溫室大棚智能溫室控制系統(tǒng)解決方案設(shè)計(jì)

1、托普物聯(lián)網(wǎng)開創(chuàng)智慧農(nóng)業(yè)新時(shí)代！溫室大棚智能溫室控制系統(tǒng)解決方案設(shè)計(jì)摘要：闡述了一個(gè)溫室大棚智能溫室控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)運(yùn)行可靠，成本低。智能溫室控制系統(tǒng)通過對(duì)溫室內(nèi)的溫度與濕度參量的采集，并根據(jù)上述參數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度和濕度的自動(dòng)調(diào)節(jié)，達(dá)到了溫室大棚自動(dòng)控制的目的。關(guān)鍵詞: 溫室；自動(dòng)控制；智能溫室控制系統(tǒng)1引言托普物聯(lián)網(wǎng)指出溫室大棚智能溫室控制系統(tǒng)是專門為農(nóng)業(yè)溫室、農(nóng)業(yè)環(huán)境控制、氣象觀測(cè)開發(fā)生產(chǎn)的環(huán)境自動(dòng)控制系統(tǒng)?？蓽y(cè)量風(fēng)向、風(fēng)速、溫度、濕度、光照、氣壓、雨量、太陽輻射量、太陽紫外線、土壤溫濕度等農(nóng)業(yè)環(huán)境要素，根據(jù)溫室植物生長(zhǎng)要求，自動(dòng)控制開窗、卷膜、風(fēng)機(jī)濕簾、生物補(bǔ)光、灌溉施肥等環(huán)境控制設(shè)備，自動(dòng)調(diào)

2、控溫室內(nèi)環(huán)境，達(dá)到適宜植物生長(zhǎng)的范圍，為植物生長(zhǎng)提供最佳環(huán)境。當(dāng)前農(nóng)業(yè)溫室大棚大多是中、小規(guī)模,要在大棚內(nèi)引入自動(dòng)化控制系統(tǒng),改變?nèi)咳斯す芾淼姆绞?，就要考慮系統(tǒng)的成本，因此，針對(duì)這種狀況，結(jié)合郊區(qū)農(nóng)戶的需要，設(shè)計(jì)了一套低成本的溫濕度自動(dòng)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用傳感器技術(shù)和單片機(jī)相結(jié)合，由上位機(jī)和下位機(jī)（都用單片機(jī)實(shí)現(xiàn))構(gòu)成，采用485接口進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)溫室大棚自動(dòng)化控制。2系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)2.1系統(tǒng)組成整個(gè)系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，硬件結(jié)構(gòu)由傳感器和單片機(jī)、控制裝置組成，傳感器將物理參量轉(zhuǎn)換為電壓并完成信號(hào)的調(diào)理，再送入模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809，由下位單片機(jī)AT89S51讀取，單片機(jī)將數(shù)據(jù)通過485總線送

3、給上位機(jī)，上位機(jī)設(shè)有顯示功能，根據(jù)預(yù)先設(shè)置的參數(shù)決定要采取的措施，并將信息傳給下位機(jī)，由下位機(jī)控制通風(fēng)和噴灌裝置，也可以通過鍵盤強(qiáng)制控制。2.2測(cè)量功能及實(shí)現(xiàn)由于待測(cè)參量的信號(hào)調(diào)理電路稍繁，在此只作簡(jiǎn)要說明。2.2.1空氣溫度測(cè)量。溫度傳感器的種類多，選擇余地大。本系統(tǒng)采用AD590，通過運(yùn)算放大器OP07調(diào)理后,送入模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809，設(shè)置為第1路信號(hào)。調(diào)整后可在-2050 范圍內(nèi)工作，可精確到0.50 ，可滿足應(yīng)用要求。2.2.2空氣濕度測(cè)量。采用陶瓷濕度傳感器H104檢測(cè)大棚內(nèi)空氣濕度，調(diào)理后 ,送入模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809，設(shè)置為第2路信號(hào)。由于H104有0.70%RH的溫度系數(shù)

4、，在信號(hào)調(diào)理電路中進(jìn)行了溫度補(bǔ)償，在35%85%RH范圍內(nèi)可精確到2%RH。2.2.3土壤濕度。土壤水分傳感器采用不銹鋼管和一段鋼絲制成，長(zhǎng)30cm，不銹鋼管和鋼絲之間留1cm的距離并保持平行放置，將二者用絕緣材料固定。通過測(cè)量不銹鋼管和鋼絲之間的電阻來測(cè)量土壤水分，采用電阻橋和運(yùn)算放大器OP07調(diào)到05V的范圍，在經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換器送入單片機(jī)。2.控制功能及實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)中，下位機(jī)通過接收上位機(jī)的控制信號(hào)來控制相應(yīng)的控制繼電器驅(qū)動(dòng)電路，由繼電器來控制通風(fēng)和噴灌裝置。2.鍵盤顯示電路本系統(tǒng)采用1個(gè)八段LED顯示器顯示參量標(biāo)號(hào)，3個(gè)八段LED 顯示測(cè)量結(jié)果。鍵盤、LED 顯示器設(shè)計(jì)成1塊板,由8155

5、芯片控制。系統(tǒng)設(shè)置了12 個(gè)鍵, 可以更改控制參數(shù)和功能設(shè)置。3軟件的設(shè)計(jì)3.1下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)下位機(jī)軟件主要模塊有采集模塊、控制模塊、通訊模塊。采集模塊主要完成對(duì)ADC0809的通道的控制和轉(zhuǎn)換結(jié)果的讀取，并將結(jié)果暫存入數(shù)據(jù)區(qū)。通過對(duì)AT89S51定時(shí)器T0的計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)定時(shí)，每15min采集1次，用定時(shí)器T1定時(shí)來確定三個(gè)參量的采集時(shí)間間隔，定為0s。控制模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)通風(fēng)和噴灌裝置的控制，當(dāng)接收到上位機(jī)的控制信號(hào)時(shí)，將相應(yīng)的引腳置零即可開通通風(fēng)和噴灌裝置。通訊模塊可將采集到的參量傳到上位機(jī)，并接收上位機(jī)發(fā)來的控制信息。3.2上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)上位機(jī)軟件主要模塊有鍵盤模塊和顯示模塊、控制決策模塊、通訊模塊。鍵盤模塊的功能是完成鍵盤的掃描、參數(shù)和功能的設(shè)置，也可進(jìn)行參數(shù)和功能的更改。顯示模塊用來循環(huán)顯示測(cè)得的三個(gè)參量，循環(huán)間隔是5s?？刂茮Q策模塊根據(jù)當(dāng)前的參量值和設(shè)定的范圍來判斷是否要進(jìn)行通風(fēng)和噴灌，如果是，就將控制信號(hào)發(fā)到下位機(jī)。通訊模塊實(shí)現(xiàn)與下位機(jī)之間的信息傳輸。 4結(jié)束語該系統(tǒng)在一蔬菜溫室大棚運(yùn)行了一個(gè)夏季，運(yùn)行狀況良好，由于采用模塊化設(shè)計(jì)，上位機(jī)未采用個(gè)人計(jì)算機(jī)并可根據(jù)情況進(jìn)行取舍，通信距離可達(dá)到km，系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)、靈活,而且操作方便，比較適合在中、小規(guī)模大棚內(nèi)使用和推廣。參考文獻(xiàn)1 于海業(yè).溫室環(huán)境自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)J.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),1997,1