MG811

基于龙芯组网的农业环境远程监测系统设计作者：苟超李强刘文乐来源：《物联网技术》2017年第12期摘要：为了实时获取农业生长环境信息，提升农作物生产效益，文中研制了一种基于龙芯处理器与无线网络通信技术相结合的农业环境远程监测系统。

组建了基于龙芯1C的终端采集节点、汇聚节点和WiFi网络，实现了对CO2浓度、空气温湿度、光照强度等农业环境信息的采集和无线传输；设计了基于龙芯3A的数据监测中心，实现了数据储存与人机交互。

由监测实验室农业物联网沙盘环境信息实验可知，本系统有效实现了农业环境信息的无线组网监测，为农业物联网环境监测提供了一种新的实现方式。

关键词：龙芯；无线网络通信；WiFi；农业环境监测中图分类号：TP274 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2017）12-00-040 引言农业可持续发展是农业建设的重要内容，要实现农业优质、安全、高产的可持续发展，必须借助科学技术对影响农作物生长的环境信息进行实时、智能化监测和管理。

影响农作物生长的环境信息包括空间气象信息和土壤环境参数信息，对信息的感知、处理和应用是农业环境监测研究的主要内容[1]。

由于农业地形分散、环境信息多变，为多方位、网络化、精准、快速地采集作物生长环境信息带来了诸多困难。

随着物联网技术的迅猛发展，无线传感器网络和无线网络通信技术的出现和应用为解决该问题提供了有效的技术手段。

农业环境信息监测系统通过大量传感器协作，实时感知气象、土壤等农业环境信息，经嵌入式系统对信息进行处理后，由无线通信网络将信息传送到监测中心，实现农业环境信息的远程集群化监测[2]。

基于ZigBee的无线传感网络监测系统实现了对大众化农业场地环境信息的精准监测；基于嵌入式系统和GPRS通信技术的监测系统实现了对环境信息复杂、地势特殊的农业场所的监测；基于WSN的农田环境采集节点系统，结合嵌入式处理器设计了无线传感网络节点和汇聚节点，实现了对农田信息的动态显示和大容量存储[3-5]。

目录1 前言 (1)2 系统总体方案设计 (1)2.1 系统结构示意图 (1)2.2系统总体说明 (3)3 系统硬件电路设计 (4)3.1 ZigBee无线通信网络 (4)3.1.1无线节点模块 (4)3.1.2光照传感器模块........................................................ 错误!未定义书签。

3.1.3控光电路模块............................................................ 错误!未定义书签。

3.2网关 (10)3.2.1 网络接口模块 (11)3.2.2 通信接口模块 (11)4 系统软件设计 (12)4.1 ZigBee无线通信网络软件设计 (14)4.1.1 协调器模块软件设计 (14)4.1.2 终端节点模块软件设计 (22)4.2 网关软件设计 (53)4.2.1 ARM 驱动程序开发 (53)4.2.2 ARM应用程序开发 (58)4.3 远程监控中心软件设计 (67)4.3.1 软件基本介绍与模块划分 (67)4.3.2 窗体设计与实现 (68)4.3.3 模块之间数据的相互交换与通信 (74)5 调试 (77)5.1 无线通信网络组网测试 (77)5.2 网关测试 (78)5.3远程监控中心测试 (82)1 前言随着人们生活水平的提高，人们对照明控制的要求越来越高，如营造舒适的照明环境、节约电能、提高光源寿命等。

目前，传统的照明控制系统实现方案有以下缺点：（1）基于有线方案，布线麻烦，增减设备需要重新布线，而且影响美观。

（2）标准不统一，照明控制系统中的控制器间进行通信没有规范的通信协议，通信命令帧编码混乱。

（3）只能实现就近控制，不能远程同步到网络。

为了满足现代社会对高效、自动化和节能照明技术的需求，本项目设计了一种基于ZigBee和ARM的网络智能照明节能系统，实现了照明系统远程控制、智能化调节，达到了节能、节电和提供人性化管理的目标。

MG811传感器电路图3.5 MG811传感器电路如图3.5所示，为MG811 CO2溶度检测传感器，信号输出端接一个10K电阻，MQ接单片机P1.0脚，通过单片机内部自带AD来检测电压值并将其转换为CO2溶度值。

本传感器采用固体电解质电池原理，由下列固体电池构成：空气，Au|NASICON|碳酸盐|Au，空气，CO2 当传感器置于CO2气氛中时，将发生以下电极反应：负极：2Li++CO2+1/2O2+2e-=Li2CO3正极：2Na++1/2O2+2e-=Na2O总电极反应：Li2CO3+2Na+=Na2O+2Li++CO2传感器敏感电极与参考电极间的电势差（EMF）符合能斯特方程：EMF=Ec-(RxT)/(2F)ln(P(CO2))上式中：P(CO2)—CO2分压Ec—常量R—气体常量T—绝对温度（K）F—法拉第常量在图3.6中，元件加热电压由外电路提供，当其表面温度足够高时，元件相当于一个电池，其两端会输出一电压信号，其值与能斯特方程符合得较好。

