基于物联网的菜田土壤温湿度监测系统设计

摘要

为满足菜田土壤温湿度监控的需要,针对当前蔬菜种植过程中信息化、可视化程度不高等问题,围绕物联网三层架构模型,开发一套可用于菜田的土壤温湿度在线监测系统。该系统由无线土壤温湿度传感器、LoRa协调器主汇聚节点和Web物联网开发平台组成。无线土壤温湿度传感器可实时快速采集土壤温湿度信息,在软硬件上具体阐述低功耗的设计理念,采用模块化的供电方式和分时节能算法提高节点能量有效性,采用数据融合算法及自定义数传协议提高数据传输可靠性;LoRa协调器主汇聚节点实现中短程数据汇总,继而通过4G网络远距离传送至服务器;服务器部署有MySQL数据库、Socket网络端口监听工具以及Web物联网开发平台,用户可通过手机APP或PC浏览器查看实时或历史报表。对传感器数据准确性、通信可靠性和Web物联网开发平台进行测试,测试结果表明:该传感器温度及湿度标定曲线决定系数分别为99.54%和94.59%,整机通讯平均丢包率为4.73%,待机功耗小于11.28 mW,发射瞬时功耗小于662 mW。整个系统稳定可靠,具有成本低、测量精度高、实时性强等优点,可用于菜田中土壤温湿度的实时在线监测。