基于STM32的农业温室远程监控系统设计

阮继瀚，张薪

（1.江西省南昌市江西应用科技学院，江西 南昌 330100：2.江西省南昌市华东交通大学电气与自动化工程学院，江西 南昌 330100）

0 引言

农业温室被广泛应用于农业生产过程中，随着信息技术的不断发展，传统的人工监控已经无法满足应用需求。因此，许多学者研究农业温室远程控制系统[1]。北京工业职业技术学院仲宇璐设计了一种基于LoRa技术的农业大棚温室监测系统[2]；淮安生物工程高等职业学校张兆朋提出一种基于C8051F340单片机的双孢菇温室监控系统[3]；刘海明等提出一种基于激光传感控制的农业温室监控系统[4]；以上研究均可实现农业温室的监控，但存在系统的稳定性较低、成本高等不足。

本文设计一种基于STM32F103单片机的农业温室远程监控系统。系统通过传感器采集大棚温湿度、光强，并使用4G 数据传输模块将采集到的温室内环境信息发送到服务器，用户可通过客户端访问服务器获取温室内的环境信息，实现农业温室远程实时监控。此外，通过对农业温室信息存储，可为后续提升农作物产出、提高对农作物生长特性的深层了解提供基础。

1 系统硬件设计

1.1 主控单元设计

系统使用STM32F103C8T6单片机作为主控，使用VMS-WS-485-1作为温湿度采集传感器，MAX44009光强传感器采集温室内光强。STM32F103C8T6采集到温湿度、光强信息后，通过4G数据传输模块发送给服务器，用户通过客户端访问服务器获取大棚内环境参数。系统总体结构如图1所示。

图1 系统总体结构

系统的主控单元电路如图2所示，电路包括2个部分：STM32F103 C8T6单片机最小系统和4G DTU数据传输模块电路。系统使用ATK-M750模块进行远程信息传输，系统使用12V外部电源对模块进行供电。

图2 主控单元控制电路设计

1.2 传感与执行单元电路设计

传感与执行单元电路如图3所示，其中温湿度采集传感器为VMS-WS-485-1，光强传感器为MAX44009。温湿度温度测量范围为-40℃～80℃，通过SP3485芯片与主控器串口3连接，光强传感器直接与主控器串口2相连。

图3 传感器电路设计

2 软件设计与测试

系统软件设计为单片机内软件开发，根据温室监控系统的功能需求，开发程序主要包括主控部分、传感器采集子程序和远程数据发送子程序三个部分。具体流程如下：系统上电初始化后开始进入工作状态；单片机通过串口采集温室内的温湿度、光强信息，采集完成后通过DTU模块向服务发送采集数据。

将装置安装在温室大棚内，测试系统的性能。启动监测系统，与实际传感器数据进行比对，发现误差均在1%以内，满足应用需求[5]。监控系统具有较高的准确性。此外，通过多次记录采集到的环境信息，分析农作物对环境的需求，为后续分析农作物生长特性提供基础。

3 结语

本文设计一种基于STM32F103单片机的农业温室远程监控系统。系统通过传感器采集大棚温湿度、光强，并使用4G 数据传输模块将采集到的温室内环境信息发送到服务器。温室用户通过手机APP和电脑客户端查看温室内环境数据，实现农业温室的远程监控，当温室内环境出现异常，可人工调整相关设备，保持温室环境处于理想状态。系统设计完成后，通过测试验证了系统的有效性。系统为后续研究农作物最佳生长环境、提高对农作物生长特性的深层了解具有十分重要的现实意义。