分布式环境监测与照明一体化系统
码头智慧照明系统设计方案
码头智慧照明系统设计方案智慧照明系统是一种利用现代科技手段实现码头照明的智能化管理系统。
它采用了物联网、人工智能等技术，通过传感器、控制器、通信设备等组成的硬件系统，实现对码头照明的精确控制和智能化管理。
本文将针对码头智慧照明系统的设计方案进行详细阐述。
一、系统组成码头智慧照明系统主要由以下几个部分组成：1.传感器与控制器：通过安装在码头各处的传感器，获取环境信息，如光照强度、温度、湿度等数据，并将其传输给控制器。
控制器根据这些数据进行智能计算和决策，控制照明设备的开关、亮度等。
2.照明设备：包括码头路灯、船舶指示灯等。
这些设备需要支持智能控制功能，能够根据控制器的指令，自动调节灯光亮度和颜色，以满足不同场景的需要。
3.通信设备：提供传感器、控制器和照明设备之间的数据传输和通信功能，可以是无线通信，如Wi-Fi、LoRa等。
4.云服务平台：收集、存储、处理和分析码头照明系统的数据，并提供对其进行远程监控、管理和控制的功能。
除了通过云端管理，系统也可以提供手机APP等终端进行用户交互。
二、系统功能码头智慧照明系统的功能主要包括以下几个方面：1.智能控制：根据传感器获取的环境信息，智能控制照明设备的开关、亮度、颜色等。
例如，在光照强的环境下，自动降低灯光亮度以节约能源。
2.安全监测：通过安装在码头各处的摄像头等设备，实时监测码头的安全状况。
当发生异常事件时，系统能够自动报警，并迅速采取措施进行处理。
3.能源管理：通过对照明设备的智能控制，实现能源的合理利用。
系统可以统计能源消耗情况，并进行能耗分析，提供相应的能源管理建议。
4.运维管理：通过对照明设备的远程监控和管理，实时了解设备工作状态，进行故障检测与排除，提高设备的可靠性和维修效率。
三、系统设计方案码头智慧照明系统设计方案应该考虑以下几个方面：1.系统架构：采用分布式架构，将控制器、通信设备和照明设备分布在不同的区域或节点上，提高系统的灵活性和可扩展性。
智能照明系统的基本原理
智能照明系统的基本原理首先，智能照明系统通过传感器来感知环境的信息。
这些传感器可以是光感应器、人体感应器、温度传感器等，用于感知室内外的光照强度、人流量、温度等环境数据。
传感器可以通过无线或有线方式与照明系统连接，将感知到的数据传输到控制中心。
其次，智能照明系统会将通过传感器感知到的数据进行采集。
数据采集可以通过控制中心或者智能照明灯具自身完成。
控制中心可以是一个中央处理器或者一个云端服务器，用于接收、存储和处理传感器的数据。
智能照明灯具自身也可以具备数据采集的能力，从而实现分布式的数据采集。
然后，智能照明系统会对采集到的数据进行分析。
数据分析可以根据不同的应用需求实现不同的功能。
例如，通过分析感应到的人流量，智能照明系统可以实现智能照明调节功能，根据不同时间段、不同地区的人流量变化，自动调整照明亮度和灯光的打开与关闭。
通过分析室内外的光照强度和温度数据，智能照明系统也可以实现自动化的调光和温度控制功能，使得照明系统能够根据环境需求自动调整亮度和温度。
最后，智能照明系统通过控制方式实现照明灯具的控制。
控制方式可以是人工控制、定时控制和自动控制等。
在人工控制方式下，用户可以通过手机、平板电脑等终端设备，通过智能照明系统的应用程序对照明灯具进行控制。
在定时控制方式下，用户可以设置定时开关和定时调光功能，使得照明灯具能够在指定的时间段内自动开启、关闭和调光。
在自动控制方式下，智能照明系统会根据传感器感知到的数据和数据分析的结果，自动控制照明灯具的亮度和颜色。
智能照明系统的基本原理可以总结为传感器感应、数据采集、数据分析和控制。
通过感知环境的信息，采集数据，分析数据并进行控制，智能照明系统能够实现照明系统的自动化、智能化和节能化，提高照明的效率和舒适度，降低能源消耗。
智能照明系统的广泛应用可以使得照明系统更加智能、环保，为人们的生活和工作提供更好的照明体验。
城市环境监测与管理系统的设计与实现
