【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 產(chǎn)上來(lái)。⑶溫室閉環(huán)控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)溫室閉環(huán)控制系統(tǒng)對(duì)于專用軟件分析出來(lái)的結(jié)果進(jìn)行正向或負(fù)向調(diào)節(jié)，直到作物的生長(zhǎng)參數(shù)符合要求。整個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)主要包括電動(dòng)控制換氣窗口、電動(dòng)控制日照窗口、電動(dòng)澆灌系統(tǒng)等。項(xiàng)目的特色和創(chuàng)新之處項(xiàng)目特色：① 針對(duì)蘇北主要以農(nóng)業(yè)為主要經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，加之目前溫室種植中環(huán)境調(diào)控技術(shù)與設(shè)備落后、智能化程度不高、對(duì)于農(nóng)作物的生長(zhǎng)參數(shù)測(cè)控缺乏量化指標(biāo)、智能設(shè)施類型過(guò)于簡(jiǎn)易等諸多問(wèn)題，本項(xiàng)目采用具有廣闊前景的無(wú)線傳感網(wǎng)技術(shù)對(duì)溫室大棚的種植進(jìn)行測(cè)控研究，一方面提高了農(nóng)業(yè)的設(shè)施化、智能化水平，另一方面在不用付出高昂代價(jià)的基礎(chǔ)上提高了產(chǎn)能，提高了農(nóng)業(yè)精細(xì)化的同時(shí)也提高了農(nóng)民的收入，帶動(dòng)了蘇北的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。② 溫室內(nèi)種植農(nóng)作物，空間布實(shí)線進(jìn)行傳感器通訊很不方便，本項(xiàng)目采用zigbee無(wú)線技術(shù)進(jìn)行通訊，一方面解決了系統(tǒng)安裝難、布置難的問(wèn)題，另一方面也達(dá)到了節(jié)能、網(wǎng)絡(luò)管理簡(jiǎn)易和降低投入成本等功能和特點(diǎn)，是一種理想的溫室農(nóng)作物監(jiān)控系統(tǒng)方案。項(xiàng)目創(chuàng)新之處：①以zigbee無(wú)線傳感網(wǎng)作為主要技術(shù)的溫室作物測(cè)控系統(tǒng)，有節(jié)能、網(wǎng)絡(luò)布控和擴(kuò)展方便、易于控制等特點(diǎn)；結(jié)合多種成長(zhǎng)參數(shù)傳感器，形成完整的測(cè)控系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)對(duì)作物生長(zhǎng)作出控制、預(yù)警。②對(duì)監(jiān)控參數(shù)進(jìn)行分析后進(jìn)行智能控制，對(duì)于模型中低級(jí)別問(wèn)題進(jìn)行自行閉環(huán)控制；對(duì)于較大問(wèn)題或異常問(wèn)題進(jìn)行報(bào)警。③系統(tǒng)中包含閉環(huán)控制的智能執(zhí)行裝置，如開(kāi)關(guān)角度和方向可以受控的日照窗、遮陽(yáng)網(wǎng)、可以噴淋普通灌溉水和藥水的智能噴淋系統(tǒng)等。要達(dá)到的主要技術(shù)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益①技術(shù)指標(biāo)建立基于無(wú)線傳感網(wǎng)的溫室農(nóng)作物成長(zhǎng)參數(shù)測(cè)控系統(tǒng)，系統(tǒng)指標(biāo)主要有：系統(tǒng)可測(cè)控的成長(zhǎng)參數(shù)不少于溫度、濕度、光照、土壤水分、CO2濃度這基本的五項(xiàng)；測(cè)控模型準(zhǔn)確，調(diào)控效果明顯，農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量增幅顯著，增幅在10％左右；系統(tǒng)適應(yīng)性強(qiáng)，穩(wěn)定性好，農(nóng)民操作難度小；系統(tǒng)待機(jī)長(zhǎng)，子節(jié)點(diǎn)更換電池時(shí)間控制在兩個(gè)月以上。