温室大棚智能控制系统的研制

德州学院机电工程学院 卢士林 李彩霞 梁丽梅 盖 越 王 冰



温室大棚智能控制系统的研制

德州学院机电工程学院 卢士林 李彩霞 梁丽梅 盖 越 王 冰

【摘要】针对目前温室大棚温湿度控制存在的问题，设计了一套温室大棚智能控制系统。该系统能够对大棚内的温湿度进行采集，利用温湿度传感器将温室大棚内温湿度的变化，变换成数字量，其值由单片机处理，最后由单片机去控制液晶显示器，显示温室大棚内的实际温湿度，同时通过与预设量比较，对大棚内的温度进行自动调节。可应用于农业生产的温室大棚，实现对温度的实时控制，是一种比较智能、经济的方案，应用前景广阔。

【关键词】智能大棚；网络化；节能

1 引言

对于温室成片的农业园区，物联网也可实现自动信息检测与控制。通过配备无线传感节点，每个无线传感节点可监测各类环境参数。通过接收无线传感汇聚节点发来的数据，进行存储、显示和数据管理，可实现所有基地测试点信息的获取、管理和分析处理，并以直观的图表和曲线方式显示给各个温室的用户，同时根据种植植物的需求提供各种声光报警信息和短信报警信息，实现温室集约化、网络化远程管理。

随着物联网技术普及应用，普通用户可以通过计算机或手机随时接收各种实时采集的精确传感器数据，还可以通过遥控温室内的视频传感器，观察温室的全面情况。产品出圃后，可以由对应的条形码，随时检索到其流通过程。业界普遍认为，物联网农业智能监控系统将在设施农业中得到更广泛应用（见图1）。

2 工作原理

蔬菜大棚智能监控系统结构主要包括传感器电路、数码管显示、报警电路及串口通信几个部分，如图2所示。

2.1 供电方式

①VCC 供电3.3-5.5VDC

DHT21的供电电压为5V。传感器上电后，要等待1s 以越过不稳定状态在此期间无需发送任何指令。电源引脚（VCC，GND）之间可增加一个100nF 的电容，用以去耦滤波。

②DATA 串行数据，单总线接口

DATA 用于微处理器与DHT21之间的通讯和同步，采用单总线数据格式，一次通讯时间5ms左右，具体格式在下面说明，当前数据传输为40bit，高位先出。

③GND 接地，电源负极

2.2 工作原理及性能分析

温湿度传感器DHT11的1、3、4脚和杜邦线焊接好后分别连接到单片机的各个扩展端口上。用开发板将程序下载到单片机内部，再将单片机放到最小系统板上。将电源引线接到电源适配器上，给电源适配器作电压调整，使其输出5V电压，按下电源开关，此时电源指示灯变亮，经过短暂的上电自动复位后，程序将开始运行。并且在数码管上显示当前的温湿度值，并具有以下特点：

（1）体积小、重量轻[1]。

（2）功耗小、效率高[2]。

图2 结构原理框图

（3）稳压范围宽[3]。

（4）稳定性和可靠性高[4]。

2.3 主机单元

单片机作为控制器，可以接收温度和湿度传感器从大棚中获取的温湿度信息，将这些信息与预置的温湿度范围值进行比较，然后通过继电器控制执行机构，对大棚进行相关的操作，以保证大棚的温湿度范围能够在预置的范围内。数码显示管可实现温湿度值的实时显示。上位机可通过通信接口模块接收经温湿度传感器从单片机传送过来的温湿度值，形成作物生长的图表，也可以直接设置温湿度值和控制执行机构对大棚进行相关操作。

3 结语

温室大棚是采用透光覆盖材料作为全部或部分围护结构，具有一定环境调控设备，用于低于不良天气条件，保证作物能正常生长发育的农业建筑设施。温室的功能是在自然环境的逆境状况下，能创造适于作物生长发育的环境条件，进行有效生产。以短波辐射为主的太阳辐射通过温室采光材料进入温室后使室内地温和气温升高而转化为长波辐射，长波辐射又被温室覆盖材料阻隔在温室内，从而形成室内热量的积聚，使室内温度提高，这一过程称之为“温室效应”。温室正式利用“温室效益”，在作物不适于露地生长的寒冷季节通过提高室内温度创造作物生长的适宜黄静来达到作物反季节生产和提高作物产量的目的。但随着科学技术的进步，温室生产已远远超过“温室效应”的概念。目前，利用高科技技术可以对温室内的各种环境银子，包括温度、光照、湿度、二氧化碳等进行自动控制和调节，根据生产作物的生长习性和市场的需要，部分地甚至完全摆脱自然环境的约束，人为创造适宜作物生长的最佳环境，生产出高品质、高产量的产品，以满足不同消费者群体的需要。

参考文献

[1]杨敏丽.中国农业机械化与提高农业国际竞争力研究[D].北京:中国农业大学,2003.

[2]赵同贺编著.新型开关电源典型电路设计与应用[M].机械工业出版社,2010.156-158.

[3]王水平,武芒,彭学愚.开关电源及其发展动态[J].电子科技,1996(2):3-10.

[4]庄贵阳.节能减排与中国经济的低碳发展.气候变化研究进展,2008(9):303-308.

[5]Maxim Integrated.MAX1679 datasheet[E].1999.09.

[6]蔡健荣,李玉良,范军等.成熟柑橘的图像识别及空间定位研究[J].微计算机信息,2007(12):224～225,314.

卢士林（1995－），男，山东济南人，大学本科生。

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