城市环境监测与管理系统的设计与实现随着城市化进程的加速和人口的不断增长，城市环境问题日益凸显。
为了解决这些问题，建立一套科学高效的城市环境监测与管理系统显得尤为重要。
本文将介绍城市环境监测与管理系统的设计与实现，旨在提供一种可行的解决方案。
一、系统需求分析城市环境监测与管理系统的设计与实现需要充分满足以下几个方面的需求：1.数据收集与传输：系统应能实时、准确地收集城市环境数据，如空气质量、噪声水平、水质等指标，并能将这些数据传输到数据中心以进行进一步处理与分析。
2.数据存储与管理：系统需要具备大容量的数据存储能力，并能有效管理这些数据以便后续使用。
同时，数据存储过程中需保证数据的安全性和可靠性。
3.数据分析与展示：基于收集到的环境数据，系统应能进行数据分析与统计，提供科学的依据和决策支持。
同时，系统还需具备直观、易懂的数据展示功能，如图表、报表等形式。
4.异常报警与预警：系统应具备异常报警与预警功能，一旦发现环境指标超过设定的阈值，系统能及时向管理人员发出警报，以便及时采取措施。
5.系统稳定性与可扩展性：系统应具备高稳定性，能够长期运行并保持数据的连续性和准确性。
同时，系统还应具备一定的可扩展性，以适应未来的扩展需求。
二、系统架构设计为了满足上述需求，我们设计了一种分布式的城市环境监测与管理系统。
1.数据采集层：在城市各个重要位置部署传感器节点，用于实时监测环境指标数据。
传感器节点通过无线网络将采集到的数据传输到中间件层。
2.中间件层：接收来自传感器节点的数据，并进行数据的初步处理和存储，如数据整合、格式转换、去重等。
在此层，我们采用分布式的技术，将数据存储在多个节点上，以保证数据的安全性和可靠性。
3.数据处理与展示层：在中间件层之上，我们设置了数据处理和展示模块。
数据处理模块负责对存储在中间件中的大量数据进行分析和挖掘，提供给管理人员科学的决策支持。
数据展示模块则将处理后的数据以可视化的方式展示出来，如图表、报表等形式，使管理人员能够直观地了解城市环境状况。
餐厅智能照明方案
餐厅智能照明方案餐厅灯光智能控制一、系统概述餐厅是饮食的重要区域，环境是否优雅、光色选配的好坏，对菜肴的成色和人的食欲影响很大。
智能照明控制系统主要设计思想：在控制方式上采用集中分布式控制模式，在包房区域满足集中控制和独立分房间控制方式；在敞开餐区采用吧台集中分区域控制方式；公共走廊和前庭，采用时间管理模式。
智能照明控制系统使用维护简单，不再需要专业工程师进行系统管理，业主可根据自己营业场所的需求来进行灯光系统的调整、组合设置等，使用户使用简单便捷。
本项目经过与使用方沟通，本餐厅灯光全部使用PAD通过WIFI控制实现，控制方式主要是开关量控制和LED调光控制。
本系统可实现对灯光控制、调节，空调控制，温湿度监测等功能。
控制架构图如下：二、系统的特点2.1照明的自动化传统的照明布线开关手动化，一直束缚着人们，使用不方便，布线烦琐。
而智能餐厅照明控制系统经由过程集中控制可以预设环境灯光场景，切换环境的淡出淡入工夫，使灯光柔和变革。
并且布线简单，不需求布线到各个开关面板（也不需求这些面板），只需求布灯和控制器的线，经由过程PAD控制各个回路及调光回路。
智能餐厅照明控制系统还可以经由过程PAD软件界面设置，进行工夫控制，对公共区域经由过程期间控制开关，同时也方便餐厅人员对灯具的管理和保护。
2.2美化环境，提高食欲好的灯光设计可为餐厅吸引众多的顾客，并能营造出一种温馨、优雅的环境，增添其艺术的魅力。
智能餐厅照明控制系统按照灯光的颜色、投射方式和不同明暗亮度可预先设置不同的场景，创造出立体感、层次感，不同色彩的环境气氛，不仅使客人有个舒适的环境，并且还可以产生一种艺术观赏感，对餐厅产生流连忘返之感。
2.3延长灯具寿命传统照明中影响灯具寿命的主要因素有过电压使用和冷态冲击，它们使灯具寿命降低。
因此，适当降低灯具工作电压是延长灯具寿命的有效途径。
智能照明控制系统能成功抑制电网的冲击电压和浪涌电压，使灯具不会因上述原因而过早损坏。
