三明市乡村非标准化烤烟房多点式温湿度控制器设计

冯进取

摘  要：针对三明乡村地区非标准化烤烟房在烤烟过程中遇到只有单层、单个采温湿点、不能实时远程监控烤烟房的温湿度等问题，设计了一套烤烟房多点式温湿度控制器，实现对非标准化烤烟房进行精确的温湿度控制及远程提醒功能。

关键词：烟叶;非标准化烤烟房;多点式控制;温湿度

中图分类号：TP273 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2020）18-0048-02

Abstract： In view of the problems that the non-standardized flue-cured tobacco room in Sanming rural area has only single layer， single temperature and humidity collection point， and can not monitor the temperature and humidity of the flue-cured tobacco room remotely in real time， a set of multi-point temperature and humidity controller is designed to realize the accurate temperature and humidity control and remote reminder function of the non-standardized flue-cured tobacco room.

Keywords： tobacco leaf; non-standardized flue-cured tobacco room; multi-point control; temperature and humidity

1 概述

福建省三明市大部分乡村处于低海拔地区，气候和地质条件十分适宜烟叶的种植。自烟叶推广种植以来，三明地区的大部分乡村开始大面积种植烟叶，烟叶产业已经成为增加农民收入和促进经济发展的一项重要产业。目前，三明市大部分乡村地区的烤烟房仍然是原来土建老旧的非标准化的烤烟房，标准化的烤烟房虽然具有功能完善，烤烟叶质量好等优点，但标准化的烤烟房也存在造价成本高，设备维护难等问题，因此智能化的设备和先进的技术目前烟农中还得不到广泛的推广和应用，目前乡村的烤烟房大部分还是非标准化建设，非标准化的烤烟房在烤烟过程中存在一些亟待解决的问题[1-2]。

（1）非标准化的烤烟房对温湿度的采集点只有一个，无法真实、全面反映同一层烟叶和不同高度层烟叶的温、湿度信息，出现温度不均匀，影响烟叶品质[3]。

（2）在整个烤烟过程中烟叶的温度和湿度都不好控制，对烟叶温、湿度控制全凭烟农个人经验，就算经验丰富的烟农也往往会出现“一烤好烟，一烤差烟”的情况。

（3）在采烟、烤烟过程中烟农的劳动强度非常大，而且烤烟往往是在夜间进行，白天繁重的采烟、绑烟的体力劳动，烟农在晚上烤烟的时候往往因为太过劳累熟睡忘记加柴，导致烤烟房的温度突降，烟叶无法及时去湿，使得中上等烟的比例、级别低、均价低，给烟民带来较大经济上的损失。

（4）在白天烤烟的过程中，烟农每隔一至半个小时必须回到烤烟房一次，观察烤烟房的温湿度情况，无法再进行农活，劳动效率低，但如果没有及时回去会造成烤烟房温度出现大幅度波动，影响烟叶品质。

2 系统设计方案

为了提高烟叶烘烤质量，节约烘烤时间成本，降低烟农劳动强度，为此设计了一套低成本的多点式烤房温湿度控制、报警系统，系统具备以下功能[4-5]：

（1）根据烤烟房的大小将温湿度传感器多点式地安装到同一高度烟叶层和不同高度烟叶层上，全方位、高精度实现对整个烤烟房温湿度测量。

（2）每隔5分钟将烤烟房的温湿度信息发送到烟农手机上，在线监控烤烟房温湿度，烟农无需在烤烟房前值守，只需根据短信温度值适时增减柴火即可。

（3）对烤烟房的温度出现（过温、降温）这两种异常情况进行远程报警提醒，以便烟农及时采取相应措施进行干预，提高烟叶品质。

3 系统硬件电路设计

整个硬件系统主要由以下几个部分组成：第一部分选用STM32F407芯片作为主控芯片[6]，ST的STM32 F4系列是一款基于ARM Cortex-M4的高性能32位微控制器，工作频率高达168MHz。Cortex M4具有浮点单元（FPU）但精度高，支持所有ARM单精度数据处理指令和带DSP指令和自适应实时加速器（ART）的数据类型，允许从闪存，内存保护单元实现零等待状态和210DMIPS/1.25DMIPS/MHz（Dhrystone 2，1）。利用STM32 F4来控制各个模块与中间桥梁连接各个部分的核心部分;第二部分由四个温湿度传感器变送器RS485组成的数据采集端，由STM32型单片机进行控制启动及运行，并将采集的温湿度数据实时输出并在16*32的全彩LED显示屏上显示;第三部分串口通信部分，主要是利用SIM800C-gsm模块传输短信到指定的手机号码上。第四部分整个装置的电源设计。

4 结论

多点式温湿度控制系统整体结构灵活简单，可以直接安装在非标准化烤烟房，多点温湿度的数据采集测量数据精确，帮助烟农实时掌握烤烟房不同层次烟叶的温湿度并及时加以调整，极大方便了烤烟过程中的管理监控工作，提高了烟叶的质量，整套产品价格适中非常便于推广及快速推向市场。

參考文献：

[1]刘国顺.烟草栽培学[M].北京：中国农业出版社，2003：70-71.

[2]李卫芳，张明农，林培章，等.烟叶烘烤过程中呼吸速率和脱水速率的变化[J].南京师大学报：自然科学版，2000，23（4）：112-115.

[3]陈越立，李旭华，潘义宏，等.定色后期稳温点对烟叶常规化学成分和致香物质的影响[J].江西农业学报，2014，27（2）：89-94.

[4]谢守勇，王靖.基于GPRS的烟叶烘烤温湿度远程监控系统[J].中国农机化学报，2016，37（6）：4.

[5]李世军.烘烤温湿度综合控制仪的研究[J].自动化与仪表，2018，243（6）：46-49，115.

[6]徐英慧，马忠梅，等.ARMg嵌入式系统设计[M].北京：北京航空航天大学出版社，2007.