随着经济的发展,人民生活水平的提高,养殖业的发展规模也日趋增长,由此带来的畜禽粪便对环境污染的问题也越来越严峻。同时,饲料业对蛋白的需求也由于世界鱼粉产量急剧下滑而越来越难以得到满足。为了解决这两方面的矛盾,变废为宝,需要养殖水虻将畜禽粪便转化为优质的动物蛋白,既能解决环境污染问题也能为饲料业提供廉价的蛋白质。由于水虻在一定的环境下才能将转化率达到最大,因此本文设计了一套基于RS-485/ZigBee双通信模式的水虻养殖系统环境实时监控系统。系统可以实现采集并显示环境数据、控制环境和实时报警等功能,通过模块化、分布式的软硬件设计实现各个功能。系统主要分为三部分,分别为环境监测器、控制器和上位机。环境监测器挂载了氧气、二氧化碳和氨气传感器以及土壤温度传感器、空气温湿度传感器对养殖环境内的多个环境数据进行实时采集。控制器通过RS-485/ZigBee获取环境数据,与用户设定的阈值对比判断环境是否异常,如果异常则报警并驱动继电器控制对应的环境处理设备直至环境恢复正常。控制器连接了串口屏显示环境数据和设备状态,方便用户观察、管理。上位机通过RS-485从多个控制器获取环境数据和设备状态,并对数据备份,提供人工控制等功能,实现对多套水虻养殖系统远程管理。本文首先对研究背景、国内外的研究现状,并对今后发展的趋势进行了简单的讨论。然后详细分析了 ZigBee无线通信技术相较于其他无线通信技术的特点、体系层次结构和网络拓扑及不同网络拓扑的优缺点。接着分析了系统的总体设计,阐述了环境监测器和控制器的硬件设计方案,通过STM32芯片对各个功能模块进行控制实现系统的运行。最后分析了软件设计方案,环境监测器和控制器均移植了μC/OS-Ⅱ实时操作系统和FreeModbus通信协议,分别对不同任务调度并保障通信的可靠、稳定性,详细研究了环境监测器和控制器的各个任务和ZigBee“串口透传”功能的实现方案。在系统设计完成之后进行了各项测试,包括软硬件测试和总体测试。结论表明,基于RS-485/ZigBee的水虻养殖环境实时监控系统能够长时间稳定运行,达到实际需求。