一种基于现场总线的分布式智能照明控制系统的设计
采用 片上 系统 （ Ｏ 芯 片 ， 化了系统结构 ， Ｓ Ｃ） 简 降低 了
系统复杂度 ， 高了 系统 的稳定性 。 提 针对现 场维护 的 需求 ， 我们 运用 了在 系统可编程技术 （Ａ 实现 了通 １ Ｐ）
图 １ Ｍ ｄ， 协 议栈 ｏｌ
设备 （ 或广播 ） 地址 ＋ 功能代码 ＋ 要发送 的数据 ＋ 错误
检测域 。 从设备 同应消息格式是 ：设备地 址 ＋ 确认行 动域 ／ 要返 回的数据 ＋ 错误检测域 。 ２ 网 说明了主从查
询和 回应的周期 。 源自Ｍｏｂ ｓ ｄ ｕ 是一 种 Ｔ业控 制 器 的网络 协议 ， 已经 它
Ｍｏｂ ｓ 讯 使用 主从 技术 ， 只有 主设 备能初 ｄｕ通 即 始化传输 （ 查询 ） 其他从设备根据主设 备查询 提供 的 ，
过 总线升级 系统 的可 能 ， 进一 步方便 了 系统的部署和
维护 。 基于 日光的控制策 略既综 合了室 内照度分布梯 度 的经验 性数 据 ， 又优化 了视觉 作业 面的照 明需求 ，
２ 主从 企 ｛ 同应 刷期 表 ｆ ＝ ｛ Ｊ
Ｍ ｄ ｕ 协 议 定 义 了 两 种 传 输 方 式 ：Ａ ＣＩ ｏｈｓ Ｓ Ｉ或 Ｒ Ｕ Ａ ＣＩ 式 的 特 点 是 在 消 息 中 的 每 个 ８ｂｔ Ｔ 。 Ｓ Ｉ方 ｉ 字 节 都 作 为两 个 Ａ ＣＩ 符 发送 ， 点是 方 便调 试等 。 Ｓ Ｉ字 优 Ｒ Ｕ方式 的特 点是 在 消息 中的每 个 ８ ｉ 节包 含两 Ｔ ｔ ｂ字
息 的调制 。 ３ 系统结构
ｌ 数
ｌ 据
一
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环境监测系统施工方案
环境监测系统施工方案1. 简介本文档旨在提供关于环境监测系统施工方案的详细信息。
环境监测系统是一种用于实时监测和评估环境因素的系统，以保护环境和公众的健康与安全。
2. 系统设计环境监测系统采用分布式传感器网络来收集各种环境参数数据。
该系统基于互联网连接传感器节点，将数据传输到中央服务器进行处理和分析。
2.1 传感器选择我们将选择适合各种环境监测需求的传感器。
传感器应具备可靠性、准确性和稳定性，并能在不同的环境条件下可靠运行。
2.2 网络架构我们将建立一个分布式的传感器网络，传感器节点将通过无线网络连接到中央服务器。
这种架构可以确保数据的实时传输和可靠性，同时减轻了布线的负担。
3. 施工步骤以下是环境监测系统的施工步骤概述：1. 定义监测需求：与客户合作确定需监测的环境因素和参数。
2. 设计系统架构：基于监测需求，设计合适的传感器选择和网络架构。
3. 安装传感器节点：根据设计部署传感器节点，并确保其准确连接到网络。
4. 配置服务器：配置中央服务器以接收和处理传感器数据，并进行数据存储和分析。
5. 测试和调试：对系统进行全面测试和调试，确保数据传输和处理的可靠性和准确性。
6. 部署系统：一旦完成测试和调试，将系统投入正常运行状态。
4. 维护与支持为了确保环境监测系统的持续运行和准确性，我们将提供以下维护和支持服务：- 定期维护：定期检查系统运行状况、传感器的工作状态，并进行必要的维护和更换。
- 技术支持：为客户提供系统使用和故障排除的技术支持。
- 数据分析与报告：基于系统收集的数据，提供定期数据分析报告，以帮助客户了解环境状况和潜在问题。
5. 总结本文档提供了环境监测系统施工方案的基本信息。
通过按照施工步骤进行系统设计、安装和调试，并提供后续维护和支持，我们将确保系统的稳定运行和数据的可靠性。
2023-智慧灯杆系统设计方案V1-1
智慧灯杆系统设计方案V1智慧城市建设是当前全球城市化进程中的重要发展方向。
智慧灯杆作为智慧城市建设的核心组成部分，其设计方案至关重要。
下面将为您介绍智慧灯杆系统设计方案V1。
第一步：需求分析在进行智慧灯杆系统设计之前，需要对其功能需求进行充分的分析，以确保系统完美地满足用户的实际使用需求。