元件测量时放大器的阻抗须在100—1000GΩ之间，其测试电流应控制在1PA以下。

图3.6 MG811工作原理图AD转换程序unsigned char dac_start0() //开始A/D转化{P1ASF=0x00; //p1.1通道使能ADC_CONTR=0x00; //启动通道P1.1 AUXR1=0x00;ADC_CONTR|=0x80; //AD电源开delay(2);ADC_CONTR|=0x08; //启动AD转换delay(2);while(!(ADC_CONTR&0x10));ADC_CONTR=0;return ADC_RES;}unsigned char dac_start1() //开始A/D转化{P1ASF=0x01; //p1.0通道时能ADC_CONTR=0x01; //启动通道P1.0 AUXR1=0x00;ADC_CONTR|=0x80; //AD电源开delay(2);ADC_CONTR|=0x08; //启动AD转换delay(2);while(!(ADC_CONTR&0x10));ADC_CONTR=0;return ADC_RES;}如上为STC12C5A60S2自带AD转换的程序，先设置AD通道为P1.0，用来采集光敏电阻电压值，同理也设置了P1.1用来采集MG811CO2溶度值，接着设置转换速度和10位的转换精度，高八位存放在ADC_RES中，低两位存放在ADC_RESL的低两位中，接着将数据融合，等待转换完毕后将数据返回。