②社會(huì)效益通過(guò)技術(shù)更新與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，帶動(dòng)農(nóng)民科技致富，激發(fā)農(nóng)民勞動(dòng)的積極性，增加農(nóng)民收入，促進(jìn)溫室種植產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展。③經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及效益按每個(gè)溫室種植農(nóng)戶10畝溫室大棚投資3萬(wàn)元計(jì)算，本系統(tǒng)可增加農(nóng)產(chǎn)品畝產(chǎn)量600斤,每斤按3元錢計(jì)算,每年可增加農(nóng)民收入600*10（畝）*3=18000元，另外減少了勞動(dòng)力投入，按每人每月1000元，1000*2（人）*12=24000元?？梢宰龅揭荒陜?nèi)可收回投資，可謂一次投資，終生受益。三、研究試驗(yàn)方法、技術(shù)路線以及工藝流程研究試驗(yàn)方法采用公司的項(xiàng)目管理方式進(jìn)行管理，主要分為兩條線進(jìn)行開(kāi)發(fā)：一條線是硬件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)；另一條線是軟件開(kāi)發(fā)，其中包括了對(duì)參數(shù)控制模型和參數(shù)閥值的確定。參照大型通訊企業(yè)華為的管理方式，采用“產(chǎn)品設(shè)計(jì)，軟件先行”的開(kāi)發(fā)策略，因?yàn)樵陂_(kāi)發(fā)過(guò)程中，軟件開(kāi)發(fā)和調(diào)試往往占到了較大的比重和項(xiàng)目周期，所以在硬件原理圖設(shè)計(jì)的同時(shí)，就要開(kāi)始軟件系統(tǒng)的底層驅(qū)動(dòng)和大小boot的開(kāi)發(fā)，保證兩條線同時(shí)走，省去軟件等待硬件的時(shí)間。待硬件回板后即可加載小系統(tǒng)測(cè)試，這樣可以最大限度地節(jié)省開(kāi)發(fā)周期和開(kāi)發(fā)成本。技術(shù)路線具體的技術(shù)路線可以分為兩條，一條硬件研發(fā)路線；一條軟件研發(fā)路線，其中硬件的技術(shù)路線如下圖1所示：圖1 硬件開(kāi)發(fā)技術(shù)路線示意圖具體硬件研發(fā)時(shí)的主要技術(shù)問(wèn)題及解決方案：① 軟件需要確定CPU的主頻、內(nèi)部Cache的容量、存儲(chǔ)器的大小等資源的最小值，除了滿足以上操作系統(tǒng)必需的資源外，硬件還要綜合考慮各種接口的需求、功耗、成本、體積、升級(jí)等諸多問(wèn)題，包括后續(xù)安裝的便利性對(duì)產(chǎn)品形態(tài)的要求。在器件選型這一塊上需要綜合各個(gè)方面的需求，實(shí)地考察溫室、大棚的實(shí)際情況；收集農(nóng)戶的耕種、安裝、使用意見(jiàn)，做到產(chǎn)品設(shè)計(jì)從開(kāi)始就是正確的、有依據(jù)的。②設(shè)計(jì)多傳感器的主、從節(jié)點(diǎn)時(shí)，盡量選擇低功耗、多通道的采集芯片，比如采用多通道的A/D轉(zhuǎn)換器，這樣不但可以減小節(jié)點(diǎn)功耗，還可以減小節(jié)點(diǎn)體積，更適合安裝在作物中間而不影響農(nóng)作物的生長(zhǎng)和維護(hù)。③ 傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)需要充分考慮擴(kuò)展性和兼容性，根據(jù)不同的作物，方便更換、升級(jí)測(cè)量傳感器，在原理圖和PCB設(shè)計(jì)時(shí)，盡量選擇可以pin to pin兼容的器件，便于后期升級(jí)和拓展。④ 充分考慮傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的使用場(chǎng)景環(huán)境，做好各種可靠性測(cè)試，比如作物經(jīng)常澆灌偏堿性或偏酸性肥料，那么在PCB和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)就需要做好防腐蝕設(shè)計(jì)，如在機(jī)殼外涂上鋅層；比如溫室所在地區(qū)雷、雨頻繁，那么在硬件設(shè)計(jì)時(shí)就要考慮到接地和防雷，比如在zigbee天線口加空氣放電管進(jìn)行避雷、在機(jī)殼處的PCB處留出接地點(diǎn)，同時(shí)保證強(qiáng)電、弱點(diǎn)的絕對(duì)隔離。