智慧灯杆系统设计方案V1需满足以下需求：1. 具备远程控制和监控能力2. 具有自动节能的功能3. 具备多种环境监测能力，如气温、湿度、PM2.5等4. 具备安全防护能力，如风力、雷击、防盗等第二步：系统架构设计系统架构设计是智慧灯杆系统设计过程中最重要的一环。
根据用户需求，智慧灯杆系统设计方案V1采用分布式控制结构，将各个子系统分别控制。
该系统分为四个部分：环境监测、空气质量监测、设备监控和智慧照明。
第三步：硬件设计智慧灯杆系统设计方案V1的硬件设计包括：灯具、摄像头、环境监测仪和控制设备。
其中，控制设备采用分布式架构，通过传感器、微处理器等设备实时采集环境信息，并通过局部网传输到控制设备中心。
第四步：软件设计智慧灯杆系统设计方案V1的软件设计是系统实现的重点。
其中，环境监测模块采用数据挖掘算法，对环境数据进行分析和处理；控制中心模块采用MATLAB工具进行算法优化；智慧照明模块采用光电联动技术，结合天气和环境数据进行适时控制。
第五步：实现与运行智慧灯杆系统设计方案V1实现与运行分别分为三个阶段：原型制作、系统测试和批量生产。
其中，原型制作是为了验证系统设计的可靠性。
系统测试是确保系统性能和稳定性的关键。
批量生产是将设计方案转化为实际产物，稳定地投入市场。
总之，智慧灯杆系统设计方案V1不仅满足了目前市场上灯杆系统对高智能化、高节能化、多功能化发展的趋势需求，还通过数据自动分析反馈、集成化操作等特色，进一步满足了市民日常功能的经济、实用、高效化需求。
基于物联网技术的分布式配电室远程监控系统
2021.9 EPEM81电网运维Grid Operation基于物联网技术的分布式配电室远程监控系统北京皓能电力工程有限公司 李 波摘要：为解决现有配电室监控系统在实际应用中存在配电室各监控参数采集结果误差较大问题，设计一种新的监控系统，实验证明能够有效减小配电室各监控参数采集误差，提高系统监控精度。
关键词：物联网技术；分布式；配电室；远程；监控；系统以往电力企业在对配电室进行管理时，通常依赖于人工定时的方式对各类电力设备仪器进行检测，并手动绘制成表格的形式上报。
但这种管理模式在实际应用中工作效率极低，并已无法适应当前大部分智能配电网的规模及用电用户的需求。
同时，由于当前配电室建设较为适宜的地区逐渐减少，已有相当一部分配电室被建设在相对偏僻的区域，在各个地区分布十分分散，也对配电室的管理造成了一定影响，进而影响到整个电力系统的正常运行。
1 系统硬件设计1.1 多种功能传感器选型在本文基于物联网技术的分布式配电室远程监控系统在实际应用中的需求下，综合系统设计成本、功耗以及应用性能，选择系统硬件设备。
根据配电室的日常运行特点，对用于测量和采集各种参数的传感器设备进行了初步选型，需选择能实时监测烟雾、红外入侵、水浸、温湿度等的传感器。
选用YD5543-230型号烟雾传感器，用于对配电室内烟雾参数进行采集。
该型号温烟感传感器是一种能够集成光电烟雾和温度的传感器，当配电室环境中出现烟雾浓度或温度超过了事先设定的安全范围时，立即产生相应的报警开关量信号，并将信号通过物联网传输到系统上位机当中，由其控制相应的设备断电，以此避免出现更严重的安全事故发生[1]。
针对红外入侵进行监测的传感器采用DB546-062型号以红外线作为介质的传感器结构，当该传感器检测到配电室内有未经允许进入的人时，该型号传感器也会自动被触发并发出报警信号。
水浸传感器选用SI59-320型号传感器，该型号传感器在实际应用中是基于液体导电的原理。
路灯照明智能控制管理系统
路灯照明智能控制管理系统随着科技的发展和城市化进程的加快，公共照明的需求量越来越大。
路灯作为公共照明的主要组成部分，其管理和控制方式对于提高能源利用效率、减少能源浪费具有重要意义。
因此，本文将介绍一种新型的路灯照明智能控制管理系统。
一、系统概述路灯照明智能控制管理系统是一种采用先进的技术手段，对城市路灯进行智能化管理和控制的系统。
该系统通过无线通信网络对路灯进行远程监控和管理，实现了路灯的自动化控制和智能化管理。