基于A i r 724U G模组的农业大棚远程监控系统设计*龙顺宇,林道锦,杨伟,李泽芳(海南热带海洋学院海洋信息工程学院,三亚572022)*基金项目:文章系海南省2020年教育发展专项资金项目(H n j g202091)㊁海南热带海洋学院2020年校级教育教学改革研究项目(R H Y j g z d 202004);海南热带海洋学院2019年校级教改项目(R H Y J G 201908)㊂摘要:本文基于上海合宙科技有限公司生产的A i r 724U G L T E C a t .1模块,搭配S T C 8单片机及其外围电路,实现了农业大棚的远程监控㊂该系统分为云上平台和云下平台,两个平台以MQ T T 协议连接和通信,大棚内的环境参量可以实时传送到云端,处理后的数据又可以反向作用于云下平台,管理人员可灵活通过W e b 客户端或移动终端实现对大棚的远程监控,高效便捷㊂经测试,本系统具备性价比高㊁跨平台㊁易构建的特点,可满足一般场景应用㊂关键词:农业大棚;远程监控;A i r 724U G ;G P R S ;MQ T T中图分类号:T P 31 文献标识码:AD e s i g n o f R e m o t e M o n i t o r i n g S y s t e m f o r A gr i c u l t u r a l G r e e n h o u s e B a s e d o n A i r 724U G M o d u l e L o n g S h u n y u ,L i n D a o j i n ,Y a n g W e i ,L i Z e f a n g(C o l l e g e o f O c e a n o g r a p h i c I n f o r m a t i o n E n g i n e e r i n g ,H a i n a n T r o p i c a l O c e a n U n i v e r s i t y ,S a n ya 572022,C h i n a )Ab s t r ac t :T h i s a r t i c l e i s b a s ed o n t he A i r 724U G L T E C a t .1m o d u l e p r o d u c e d b y S h a n g h a i H e z h o u T e c h n o l o g y Co .,L t d .,c o m b i n e d w i t h t h e S T C 8m i c r o c o n t r o l l e r a n d i t s p e r i p h e r a l c i r c u i t s t o r e a l i z e a r e m o t e m o n i t o r i n g s y s t e m f o r a g r i c u l t u r a l g r e e n h o u s e s .T h e s ys t e m i s d i v i d e d i n t o a p l a t f o r m a b o v e t h e c l o u d a n d a p l a t f o r m b e l o w t h e c l o u d .T h e t w o p l a t f o r m s a r e c o n n e c t e d a n d c o mm u n i c a t e d u s i n gt h e MQ T T p r o t o c o l .T h e e n v i r o n m e n t a l pa r a m e t e r s i n t h e g r e e n h o u s e c a nb e t r a n s m i t t e d t o t h e p l a t f o r m a b o v e t h ec l o ud i n re a l t i m e ,a n d t h e p r o c e s s e d d a t a c a n b e r e v e r s e d t o t h e p l a tf o r m b e l o w t h e c l o u d .T h e m a n ag e r s c a n f l e x i b l y r e a l i z e r e m o t e m o n i t o r i n g of t h eg r e e n -h o u s e t h r o u g h t h e W e b c li e n t o r m o b i l e t e r m i n a l ,w h i c h i s e f f i c i e n t a n d c o n v e n i e n t .A f t e r t e s t i n g ,t h i s s y s t e m h a s t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f h i g h c o s t p e r f o r m a n c e ,c r o s s -p l a t f o r m ,a n d e a s y to b u i l d ,w h i c h c a n m e e t g e n e r a l s c e n a r i o s .K e yw o r d s :a g r i c u l t u r a l g r e e n h o u s e ;r e m o t e m o n i t o r i n g ;A i r 724U G ;G P R S ;MQ T T 0 引 言随着智慧农业和物联网技术的飞速发展,农业大棚的智能化管理需求亟待解决[1-2]㊂管理者提出了 云上农业 ㊁ 智慧大棚 的场景需求,相关传感器节点可以将大棚中的环境参量上传到云端,如温湿度㊁二氧化碳浓度㊁光照强度等[3-4]㊂管理者可以在各类终端远程监测和控制大棚设备,如抽湿机㊁鼓风机㊁大棚遮布㊁大棚光源㊁水泵设备㊁调温设备㊁杀菌设备等,以此实现智能化㊁高效化㊁自主化管理[5-6]㊂该系统中包含了对温湿度㊁二氧化碳浓度㊁光照强度等环境参量的检测以及对系统外围电路的控制㊂本文基于此类应用设计并实现了一套农业大棚远程监控系统,以满足实际场景需求㊂1 系统框架及功能设计本文设计的农业大棚远程监控系统从结构上可分为云上平台与云下平台㊂云下平台多为硬件箱体㊁硬件密封盒形式,包括了各类传感器㊁执行器设备㊁主控及通信单元(即A i r 724U G 模组),这些功能单元组合为一个功能节点,按照农业大棚需求和规模,节点数量可以是几个㊁几十个乃至几百个,若系统节点数量超过组网地址数量,则需要添加网关加以分配和汇总[7-8]㊂云下系统以S T C 8单片机作为主控核心,通过各类传感器采集不同的环境参量,将环境参量处理之后组帧,然后把数据帧发送给A i r 724U G 模块,该模块自动连接到G P R S 网络,再以MQ T T 协议连接到阿里云I o T 服务器,不间断地将采集到的数据传输到云上平台,从而实现数据采集与实时上传㊂云上平台由移动终端A P P 和W e b 端构成,具有连接和调节云下平台的作用,同时也承担了数据存储㊁策略实施㊁数据分析等功能㊂手机A P P 或W e b 电脑客户端通过MQ T T 协议发布或订阅相应主题信息,在A P P 界面或W e b 网页界面上以动态方式实时显示出传感器数据㊂当云服务器接收到用户操作请求时,通过MQ T T 协议将操作请求下发到相应设备,完成云上云下交互,实现系统远程控制㊂本系统整体框架如图1所示㊂图1 农业大棚远程监控系统框图2 系统硬件设计硬件部分由三个核心单元组成,即A i r 724U G 模组单元㊁S T C 8单片机主控单元和传感/执行器设备单元㊂A i r 724U G 模组承担G P R S 数据通信,S T C 8单片机处理传感器数据,单片机引出了G P I O 端口以连接执行器设备㊂节点硬件采用5V 供电,体积小巧,运行功耗小于10W ,可待机节能,实际嵌入到农业大棚之中㊂2.1 A i r 724U G 模组单元设计A i r 724U G 是上海合宙科技有限公司生产的4G 全网通模块,该模组可适应不同的运营商和服务,确保了产品设计的最大灵活性和自由度,模组承担了S T C 8H 3K 64S 4单片机连入G P R S 通信网络的需求,内部自集成了MQ T T 协议,在透明传输的模式下,作为T C P 客户端与各类I o T 云端服务器进行交互,支持双卡双待机,还可以切换运营商网络,接口丰富功能齐全㊂该模组内置了丰富的网络协议,集成了多个工业标准化接口,支持多种驱动和软件功能(如W i n d o w s X P ㊁W i n -d o w s V i s t a ㊁W i n d o w s 7/8/8.1/10㊁L i n u x ㊁A n d r o i d 等操作系统下的U S B 驱动等),极大地扩展了其在M 2M 领域的应用范围,该模组还支持S S L 通信,该协议位于T C P /I P 协议与各种应用协议之间,为数据通信提供安全支持㊂具有使用监测范围广㊁数据实时性强㊁建设周期短㊁成本低㊁使用方便㊁数据传送速率高㊁可进行远程监控㊁抗干扰能力强等优点㊂2.2 S T C 8单片机主控单元设计设计中采用S T C 公司生产的增强型高速8051内核S T C 8H 3K 64S 4单片机实现对节点设备的数据采集和处理,同时控制A i r 724U G 模组的网络通信,该单片机兼容传统M C S 51单片机系列,外围电路精简㊁性价比高,该单元电路如图2所示㊂电路中的U 6为C H 340G 芯片,该单元将U S B 转换为T T L 电平标准的串口,便于向单片机烧录程序㊂U 7为3.3V 的L D O 稳压单元,U 5为S T C 8H 3K 64S 4单片机㊂该型号单片机自带4组独立的异步串行通信接口,可用于A D C 数据采集扩展与多路网络通信模块扩展㊂硬件设计中分配串口2为A i r 724U G 模组与单片机的串口通信端口,预留串口1与A D C 转换接口方便程序下载和后期模拟信号采集扩展㊂单片机的P 1.0和P 1.1引脚与A i r 724U G 模组的U A R T 1_T X D 和U A R T 1_R X D 两个引脚交叉相连,实现U A R T 通信㊂在设计中考虑到单片机核心需要长时间与A i r 724U G 模组进行异步串口通信,该场景下对波特率精度要求较高,所以最好不启用单片机片内高速R C 时钟源,因而在电路设计中仍保留了X 1㊁C 22和C 23构成的外部石英晶体振荡器电路㊂2.3 节点传感/执行器单元设计节点传感及执行器单元既是信息来源又是调控动作的具体表达,传感器设备负责采集农业大棚的环境参量,例如温度㊁湿度㊁光照强度㊁C O 2浓度等,采集到的参量实时上传到云上平台㊂同时可以接收到云上平台下达的操作命令,此时执行器设备会作出响应,如打开顶部窗㊁侧面窗㊁温度阀门控制器㊁灌溉阀门控制器㊁大棚光源㊁风机等㊂考虑到系统需求,本设计实际选择了温湿度传感器D H T 11㊁光照强度传感器G Y 30㊁C O 2气体传感器MG 811作为传感器设备,添加了V S 1838B 解码头及继电器作为执行器设备开关,该单元电路如图3所示㊂电路中的U 10为D H T 11传感器,该传感器为数字式温湿度一体化传感器,出厂时已经校准,其湿度精度可达ʃ5%R H ,温度精度可达ʃ2ħ,湿度量程为20%~90%R H ,温度量程为0~50%,可满足农业大棚场景需求㊂分配单片机的P 4.7引脚与D H T 11的数据输出引脚D A T A 连接,用来传输数据㊂电路中的U 8为G Y 30光照强度感应模块,该模块核心采用B H 1750F V I 芯片,供电电压支持3~5V ,可检测0~65535l u x 区间照度,可对亮度进行1个l u x 的高精度量化㊂该芯片内置了16位A /D 转换器和通信电平转换单元,可直接输出数字信号与单片机对接,电路中分配图2 S T C 8H 3K 64S 4单片机核心电路原理图图3 节点传感器/执行器电路原理图G Y 30_S C L ㊁G Y 30_S D A 与单片机的P 2.5时钟线㊁P 2.4数据线对接通信,该芯片性价比高㊁连线简单,因此在农业大棚场景中得到了广泛运用㊂电路中的S R 1为MG 811型C O 2气体传感器模块,该型号传感器对C O 2气体具有良好的检测灵敏度和选择性,受温湿度的变化影响较小,测量数据较为稳定㊂MG 811信号输出阻抗高,在设计电路时可在传感器信号输出后端接入一级阻抗变换电路,将传感器输出阻抗降到可测量级别㊂电路中的U 9为运算放大器,可放大MG 811输出信号,U 13为电压比较器,也可以设定阈值电压直接得到C O 2浓度二值化判定结果㊂电路中的U 12为V S 1838B 红外接收头,该器件体积小巧㊁可直接将38k H z 载波的红外信号解码为电平形式输出,接收角度宽且抗干扰能力强,此处用于接收大棚红外信号以控制设备动作㊂3 系统软件设计系统软件的设计重点主要是两个方面,即云下平台节点控制编程和A i r 724U G 模组的通信编程㊂3.1 云下平台节点控制程序设计节点中的传感器㊁执行器和A i r 724U G 模组都应在主控单片机的协调下联合工作㊂节点主控首先对整个系统进行初始化,然后对传感器设备采集到的参量进行转换和处理,得到对应的温湿度值㊁C O 2浓度㊁光照强度之后,进入判断程序,判断是否超过系统所设定的阈值并实时传送参量及状态到云上平台㊂若采集值超出阈值发生异常,系统应自动执行本地策略,如温度过高将自动打开温控阀门控制器㊁湿度过低自动打开灌溉阀门控制器等动作㊂除了传感器之外,执行器设备状态也会实时地上报云上平台,当云上平台下达操作请求时,节点执行器设备会执行相应的动作,如收缩大棚遮盖㊁启停相关设备等㊂云下平台节点控制软件流程如图4所示㊂图4 云下平台节点控制软件流程图3.2 A i r 724U G 模组通信程序设计节点中的编程重点即为对A i r 724U G 模组的控制,S T C 8主控单片机上电后,首先初始化U A R T 串口,设置串口波特率等参数,并配置串口中断服务函数,准备接收A i r 724U G 模组的回传数据㊂主控单片机采用A T 指令集与A i r 724U G 模组进行交互㊂A i r 724U G 模组上电初始化成功后会返回 S M SR E A D Y,此时主控单片机需遵照以下流程验证模块状态和配置网络连接㊂首先发送 A T 指令,训练模组波特率,期待响应值 O K ,然后发送 A T +C G M R ,查询A i r 724U G 模组版本号,期待响应值 A i r M 2M _A i r 724U G _V 584_L T E _A T ,随后发送 A T+C G A T T ? ,激活数据网络,期待响应值 +C G A T T :1 ㊂接着发送 A T +C P I N ,查询S I M 卡状态,期待响应值 +C P I N :R E AD -Y ㊂最后发送 A T+C G R E G ? ,查询当前G P R S 注册状态,期待响应值 +C G R E G :0,1㊂A i r 724U G 模组最终以T C P /I P 协议或MQ T T 协议与阿里I o T 云服务器连接,系统作为T C P 客户端向服务器发送T C P 连接请求,采用A T 命令:A T+M C O N F I G=<c l i e n t i d >,<u s e r n a m e >,<p