摘 要：随着现代化智慧农业的发展，传统的人工种植和管理监控方式已经不适应现代农业的发展速度，必须采用远程自动监控系统来进行农业的智能控制。本文主要研究针对北方温室大棚温湿度、光照强度等参数数据设计一种采集和处理软件系统，可以实现数据采集、存储、传送和显示。由于涉及硬件部分的操作，本系统采用C语言和单片机进行下位机数据采集界面设计，远程数据传送显示利用上位机Web发布方法和Internet技术实现，系统界面简单清晰、稳定性好，可以在北方温室大棚种植中进行推广和应用。

　　关键词：Web；监控系统；数据采集

　　中图分类号：TP273.5

　　目前，农业生产力和技术的提高，已经将农业向智能化、自动化方向推进，而温室大棚作为农业生产中的精细农业种植在这方面的要求更高，利用现有的自动化和网络相结合技术对温室大棚环境进行的实时检测和对大棚设备的远程控制显得十分重要，这将直接关系到农作物的生长、产量和质量，对基本农业生产有重大借鉴意义[1]。

　　网络的出现和发展应用体现了它在信息技术领域的重要作用，基于Web的温室大棚远程监控系统不仅仅方便了人们对温室大棚的监管和控制，还是一种重要的农业科研平台。所以说，基于Web的北方温室远程监控系统的研究是很有必要的。同时利用现有的Internet网络省去了通信线路的铺设，实现了对温室大棚的远程控制。

　　1 系统总体方案研究

　　基于Web的北方温室远程监控软件系统的设计属于软件学科的范畴，而其它硬件部分的设计还涉及电子学科和机械运动领域的问题。将各个系统进行正确的设计，使各部分之间相互作用和配合，才能设计出一套稳定运行的监控系统。

　　在该系统当中，需要采集、传送和显示的数据信息主要包括温室大棚温度、湿度、光照强度、卷帘位置等，主要涉及Web服务器发布方案和动态域名解析实现方案的选择，能够实现信息网页发布、在网页中控制卷帘电动机的转动，以及网页的跨网段访问等。

　　1.1 Web发布方案选择

　　Web服务器发布方案选择嵌入式Web服务器进行发布。这种方案可以将数据采集和网页发布合二为一，由一块单片机芯片完成，将网页直接嵌入到单片机设备当中，也是对当今流行的“物联网”技术的进一步诠释。所以该系统采用嵌入式Web服务器进行网页发布。嵌入式Web服务器就是在嵌入式设备上（如单片机、路由器）运行一个支持脚本或CGI功能的Web服务器，能够生成动态的页面，用户端只需要通过浏览器就可以对嵌入式设备进行监控和管理，使用起来非常方便。人们日常生活中看到的路由器的设置界面，就是运行在嵌入式Web服务器当中的[2]。

　　嵌入式Web服务器所处理的数据量是非常大的，只有高速的单片机才能胜任，传统的51单片机速度慢，已经满足不了嵌入式Web服务器的需求。可以选用宏晶科技（STC）有限公司生产的基于新一代高速51单片机为主控芯片，它的串行口连接数据采集模块，实现对温室各种物理量的采集。该单片机可外接以太网模块，以实现以太网连接，完成Web发布功能。

　　1.2 动态域名解析方案确定

　　花生壳动态域名解析（DDNS）在电力行业当中的应用比较广泛，使用花生壳动态域名解析，输入该温室远程监控系统的Web界面的域名，就能很方便的解析到该系统的服务器端。动态域名解析服务，简称DDNS（Dynamic Domain Name Server），是将用户的动态IP地址映射到一个固定的域名解析服务上，用户每次连接网络的时候，客户端程序就会通过信息传递把该主机的动态IP地址传送给位于服务商主机上的服务器程序，服务程序负责提供DNS服务并实现动态域名解析。就是说DDNS捕获用户每次变化的IP地址，然后将其与域名相对应，这样域名就可以始终解析到非固定IP的服务器上，互联网用户通过本地的域名服务器获得网站域名的IP地址，从而可以访问网站的服务[3]

　　花生壳是一套完全免费的动态域名解析服务客户端软件。当安装并注册该项服务，无论您在任何地点、任何时间、使用任何线路，均可利用这一服务建立拥有固定域名和最大自主权的互联网主机。花生壳支持的线路包括普通电话线、ISDN、ADSL、有线电视网络、双绞线到户的宽带网和其它任何能够提供互联网真实IP的接入服务线路。而无论连接获得的IP属于动态还是静态，对于使用动态IP接入的用户而言，您可以利用花生壳在办公室或家庭建立拥有固定域名的互联网主机。

　　2 系统软件设计研究

　　整个监控系统的软件设计主要包括温湿度采集模块驱动设计、单片机串行口驱动设计、网卡驱动设计和TCP/IP协议下位机算法。

　　单片机串行口驱动设计是采用12C5A60S2单片机，两个串口可用，由于代码相对简单，所以不进行代码罗列，主要包括对串口2的的初始化、发送和接收函数。而网卡驱动设计部分主要至初始化完成相关工作模式的寄存器设置，分配和初始化接收和发送缓冲区，初始化网卡接收地址。步骤如下：首先复位RTL8019AS；然后选中Page0设置数据配置寄存器为16位，清除远程DMA计数器，设置接受缓冲区区间，设置接受和发送配置寄存器，清除中断寄存器，屏蔽所有中断，设置寄存器BNRY；选中Page1初始化物理地址和组播地址，设置寄存器CURR；选中Page0开启RTL8019AS的所有中断。

　　对于TCP/IP协议下位机的算法实现部分主要完成TCP/IP协议在单片机上的运行。由于嵌入式联网设备越来越多，需要在嵌入式设备上实现TCP/IP协议栈，但是嵌入式设备不同于PC机，它们一般采用MCU也就是单片机而不是CPU作为核心处理器。这就需要在单片机上实现TCP/IP协议栈。对于高端的32位单片机，由于其性能已经接近于低端PC机CPU，所以和在PC上实现TCP/IP协议栈没有多大区别；但是对于低端8位的单片机，TCP/IP协议栈的实现变得困难许多，所以并不适用[4]。

　　单片机上网技术，是当前的一个热门技术。单片机上网技术中的一个重要部分是在单片机上实现TCP/IP协议栈。现在可获得的TCP/IP源代码一般并不为51单片机设计，而51单片机和KeilC51编译器有其自身的特点：存储类型、函数指针、重入函数等，ZLIP就是针对这些特点设计的TCP/IP协议栈。

　　3 结束语

　　采用目前广泛应用和发展前景巨大的Internet和Web发布技术，可以方便快捷的实现农业温室信息数据的传输和显示，可以在任意用户终端进行访问和控制，高效的实现温室大棚远程环境参数采集和管理，从而达到创造智慧农业的标准，并将此项技术推广和应用在北方温室大棚作物种植中，从而大幅度的提高温室农产品产量，对农业生产具有巨大的促进作用。