二、系统组成1、监控中心监控中心是路灯照明智能控制管理系统的核心部分，负责整个系统的监控和管理。
监控中心配备了高性能的计算机、显示器、通信设备等硬件设施，以及相应的软件系统，可以对路灯的运行状态进行实时监控和管理。
2、通信网络通信网络是路灯照明智能控制管理系统的关键组成部分，负责实现监控中心与路灯之间的数据传输。
该系统采用无线通信网络，可以实现对路灯的远程监控和管理。
3、路灯控制器路灯控制器是路灯照明智能控制管理系统的基本组成部分，负责控制路灯的开关和亮度调节。
该系统采用智能化的路灯控制器，可以根据环境光线和交通流量等因素自动调节路灯的亮度，实现节能减排。
三、系统功能1、远程监控监控中心可以对路灯的运行状态进行实时监控，包括路灯的开关状态、亮度调节、故障报警等信息。
工作人员可以通过监控中心的计算机或手机APP进行远程操作，方便快捷。
2、智能化管理路灯照明智能控制管理系统可以根据环境光线和交通流量等因素自动调节路灯的亮度，实现节能减排。
同时，该系统还可以对路灯进行分组控制和管理，方便工作人员进行统一管理和调度。
3、故障诊断和预警路灯照明智能控制管理系统具有故障诊断和预警功能，可以及时发现路灯的故障并进行报警提示。
工作人员可以根据报警信息及时进行维修和处理，保证路灯的正常运行。
四、结论路灯照明智能控制管理系统是一种新型的路灯管理方式，具有自动化、智能化、节能环保等特点。
该系统的应用不仅可以提高城市照明的质量和管理效率，还可以减少能源浪费和环境污染。
城市路灯智慧照明控制系统的设计与实现探究
城市路灯智慧照明控制系统的设计与实现探究摘要：随着城市化进程的加速，城市路灯智慧照明控制系统的设计与实现成为了一项重要的研究课题，该系统通过运用现代信息技术和传感器技术，实现对城市路灯的智能控制，提高能源利用效率，降低对环境的影响，并提供更舒适、安全的照明环境。
本文将分析城市路灯智慧照明控制系统的设计原理和实现方法，并探讨其在城市管理和可持续发展方面的意义。
关键词：城市路灯；智慧照明控制系统；设计本文针对传统路灯管理方式存在能耗浪费和操作困难等问题，提出了一种基于物联网技术的智慧照明控制系统，该系统通过传感器感知环境光强度和行人流量，自动调节路灯亮度，实现了能耗的最优化，同时，利用物联网技术，实现了远程监控和故障报警功能，方便了运维人员的管理工作。
在实际应用中，该系统显示出了显著的节能效果和操作便捷性，为城市路灯管理带来了新的解决方案。
1.城市路灯智慧照明控制系统的设计1.1主要硬件配置城市路灯智慧照明控制系统的主要硬件配置包括以下几个方面：控制器：控制器是整个系统的核心，负责路灯亮灭、亮度调节、时间调度、故障检测等功能，一般采用嵌入式系统作为控制器，具备稳定性和可靠性。
通信模块：通信模块用于实现与集中控制中心之间的数据传输，可以选择使用无线通信技术，如GPRS、NB-IoT、LoRa等，也可使用有线通信方式，如以太网、光纤等。
传感器：传感器用于感知周围环境的状态，以便进行相应的控制。
常用的传感器包括光照传感器、温湿度传感器、雷达传感器等。
供电系统：供电系统为路灯提供稳定的电力供应，可以使用市电供电，也可以选择太阳能等可再生能源作为供电方式，以降低能耗和减少对传统能源的依赖。
1.2后台管理系统城市路灯智慧照明控制系统的后台管理系统是整个系统的核心组成部分，它负责对路灯设备进行监控、管理和控制[1]。
仪表盘：设计一个直观的仪表盘，用于实时监测城市中各个路灯的状态。
可以显示每个路灯的亮度、功率消耗、工作时间等信息，以及整体能源使用情况等统计数据。
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２０１５年９月 第３９卷第５期 安徽大学学报（自然科学版）
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｎｈｕｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｅｄｉｔｉｏｎ） Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ ２０１５