a s s w o r d >㊂其中<c l i e n -t i d >是阿里I o T 云服务器创建设备时产生的c l i e n t i d ,<u s e r n a m e >为用户名,<p a s s w o r d >为密码,若没有用户名和密码,此两项可为空㊂模组接收到该命令后会返回O K ,再发送 A T+S S L M I P S T A R T=<s v r a d d r>,<p o r t > ,与服务器建立一个T C P 连接,收到 C O N N E C TO K 后需要立刻发送建立会话指令 A T+M C O N N E C T=1,330 ,成功之后模组依然会返回 C O N N E C T O K㊂使用串口工具可截取A i r 724U G 模组与单片机之间的串口交互内容,A i r 724U G 模组上电提示㊁训练模组波特率自适应㊁查询A i r 724U G 模组版本号㊁激活数据网络㊁查询S I M 卡状态㊁查询当前G P R S 注册状态及阿里I o T 云服务器连接的交互过程如图5所示㊂图5 A i r 724U G 模组配置及连接过程确认A i r 724U G 模组成功登录上阿里I o T 云服务器之后,再发送 A T+M S U B=<t o p i c >,<q o s >,A T+M P U B =<t o p i c >,<q o s >,<r e t a i n >,<m e s s a ge > 指令,订阅和发布阿里I o T 云服务器相应的主题,以此来实现移动设备端用户命令的下达操作,<t o pi c >为阿里I o T 云服务器应用分析的主题,<q o s >为应用程序消息的服务质量,<r e t a i n >为保留标志,<m e s s a g e >为应用信息内容㊂节点的传感器和执行器状态也会通过该方式上传到云上平台并实时显示㊂若将A i r 724U G 模组配置过程进行单片机程序化,可以得到如下源码:I n i t U A R T (115200); //A T 串口1初始化I n i t T i m e r 0();//定时器0初始化I 2C _i n i t i();//I 2C 初始化B H 1750_i n i t ();//初始化B H 1750C O 2_i n i t ();//初始化MG 811w h i l e (1){ S i n gl e _W r i t e _B H 1750(0x 01);//打开模式 S i n gl e _W r i t e _B H 1750(0x 10);//水平分辨率模式M u l t i p l e _R e a d _B H 1750();//连续读出数据,存储在B U F 中 w h i l e (G P R S _C o n n e c t S e r v e r ())//循环,初始化G P R S 模块连接上G P R S 网络{d e l a y1m s (20);} i f (S m a r t C o n f i g F l a ge ){//G P R S 模块初始化成功,连接上G P R S 网络 C o n n e c t M q t t ();//控制模块连接MQ T T if (C o n n e c t M q t t F l a g){//连接上了MQ T T i f (U s a r t R e a d F l a ge ){//串口接收到数据U s a r t R e a d F l a g e =0;//串口接收标志位清零 D i s p o s e M q t t D a t a ();//处理MQ T T 接收的数据 }Q u e r y R e l a y S t a t e ();//轮询控制设备状态 K e e pA l i v e ();//发送心跳包i f (R e n d T H C n t >5000){//定时采集D H T 11 D H T 11_R e c e i v e ();//读取D H T 11温湿度数据 R e n d T H C n t =0;//定时标志位清零//上传D H T 11采集到的数据M a i n L e n=s p r i n t f ((c h a r *)U s a r t R e a d B u f f ,"{\"d a t a \":\"T H \",\"b i t \":\"1\",\"t e m pe r a t u r e \":\"% d \",\"h u m i d i t y \":\"%d \"}",(i n t )D H T 11D a t a [0],(i n t )D H T 11D a t a [2]); M a i n L e n=m q t t _m s g _p u b l i s h (MQ T T P u b l i s h T o p i c ,U s a r t R e a d B u f f ,M a i n L e n ,0,1,&M a i n S t r i n g ,M a i n B u f f e r ,M a i n B u f f e r L e n ); U a r t S e n d T I (M a i n S t r i n g,M a i n L e n ); d e l a y _m s (50); } } }}4 系统测试本文设计的农业大棚远程监控系统实现了云上平台相关参量的实时显示,以W e b 网页为例,其实测界面如图6所示㊂各类传感器及执行器状态都有显示㊂当云上平台下达用户命令时,云下平台的执行器节点也会正确作出响应㊂W e b 网页端的刷新时间可以配置,为了权衡数据通信量,实际运行时每1h 刷新一次,用户点击设备运行监控处的按键即可控制执行器设备的启停,操作十分方便㊂后台架设有轻量级数据库,可以记录农业大棚中的参量变化,按照时间走向显示出变化趋势图,便于管理人员进行远程监控㊂图6 系统实测W e b 网页端界面5 结 语本系统作为单片机类电子工艺实训项目在研发实训中取得了较好的成果㊂项目结合传感器㊁执行器㊁单片机主控㊁通信单元实现了农业大棚的远程环境参量采集与监控,节点形态简单,架构清晰明了,作为农业大棚的解决方案之一,具有良好的适用性㊂当然,在实际的场景应用中还要涉及到规模性㊁安全性㊁工程性㊁可操作性的诸多需求,可进一步基于本方案进行扩展和升级,以对接实际要求㊂参考文献[1]金家胜.基于N B I o T 和O n e N E T 云平台的消防远程监控系统的研究与实现[D ].沈阳:辽宁大学,2020.[2]黄力,魏文冲.基于O n e N E T 云平台的农业温室大棚上限阈值远程监控的实现[J ].信息与电脑(理论版),2020,32(1):163165.[3]吴月峥,潘乐乐,薛宝奇,等.基于A i r 720模块对水污染处理器数据采集及无线传输的研究[J ].物联网技术,2019,9(10):3840.[4]赵如金.基于N B I o T 的智能温棚环境监控系统的设计与实现[D ].银川:北方民族大学,2020.[5]程力,郭晓金,谭洋.智能农业大棚环境远程监控系统的设计与实现[J ].中国农机化学报,2019,40(6):173178.[6]孙忠祥.基于设备云平台的智能农业温室大棚远程监控系统的实现[D ].哈尔滨:哈尔滨理工大学,2017.[7]赵轩,纪文刚,卓思超.基于G P R S 网络的温室大棚远程监控系统设计[J ].工业仪表与自动化装置,2017(01):98101,122.[8]孙小平.嵌入式温室大棚远程监控系统的设计与实现[D ].沈阳:沈阳工业大学,2016.龙顺宇(实验师),主要研究方向为嵌入式应用㊁单片机智能㊁物联网技术应用㊂通信作者:龙顺宇,t l o n g s y@163.c o m ㊂(责任编辑:薛士然 收稿日期:2020-12-25)。

