基于Arduino的果园基地环境Web监测系统设计

基于Arduino的果园基地环境Web监测系统设计

作者：曾金 雷建云

来源：《物联网技术》2016年第08期

摘 要：基于Arduino的果园基地环境Web监测系统的目的在于实时监控果园生态系统的温度、湿度等环境数据，便于管理人员根据实时数据对果园基地的农作物进行正确培养以得到高质量、高产量的农产品，系统选用Arduino开源单片机中的Ethernet系列，开源单片机结构简单、功能强大，同时外部传感器选用温湿度模块DHT11传感器和LM35温度模块，系统通过传感器获取果园基地实时数据，经Ethernet单片机处理后，数据通过网络发送到Web界面，管理人员可实时监控果园基地环境数据。实验数据测试表明，该系统采用单片机硬件与网络结合的方式实现数据的大范围传送与实时监控，系统成本低、简洁、实用性高。 关键词：Arduino；DHT11；LM35；Web

中图分类号：TP368 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2016）08-00-02 0 引 言

随着科技的不断发展与果树种植技术智能化的大面积推广，现有产品已无法满足市场需求，新型水果产品追溯系统已兴起，水果生产的实时数据需要不断更新到互联网以供消费者查看，实现真正的安全生产、安全消费。同时生产管理者可以实时监控土壤数据变化，把握水果生产的良好时机并提出最佳的方案和措施以实现利益最大化。本设计利用Arduino开源单片机与互联网相结合的方式实现远程监控果园环境数据的变化。 1 系统设计 1.1 系统硬件介绍

系统硬件主要包括Arduino Ethernet、DHT11温湿度模块、LM35。

（1）Arduino Ethernet。Arduino以太网接口采用Wiznet公司的Ethernet接口。Arduino Ethernet的处理器核心是ATmega328，其同时具有14路数字输入/输出口（其中6路可作为PWM输出），6路模拟输入，一个16 MHz晶体振荡器，一个RJ45口，一个MicroSD卡座，一个电源插座，一个ICSP header和一个复位按钮。

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn

（2）DHT11温湿度模块。DHT11数字温湿度传感器含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。采用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术以确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连。因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。 （3）LM35。National Semiconductor生产的温度传感器的输出电压与摄氏温标呈线性关系，0度时输出为0 mV，每升高1℃，输出电压增加10 mV。 1.2 DHT11结构原理

DHT11采用单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷。其具有超小的体积、极低的功耗，信号传输距离可达20米以上，产品为 4 针单排引脚封装，应用于果园生产实地可以检测出实时数据，误差率极低，系统检测稳定。DHT11结构原理图如图1所示。 1.3 系统结构原理图

本系统采用开源单片机Arduino中的Ethernet系列，同时结合DHT11温湿度传感器、LM35温度传感器来实时监测果园产业基地的环境温度，数据经处理后传送到互联网服务器，通过网络传送到Web界面，管理人员和消费者可以实时看到信息，实现检测与管理的智能化。系统结构原理图如图2所示。 2 系统软件设计 2.1 Arduino IDE

Arduino IDE 是Arduino单片机软件设计的通用软件，给Arduino写入程序，并让它有规律的使用IDE集成开发环境，同时Arduino硬件与软件都是开放资源，可以方便地进行二次开发。IDE集成了多种多样的程序代码，使用起来更易编译、扩展。 2.2 Web界面设计

Web界面负责提供数据给管理者与消费者，系统在现场采集数据后可以通过Arduino串口看到实时数据信息，然后数据通过网络第三者服务器转存，Web界面被访问时直接从服务器上调用数据，这样可以将互联网与生产基地的实时状况完美结合。 2.3 DHT11温湿度检测程序 3 结 语

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn

系统的特点在于可以检测果园生产基地的实时数据，同时通过网络提供给消费者和生产者以更好的促进生产消费，传统的生产依靠人工获取生产数据，这些数据难以测量，方法简单、精准度不高、无法实时监测、周期漫长、效率低，同时管理方式落后，资源过度浪费，本系统采用最新的开源Arduino单片机，充分利用DHT11与LM35传感器的优良特点，结合互联网设计出一套经济实用的生产检测系统，设计简单，实施成本低，性能优良，可以在市场上推广使用。 参考文献

[1] Michael McRoberts.Arduino.从基础到实践[M].杨继志，郭敬，译.北京：电子工业出版社，2013.

[2]李明亮.Arduino项目DIY[M].北京：清华大学出版社，2015

[3]刘成安，孙涛.智能超声波测距仪的研制[J].微计算机信息，2007，23（6-2）：101-102. [4]陈吕洲.Arduino程序设计基础[M].北京：北京航空航天大学出版社，2014.

[5]孙牵宇，童峰，许肖梅.一种大角度范围的高精度超声波测距处理方法[J].厦门大学学报（自然科学版），2006，45（4）：513-517.

[6] Michael Margolis.Arduino权威指南[M].北京：人民邮电出版社，2015.