ＶＯＩ．３９ Ｎｏ．５
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００—２１６２．２０１５．０５．０１０
分布式环境监测与照明一体化系统 陈 薇 ，张教 （１．合肥工业大学电气与自动化工程学院，安徽合肥２３０００９； ，佘玲
２．合肥蓝鸥自控科技有限公司，安徽合肥２３００８８）
摘要：在农业自动化中，对于大范围内的农作物生长环境进行在线监测成本很高，而且系统复杂，可靠性 低．基于ＲＳ－４８５总线，针对大范围内的环境监测，设计一套低成本分布式环境监测与照明一体化系统．该系 统由上位机、主站和子站３部分组成，３部分之间通过ＲＳ－４８５总线进行通信．实验结果表明：该系统解决了供 电一体化和照明问题，具有可靠性． 关键词：ＲＳ－４８５总线；农业自动化；分布式；环境监测 中图分类号：ＴＰ２７７ 文献标志码：Ａ 文章编号：１０００—２１６２（２０１５）０５—００５７—０６
Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ａｎｄ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｌｉｇｈｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ＣＨＥＮ Ｗｅｉ 。ＺＨＡＮＧ Ｊｉａｏ 。ＹＵ Ｌｉｎｇ。 （１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，Ｈｅｆｅｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｅｆｅｉ ２３０００９，Ｃｈｉｎａ ２．Ｈｅｆｅｉ Ｌａｎｏｕ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，ＬＴＤ．，Ｈｅｆｅｉ ２３００８８，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｔｈｅ ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｃｏｓｔ ｏｆ ａ ｌａｒｇｅ ｒａｎｇｅ ｏｆ ｃｒｏｐ ｇｒｏｗｔｈ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｏｎｌｉｎｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｉｓ ｖｅｒｙ ｈｉｇｈ．Ｂｅｓｉｄｅｓ，ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄ ａｎｄ ｕｎｒｅｌｉａｂｌｅ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ａｉｍｅｄ ａｔ ｔｈｅ ｌａｒｇｅ ｒａｎｇｅ ｏｆ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ，ａ ｓｅｔ ｏｆ ｌｏｗ ｃｏｓｔ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ａｎｄ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｌｉｇｈｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＲＳ－４８５ ｂｕｓ ｗａｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｔｈｉｓ ｓｙｓｔｅｍ ｗａｓ ｃｏｍｐｏｓｅｄ ｂｙ ｔｈｒｅｅ ｐａｒｔｓ，ｔｈｅ ｈｏｓｔ ｃｏｍｐｕｔｅｒ，ｔｈｅ ｍａｉｎ ｓｔａｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｕｂ ｓｔａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｔｈｒｅｅ ｐａｒｔｓ ｏｆ ｔｈｉｓ ｓｙｓｔｅｍ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｅａｃｈ ｏｔｈｅｒ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ＲＳ－ ４８５ ｂｕｓ．Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｃｏｕｌｄ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ １ｉｇｈｔｉｎｇ ａｎｄ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ。ａｎｄ ｉｔ ｗａｓ ｒｅｌｉａｂｌｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＲＳ－４８５ ｂｕｓ；ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ；ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ；ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ
在农业自动化中，对于农作物生长的环境进行在线监测一直没有很好的方法．传统的测量方法都是 通过人工用简单的仪器仪表来测量大棚中的温度、湿度等物理量，这种测量方法每次只能测量某个局部 环境，对于大面积的种植环境，就不能同时实时监测大棚中不同局部的温湿度，同时测量值也因人为因 素而变得不精确．而现有的分布式监ｉ贝０系统，往往都是基于Ｃａｎ总线或以太网的，这使得系统复杂而且 监测成本很高＿１ ］，同时传统的农业环境监测系统往往不具备照明功能＿６ ］．针对这些问题，作者基于 ＲＳ－４８５总线采用Ｍｏｄｂｕｓ协议，对大范围的环境监测设计一套分布式在线监测与照明一体化系统．
收稿日期：２０１５—０２—２４ 作者简介：陈薇（１９８１一），女，安徽合肥人，合肥工业大学副教授，硕士生导师 ５８ 安徽大学学报（自然科学版） 第３９卷 １系统总体设计 分布式环境监测与照明一体化系统主要是针对农业自动化中大范围内的环境监测而设计的．为此 该系统必须具有以下功能：环境参量的测量、稳定可靠的通信、局部环境的照明控制、在线的环境监控． 针对以上功能，作者设计了一套比较完善的分布式环境监测和照明一体化系统．系统总体框图如图ｌ所 示．该系统由上位机、主站和子站３部分组成．子站用于局部环境的监测和照明控制，主站用于对各个子 站进行管理，收集各个子站上传的数据并对其进行存储和转发．上位机界面实时显示各个局部环境的测 量值和挂接在各子站上照明灯的状态，并当测量值超过一定阈值时进行相应的报警． 整个系统采用１２ Ｖ ＤＣ供电，照明灯板挂接在各个子站上，用于各个子站的局部照明．采用工业上 常用的ＲＳ－４８５总线进行通信，由于ＲＳ－４８５总线信号采用差分方式传输，因此有很强的抗共模干扰能 力．通信中采用Ｍｏｄｂｕｓ通信格式、ＣＲＣ１６校验方式及超时重发等，保证了通信的稳定可靠Ｅ ｕ］．
２硬件实现 传感 图１系统总体框图 Ｆｉｇ，．１ Ｇｅｎｅｒａｌ ｓｙｓｔｅｍ ｄｉａｇｒａｍ
灯
２．１通信的硬件实现 采用低功耗电平转换芯片ＭＡＸ４８５作为收发器，该芯片的接收器具有失效保护特性，当输入开路 时，可以确保逻辑高电平输出，因此具有较高的抗干扰性能．ＭＡＸ４８５接口电路如图２所示． ＶＣＣ ５Ｖ