MG811CO2SensorFeaturesGood sensitivity and selectivity to CO2Low humidity and temperature dependencyLong stability and repeatabilityApplicationAir Quality ControlFerment Process ControlRoom Temperature CO2concentration DetectionStructure and Testing CircuitSensor Structure and Testing Circuit asFigure,It composed by solid electrolyte layer（1），Gold electrodes（2），Platinum Lead（3），Heater（4），Porcelain Tube（5），100mdouble-layer steeless net（6），Nickel andcopper plated ring（7），Bakelite(8)，Nickeland copper plated pin（9）。

Working PrincipleSensor adopt solid electrolyte cell Principle，It is composed by the following solid cells：Air，Au|NASICON||carbonate|Au,air，CO2When the sensor exposed to CO2，the following electrodes reaction occurs：Cathodic reaction：2Li++CO2+1/2O2+2e-=Li2CO3Anodic reaction：2Na++1/2O2+2e-=Na2OOverall chemical reaction：Li2CO3+2Na+=Na2O+2Li++CO2The Electromotive force（EMF）result from the above electrode reaction,accord with according to Nernst’s equation:：EMF=Ec-(R x T)/(2F)ln(P(CO2))P(CO2)—CO2---partial Pressure Ec—Constant Volume R—Gas Constant volume T—Absolute Temperature（K）F—Faraday constantFrom Figure1B，Sensor Heating voltage supplied from other circuit,When its surface temperature is high enough,the sensor equals to a cell,its two sides would output voltage signal,and its result accord with Nernst’s equation。