無(wú)線傳感網(wǎng)主節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)功能框圖如圖2所示，子節(jié)點(diǎn)除了沒(méi)有CPU、LCD等以外（圖中虛線所示），其他器件基本都保留，這里就不再提供圖示。圖2 傳感網(wǎng)主節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)硬件框圖以上是硬件研發(fā)的技術(shù)路線描述，下面就軟件技術(shù)路線做一個(gè)規(guī)劃和闡述。首先，軟件在項(xiàng)目初期需要評(píng)估系統(tǒng)資源需求，根據(jù)系統(tǒng)軟件的容量選擇適合主頻的CPU和內(nèi)存大小等硬件資源；一般linux操作系統(tǒng)，在內(nèi)核和部分?jǐn)U展功能使用的情況下，4M Flash、16M SDRAM即可完成主要的功能，就此項(xiàng)目而言，甚至更少即可滿足，待仔細(xì)評(píng)估后給出具體要求。CPU方面，主要考慮cache級(jí)數(shù)和容量、主頻大小、流水線級(jí)數(shù)等指標(biāo)，基本上ARM7以上的均可滿足此方案的需求。再者，器件評(píng)估完畢后需要進(jìn)行驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)和大小boot開(kāi)發(fā)，此時(shí)硬件同步進(jìn)行原理圖設(shè)計(jì)。此階段的關(guān)鍵是根據(jù)器件型號(hào)、廠家提供的驅(qū)動(dòng)進(jìn)行修改、對(duì)接，保證各個(gè)部分的驅(qū)動(dòng)程序都能夠嫁接到linux上，保證整個(gè)小系統(tǒng)下的驅(qū)動(dòng)沒(méi)有問(wèn)題。最后需要把各個(gè)關(guān)鍵端口驅(qū)動(dòng)做到大小boot中去，部分驅(qū)動(dòng)待boot起來(lái)后再進(jìn)行加載，保證小系統(tǒng)能夠正常工作，重要端口能夠進(jìn)行基本的讀寫操作。此階段完成后，硬件單板回板，軟件人員需要和硬件人員進(jìn)行聯(lián)合調(diào)試，保證單板小系統(tǒng)可以正常運(yùn)行。驅(qū)動(dòng)、boot完成后是形成系統(tǒng)軟件階段，加入各種應(yīng)用程序形成一個(gè)軟件系統(tǒng)，即一個(gè)完整的操作系統(tǒng)。最后是和硬件聯(lián)調(diào)，在調(diào)試中發(fā)現(xiàn)軟件或者硬件問(wèn)題，最后形成閉環(huán)改進(jìn)，通過(guò)版本升級(jí)或者打補(bǔ)丁的方式進(jìn)行修改，對(duì)于所修改點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)紀(jì)錄，保證最后成品版本的正確性。實(shí)際的做法是建立一個(gè)版本庫(kù)，里面不但放置每個(gè)版本，同時(shí)有更新、更改日志，保證軟件的管理符合軟件工程的要求，從制度上保證軟件的可靠性。軟件技術(shù)路線的示意圖如圖3所示。圖3 軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)路線示意圖整個(gè)項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)工藝流程圖如圖4所示，整個(gè)流程圖展開(kāi)后即可分為兩個(gè)主線，一個(gè)是硬件研發(fā)工藝流程，另一個(gè)是軟件研發(fā)流程。上文已經(jīng)分別闡述了，這里不再贅述。圖4 項(xiàng)目開(kāi)發(fā)工藝路線示意圖四、工作基礎(chǔ)和條件承擔(dān)單位概況，擁有知識(shí)產(chǎn)權(quán)狀況淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院是教育部2006年人才培養(yǎng)水平評(píng)估優(yōu)秀的高等院校。以省電子產(chǎn)品裝備制造工程技術(shù)研究開(kāi)發(fā)中心、省物流公用信息技術(shù)服務(wù)中心、省軟件外包人才培訓(xùn)基地、市電