, upload the data to the Cloud through the WinCC Cloud Connector function, and save the data into the Simple Storage Service(S3) module. When the data limit alarm occurs, the user is reminded by SMS, which improves the safety of the production process. The Web side downloads data from the S3 module in the cloud through the "HTTP get" function to realize real-time display of monitoring data on the Web side. Users can remotely monitor the production environment of the vegetable greenhouse by viewing the Web page.

Key words: vegetable greenhouse; Cloud platform; Remote monitoring

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪 论 1

1.1环境监测的研究背景及意义 1

1.2国内外研究现状及发展动态分析 2

1.2.1云监测系统的研究现状 2

1.2.2 环境监测的研究现状 3

第二章 蔬菜大棚的云监测系统设计 5

2.1研究内容和研究目标 5

2.2 系统整体设计 5

第三章 蔬菜大棚模型的环境监测系统 7

3.1蔬菜大棚模型的建立 7

3.2 云监测平台的实施方案 7

3.2.1 通讯与数据采集 7

3.2.2 控制过程 8

3.3 传感器选型和环境监测 8

3.3.1 传感器选型 8

3.3.2 温湿度监测 9

3.3.3 二氧化碳浓度监测 10

3.3.4 环境监测程序设计 11

3.4 程序烧录运行 13

第四章 组态监测设计 16

4.1 组态软件的选择 16

4.2 组态界面设计 16

4.2.1 组态监测界面设计 17

4.2.2 登录权限 19

4.2.3 组态监测运行 20

第五章 Web端开发 21

5.1 云监测系统整体设计 21

5.1.1 云平台监测的理论基础 21

5.1.2可行性研究 21

5.2 云端数据获取 21

5.2.1 通信基础 21

5.2.2 云端与组态的数据通信 22

5.2.3 数据存储 24

5.3 Web端开发 26

5.3.1 Web监测界面开发 26

5.3.2 系统整体运行 28

第六章 总结与展望 30

6.1 总结 30

6.2 系统评价 30

6.3 未来展望 30

参考文献 32

致谢 34

绪 论

1.1环境监测的研究背景及意义

蔬菜大棚的目的是为蔬菜等农作物提供适合它们生长的环境，从而也能够消除温湿度、二氧化碳浓度等周围的生长环境对大棚内蔬菜等农作物健康生长的制约。其功能主要是克服不同的季节以及气候条件对蔬菜生长的制约，让不同的蔬菜作物能够在原本无法生长的季节或者气候条件下能正常生长，让蔬菜基本能够摆脱对外部生长环境和气候的依赖。由于蔬菜大棚能为蔬菜种植户带来可观的经济收益，我国的温室蔬菜大棚技术在农业生产方面地应用已经越来越多，并且为我国的蔬菜种植户创造了可观的收益。

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