农产品冷链配送监测系统的设计与实现王钧【摘要】针对农产品冷链配送环境难以得到有效保证这一问题,利用基于移动蜂窝通信的窄带物联网技术(NB-IoT)和无线传感器网络(WSN)技术,设计了农产品冷链配送监测系统.该系统利用传感器模块、继电器模块,实现了冷链配送车厢内环境信息的采集和设备的实时控制;以MSP430单片机和CC1101无线芯片为核心,搭建了WSN,实现了环境数据在终端节点和协调器节点的无线传输;利用基于移动蜂窝通信的NB-IoT,实现了本地环境数据的远程无线传输.基于浏览器/服务器(B/S)架构,设计了农产品冷链配送监测系统.通过该系统,完成了农产品冷链配送过程中环境数据的实时显示和存储,以及对相关设备工作状态的远程控制.测试结果表明,该系统虽然受到车厢内杂物和车厢本身对信号的影响,造成数据传输的丢包和时延,但仍能较好地满足农产品冷链配送的应用需求,实现了对农产品冷链配送车厢内各种环境信息的实时监测和设备的远程控制.【期刊名称】《自动化仪表》【年(卷),期】2018(039)010【总页数】5页(P15-19)【关键词】农产品;冷链配送;移动蜂窝通信;窄带物联网;无线传感器网络;浏览器/服务器架构【作者】王钧【作者单位】甘肃农业大学信息科学技术学院,甘肃兰州 730070【正文语种】中文【中图分类】TH-39;TP2770 引言随着人们对食品安全的日益重视，冷链物流在农产品的流通环节中起到了非常关键的作用。

