智能温室的远程监控系统设计研究

摘要：随着农业技术的不断发展，农业生产向着精细化、智能化的方向发展，而温室自动化生产监控技术是智能农业的代表技术之一，通过对智能温室的远程监控可以对地块中的土壤信息、农作物的生长信息等进行全程监测，对作物的长势、产量做出分析及预测，并对每个小区做出科学决策，提高农业生产的精确性和生产效益。本研究提出一种基于LPC2132单片机及GSM技术的智能温室远程监控系统。

关键词：智能温室；远程监控；GSM；LPC2132单片机

中图分类号： TP391.8 文献标识码： A DOI编号： 10.14025/j.cnki.jlny.2017.04.011

1智能温室远程监控系统的基本要求

一般情况下智能温室远程监控系统需要满足以下几个要求：一是具备较好的可扩展性，即根据实际的生产需求实现不同类型设备的远程控制；二是响应速度快。系统要具备较强的时间控制精度，以迅速的完成各种数据采集及设备的控制，以保证远程控制的实时性与实效性；三是稳定性。智能温室远程监控系统的工作环境相对恶劣，只有保证系统运行的稳定性，才能进一步保证数据采集的准确性、可靠性；四是较强的功能性及较低的投入成本。农业生产效益相对其他产业而言相对较低，如果智能监控系统成本过高，会直接增加农业生产的成本，而影响其经济效益，因此系统设计要充分考虑系统的建设成本。此外，系统还要具备温室数据采集、数据存储、数据分析、设备控制、数据提取等多项功能，才能更好的满足智能农业的生产需求。基于此，本文提出一种基于LPC2132单片机与GSM技术的智能温室远程监控系统。

2系统的架构

本文所提出的智能温室远程监控系统以LPC2132单片机为核心处理器，远程控制采用GSM模块来实现数据传统，系统应用现有的通信网络，大大降低了远程网络的建设成本，既降低了系统建设成本，又保证了数据的可靠性。具体而言，该智能温室远程监控系统的基本架构包括控制处理模块、GSM模块、数据采集模块及执行模块。

2.1控制处理模块

控制处理模块是整个控制系统的核心，其主要功能是对数据采集模块传送的数据进行分析、处理，再将判定结果指令发送至执行模块，完成远程控制。整个过程中应用CM12864液晶显示器实时显示出系统的运行状态及数据采集情况等。

2.2 GSM模块

GSM即全球移动通信系统，其作为GSM短信息数字通信平台主要通过远程无线通信实现数据传输，体现出通讯成本低、通信线路干扰小、无地区限制，具有较高的保密性与可靠性的优势，并且GSM还具备双向数据传输功能，因此本系统中GSM模块起到数据传输载体的作用。其通过RS232串口电路连接控制处理模块，向控制处理器传送温室环境数据、处理结果等。SMS短消息的发送、接收通过AT命令的PDU Mode模式来实现，控制指令按照短信协议进行控制处理，并将指令执行结果报告信息返回至上位机，而其他诸如非上位机号码发送的信息等非预期信息则由GSM模块鉴别后直接删除，最大程度上避免系统接收到错误的短信内容而引起错误操作。

2.3数据采集模块

数据采集模块其主要作用是采用温室环境的数据及执行单元的执行状态数据，该系统主要利用SHT10传感器实现温室环境参数的采集，包括环境温室、湿度等，通过AD转换对风机、补光灯的运行状态检测电压、电流等参数，以判断操作是否成功；应用流量计检测水管中的液体流动状态，对喷淋、湿帘的工作状态做出判断；应用水位传感器检测蓄水池水位，判断是否需要应用自来水为湿帘供水等。

2.4执行模块

执行模块，其主要作用是通过驱动电磁阀实现对喷淋、湿帘、水泵、风机、遮阳网、补光灯的控制。硬件设计中应用SVDC继电器及强电开关构成自锁电路，系统通过I/U口驱动SV继电器工作数据，其所参应的强电电磁阀线圈通电，再执行相关操作，完成操作后系统复位SV继电器，强电电磁阀保持工作状态，直至产生其它控制操作，这种执行模式可以将外围强电电路、弱电控制系统最大限度的隔离开来，从而降低系统干扰，提高系统的稳定性、可靠性。

3系统软件设计

系统软件设计中，可根据智能温室实际生产需要设备自动降温的温度上限阈值、自动停止降温的温度下限阈值，将温度阈值输入系统后，系统会将其存储起来作为判断是否执行升温或降温等温度控制操作的依据。系统中的温度传感器将其在温室中监测到的温度数据与设置好的温度上限閾值及下限阈值进行比较，执行升降温操作。如开启湿帘则要对蓄水池的水位进行监测，如蓄水池中水量可满足湿帘应用所需，则优先使用蓄水池中的水。如无法满足则使用自来水供应，并将湿帘流出的水引导至蓄水池中，当蓄水池中的水可满足湿帘应用所需，则断开自来水供应，以提高水资源的利用率。实际应用中用户可根据自身的实际需要，根据短信收发协议向控制系统发送控制操作，其中短信收发协议包括喷淋控制、湿帘控制、风机控制、补光灯控制、照明灯控制、遮阳网控制等。由于本系统中采用命令应答型无线传输协议，故用户通过手机向下位机传送控制命令时，下位机需要验证手机号码，通过后方可执行命令，并反馈处理结果。

4结语

本系统可以实现对温室环境的数据采集及控制，通过GSM模块传递信息，大大提高了数据采集及传统的稳定性与可靠性，更有效的实现环境温湿度的自动调节与远程监控，并且湿帘水实现了智能化的循环利用。此外，后续该系统还可加入光照传感器，实现补光的智能控制，可扩展性良好，故系统整体基本可实现运行可靠、操作简单、可扩展性强的要求。

参考文献

[1]于海业，马成，王振华，等.远程控制技术在温室环境控制中的应用现状分析[J].农业机械学报，2013，3（06）：160-163.

[2]张荣标，谷国栋，冯友兵，等.基于 IEEE802.15.4的温室无线监控系统的通信实现[J].农业机械学报，2015，39（08）：119-

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作者简介：李鹏，本科学历，农艺师，研究方向：农技推广。