图２ ＭＡＸ４８５接口电路 Ｆｉｇ．２ ＭＡＸ４８５ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ＲＯ、ＲＥ、ＤＥ、Ｄ１分别连接到单片机的相应管脚，Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３为上拉电阻，用于确保单片机在输出高 电平时ＭＡＸ４８５芯片能接收到正确的高电平．Ｒ４为线路的匹配电阻，用于消除线路中的传输信号的反 射．为了保证总线上其他分站的通信不受本分站硬件故障的影响，在ＲＳ－４８５电平信号的输出端串接了 两个电阻Ｒ５和Ｒ６．采用稳压管Ｄ１和Ｄ２组成吸收电路，可以避免总线中的瞬时高压，从而对ＭＡＸ４８５ 芯片进行保护，保障了通信的可靠性． ２．２照明灯板的硬件实现 采用高亮度ＬＥＤ灯珠来制作照明灯板．由于照明灯板挂接在子站上，而子站是由１２ Ｖ的直流电供 第５期 陈薇，等：分布式环境监测与照明一体化系统 ５９ 电的，所以采用１２个ＬＥＤ灯珠的串并联来实现．照明灯板的电路如图３所示． Ｄｌ Ｄ２ ，１ Ｄ３ 一Ｄ４
３系统软件实现 Ｖ ，１ ，ｒｌ ，ｒＩ ，ｒｌ
Ｄ５ Ｄ６ ，１ Ｄ７，，１ Ｄ 厂 Ｃ １２ Ｖ ｌ ｌ ｌ Ｉ ，ｒＩ ，ｒｌ ，ｒｌ ｒｌ ＧＮＩ Ｄ９，１ Ｄ］ Ｄ１ Ｄｌ； Ｊ ｌ－Ｊ ｌ
图３照明灯板电路 Ｆｉｇ．３ Ｔｈｅ ｃｉｒｃｕｉｔ ｏｆ ｌｉｇｈｔｉｎｇ ｐａｎｅｌ
３．１程序流程 主站根据上位机下发的命令对其下面的各个子站进行相应的管理，读取各个子站的实时数据，对各 个子站进行配置．主站的程序流程如图４所示．子站的作用主要是响应主站的命令，发送实时数据和配 置其自身的状态．子站的程序流程如图５所示．
图４主站程序流程图 Ｆｉｇ．４ Ｔｈｅ ｆｌｏｗ ｃｈａｒｔ ｏｆｍａｉｎ ｓｔａｔｉｏｎ ｐｒｏｇｒａｍ 图５子站程序流程图
Ｆｉｇ．５ Ｔｈｅ ｆｌｏｗ ｃｈａｒｔ ｏｆ ｓｕｂ ｓｔａｔｉｏｎ ｐｒｏｇｒａｍ
３．２通信协议 整个系统采用统一的Ｍｏｄｂｕｓ通信格式来实现，这种通信格式有确定的数据长度，子站可以从接收 的数据长度来分析主站是否发送数据完毕，从而避免了总线时序上的混乱，同时采用ＣＲＣ１６的校验方 式，校验准确率较高，从而保证了通信的可靠性 １２－１３￣．Ｍｏｄｂｕｓ通信数据帧格式如表１～４所示． 表１ Ｍｏｄｂｕｓ协议读请求数据帧格式 Ｔａｂ．１ Ｔｈｅ ｒｅａｄ ｒｅｑｕｅｓｔ ｄａｔａ ｆｒａｍｅ ｆｏｒｍａｔ ｏｆ ｔｈｅ Ｍｏｄｂｕｓ ｐｒｏｔｏｃｏｌ ６０ 安徽大学学报（自然科学版） 第３９卷 表２ Ｍｏｄｂｕｓ协议读响应数据帧格式 Ｔａｂ．２ Ｔｈｅ ｒｅａｄ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｄａｔａ ｆｒａｍｅ ｆｏｒｍａｔ ｏｆ ｔｈｅ Ｍｏｄｂｕｓ ｐｒｏｔｏｃｏｌ
表３ Ｍｏｄｂｕｓ协议写请求数据帧格式 Ｔａｂ．３ Ｔｈｅ ｗｒｉｔｅ ｒｅｑｕｅｓｔ ｄａｔａ ｆｒａｍｅ ｆｏｒｍａｔ ｏｆ ｔｈｅ Ｍｏｄｂｕｓ ｐｒｏｔｏｃｏｌ
表４ Ｍｏｄｂｕｓ协议写响应数据帧格式 Ｔａｂ．４ Ｔｈｅ ｗｒｉｔｅ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｄａｔａ ｆｒａｍｅ ｆｏｒｍａｔ ｏｆ ｔｈｅ Ｍｏｄｂｕｓ ｐｒｏｔｏｃｏｌ
３．３通信过程 由于Ｒ￥－４８５是主从方式通信的，所以在通信设计时要充分考虑接收和发送的时序，否则会造成总 线上通信混乱．主机发送命令延时一段时间Ｔ后，若从机没有响应，则主机重发命令；若收到从机响应， 校验正确则返回确认包，一次通信便完成．根据主机发送命令的时间和从机响应命令的时间，并留有充 分余量的基础上来确定延时时间 上位机发命令时，上位机作为主机，主站作为从机；主站发命令时， 主站作为主机，子站作为从机。通信的过程如图６所示。
发送命令
重新发送命令 从机响应 确认命令
图６通信过程 Ｆｉｇ．６ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