优质的冷链物流可以有效提高农产品的品质，增强产品的市场竞争力。

根据不完全统计，我国果蔬每年在整个物流环节中的损失约为25% ～30%［1］。

目前，冷链配送监测系统大多利用无线传感器网络和移动通信技术来传输采集的数据信息。

但无线传感器网络技术受制于传输距离，所采集的信息只能在近距离进行传输，无法实现农产品冷链配送车的远程监控。

与红外、蓝牙、无线传感器网络等短距离通信技术相比，移动通信技术虽具有覆范围大、可移动以及连接数量多等特点［2-3］，但该技术存在物与物连接能力不足的问题。

mg811二氧化碳传感器工作原理宝子们！今天咱们来唠唠mg811二氧化碳传感器这个超有趣的小玩意儿的工作原理。

mg811二氧化碳传感器啊，就像是一个二氧化碳的小侦探。

它的核心部件有一个对二氧化碳特别敏感的感应材料。

这个感应材料就像是一个超级灵敏的鼻子，不过它嗅的不是花香，而是二氧化碳分子。

当周围有二氧化碳分子靠近的时候，就会发生一系列奇妙的反应。

那这个电阻的变化怎么就能让我们知道有多少二氧化碳呢？这就不得不提到传感器里面的电路啦。

这个电路就像是一个聪明的小管家。

它一直在监测着感应材料的电阻变化。

当电阻因为二氧化碳的到来而发生改变的时候，电路就会发现这个变化。

它就像一个细心的会计，把这个变化记录下来，然后通过一些巧妙的计算，把电阻的变化转化成二氧化碳浓度的数值。

打个比方哈，假如没有二氧化碳的时候，感应材料的电阻是一个固定的值，就像一个平静的湖面。

当二氧化碳分子像小石子一样投入这个湖面，湖面就泛起了涟漪，电阻就变了。

电路这个小管家就赶紧测量涟漪的大小，然后告诉我们这是多少二氧化碳分子扔的小石子，也就是二氧化碳的浓度啦。

而且啊，mg811二氧化碳传感器还有自己的小脾气呢。

它需要在合适的工作环境下才能好好工作。

温度和湿度就像是它的小情绪调节器。

如果温度太高或者太低，就像它太热或者太冷，会影响它的工作状态。

湿度也是一样，如果太湿或者太干，它也会有点“闹小情绪”。

所以在使用的时候，我们得给它创造一个舒适的环境，就像照顾一个小宝贝一样。

这个传感器在很多地方都发挥着超级重要的作用呢。

在我们的家里，如果有一个这样的传感器，它就能告诉我们室内的二氧化碳浓度是不是太高啦。

要是太高的话，我们就知道要通通风，让新鲜空气进来。

在一些农业大棚里，它就像一个贴心的小助手，告诉种植户二氧化碳浓度够不够。

如果不够的话，可能就需要采取一些措施来增加二氧化碳浓度，这样植物就能茁壮成长啦。

mg811二氧化碳传感器虽然看起来小小的，但是它的工作原理却充满了神奇之处。

实验研究0 引言自动卷帘门是目前为止非常重要的防火隔离装置，尤其在高层建筑和地下停车场中广泛应用。

城市建筑消防规定，如果停车场位于地下，多个防火区内中间位置应该设置分隔，大城市中车流量很大不能采用固定形式，所以必须要使用卷帘门实现区域分隔。

自动卷帘门的控制是发挥其作用的重要条件，本文主要研究基于PLC的自动卷帘门控制技术，实现卷帘门的自动和手动控制。

采用PLC作为主控制器，结合二氧化碳传感器、烟感报警器实现卷帘门的自动控制，并设计手动控制程序，可根据需要进行手动和自动切换，满足卷帘门的使用需求。

1 自动卷帘门控制系统整体方案设计自动卷帘门控制系统由门框架系统、门帘系统、传感器、驱动电机以及PLC主控制器组成。

卷帘门能够以每秒0.5米以上的速度运行，可以平稳快速升降，起到快速隔离的作用，不仅可以保证在火灾时及时隔离，还能起到防尘、防风、防噪声等作用。

卷帘门的控制系统包括自动控制和手动控制，通过手动控制可以实现卷帘门的升降启动，自动控制功能可以通过传感器的报警信号自动控制卷帘门实现启停。

PLC控制器启动卷帘门时控制电机运转，完成快速自动卷帘门的开门动作，关闭卷帘门时控制电机反转，完成快速自动卷帘门的关门动作。

2 系统硬件构成PLC控制器是自动卷帘门控制系统的关键，本文选用了SIEMENS公司的S7-200系列PLC，即S7-224。

该PLC 是SIEMENS公司推出的小型PLC，具有功能齐全的编程和工控组态软件，适合小型的控制系统，适用于自动卷帘门控制系统的开发。

S7-224 PLC具有24个输入输出接口，2个模拟电位器，1个RS485通讯接口，2路高速脉冲高输出，6路高速计数器。

本文选用的二氧化碳传感器为MG811，该传感器采用固体电解质原理，对二氧化碳具有良好的敏感性，对温湿度的依赖性低，可以长期的稳定工作，工作温度为-20℃~50℃。

固体电解质二氧化碳传感器的原理基于二氧化碳通过传感器时产生碳酸粒子，与正离子结合，发生化学反应产生电动势，从而反映出二氧化碳的浓度。

二氧化碳检测装置的设计与实现摘要正是因为现在二氧化碳对我们的生活环境影响真的越来越大。

二氧化碳给温室效应起到的加剧作用也是二氧化碳危害的主要方面，就是因为过高的二氧化碳浓度是会影响到我们的身体健康.所以就想通过设计一个二氧化碳的检测装置来实现对二氧化碳的报警与控制。

本设计采用单片机来完成二氧化碳检测装置的控制部分设计。

利用单片机编程的便利性，还有单片机控制下的二氧化碳检测装置的准确性和稳定性，来给检测装置的运行和使用提供保证。

本文就整个二氧化碳检测装置的硬件设计部分,软件设计部分做出了相应的探讨.从整个设计当下的设计背景入手，详细介绍了设计的二氧化碳检测装置的特点,设计要点,设计的思想。

还有装置测试中的数据，和出现的问题都做了探讨研究.关键词：单片机；二氧化碳浓度；声光报警绪论设计的背景情况简析：我们全世界科学技术的发展，我们国家科学技术的发展，都为我们的生活条件改善带来了许许多多的好处。

但是正是在这样高速发展的情况下我们的工业发展就就成了一个双刃剑，推动了我们社会的进步的同时又的破坏环境,造成大量的二氧化碳排放。

并且现在越来越高的二氧化碳浓度已经逐渐的在影响我们人类还有其他动物的生存环境。

所以现在二氧化碳已经成为了空气中的主要污染物，也是诸多的人员密集场所必须要检测的数据之一。

一旦二氧化碳浓度过高就会引起人身体的不良反应，所以就必须要进行二氧化碳浓度的实时检测。

还有就是当下的农业发展,植物的生长有是需要二氧化碳的。

因为一定浓度的二氧化碳对植物的生长起到极大的促进的作用。

所以说在现代农业生产中对二氧化碳浓度控制检测的需求同样是越来越大。

因为国外先进成熟的二氧化碳检测系统价格昂贵，不便于大量的推广使用，于是就真的需要一种成本低，性价比高，便于推广使用的二氧化碳的检测装置.正是基于这样的背景下我们就想要通过单片机这样低成本的控制设备来设计一个二氧化碳的检测报警装置，为二氧化碳浓度的检测提供新的思路。