淺談數(shù)字化溫室大棚管理系統(tǒng)

趙盼盼 崔苗苗

【摘要】近年來(lái)，農(nóng)業(yè)溫室大棚種植為人們的生活帶來(lái)了極大的便利，得到了迅速的推廣和應(yīng)用。種植環(huán)境對(duì)作物的生產(chǎn)有很大的影響，傳統(tǒng)的人工控制方式難以達(dá)到科學(xué)合理的要求。本文基于單片機(jī)，運(yùn)用數(shù)字技術(shù)并結(jié)合軟件技術(shù)研發(fā)一種適合中小規(guī)模溫室大棚使用的數(shù)字化溫室大棚管理系統(tǒng)。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字化溫室 大棚單片機(jī)

一、前言

我國(guó)作為一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)業(yè)產(chǎn)量在我國(guó)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)中占有一定分量。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們生活品質(zhì)的提高，我國(guó)農(nóng)業(yè)科技化也變得尤為重要。溫室大棚能夠讓農(nóng)作物在適宜的環(huán)境下生長(zhǎng)，使農(nóng)作物脫離了自然環(huán)境的限制，滿足了人們對(duì)各季農(nóng)作物的需求。傳統(tǒng)的人工測(cè)量方法，無(wú)法準(zhǔn)確實(shí)時(shí)測(cè)量影響農(nóng)作物生長(zhǎng)的溫度、土壤濕度、空氣濕度，二氧化碳濃度、光照度的數(shù)據(jù)，勞動(dòng)強(qiáng)度大且效率低。數(shù)字化溫室大棚管理系統(tǒng)基于單片機(jī)技術(shù)結(jié)合數(shù)字技術(shù)、無(wú)線通信技術(shù)能夠準(zhǔn)確測(cè)得數(shù)據(jù)，及時(shí)調(diào)節(jié)環(huán)境，減少人工管理帶來(lái)的損失。

二、工作原理

1. 硬件技術(shù)

a.系統(tǒng)控制核心采用ATMEL公司生產(chǎn)的AT89C51，主要模塊有：測(cè)量模塊，人機(jī)交互模塊，Wi-Fi模塊。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示：

b.針對(duì)溫室大棚內(nèi)幾種重要的環(huán)境因子測(cè)量，選用不同的傳感器獲得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

傳感器選擇如下：

環(huán)境溫度實(shí)時(shí)測(cè)量：DS18B20溫度傳感器

空氣濕度定時(shí)測(cè)量：DHT11

土壤濕度定時(shí)測(cè)量：土壤濕度傳感器模塊

二氧化碳濃度定時(shí)測(cè)量：二氧化碳傳感器濃度模塊

光照度定時(shí)測(cè)量：BH1750FVI

c.為了實(shí)現(xiàn)各個(gè)設(shè)備之間的無(wú)線連接，選用2.4GHz的WIFI模塊來(lái)進(jìn)行無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸。

2.相關(guān)設(shè)備的控制

各種對(duì)溫室大棚內(nèi)環(huán)境因子具有調(diào)節(jié)作用的被控制設(shè)備的控制采用弱電控制強(qiáng)電的方法來(lái)進(jìn)行控制。

3.軟件技術(shù)

系統(tǒng)實(shí)踐前首先進(jìn)行功能模擬測(cè)試。采用Proteus進(jìn)行單片機(jī)和電路仿真，程序文件采用Keil C51編寫，將程序文件導(dǎo)入虛擬單片機(jī)中進(jìn)行系統(tǒng)的仿真與調(diào)試。

三、工作流程圖

工作流程圖如下圖2所示：

四、數(shù)字化溫室大棚管理系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

1.數(shù)字化溫室大棚管理系統(tǒng)的所有設(shè)備之間采用無(wú)線連接，安裝和拆除方便，無(wú)需對(duì)溫室大棚結(jié)構(gòu)做特殊改動(dòng)，減少安裝成本。

2. 采用多點(diǎn)檢測(cè)，統(tǒng)一管理，覆蓋范圍廣，減少因個(gè)別區(qū)域出現(xiàn)異常而導(dǎo)致的誤操作。

3. 提供友好的人機(jī)交互界面，可根據(jù)不同作物設(shè)置不同的溫濕度范圍，提高了系統(tǒng)的適應(yīng)能力。

五、結(jié)語(yǔ)

數(shù)字化溫室大棚管理系統(tǒng)進(jìn)行一體化檢測(cè)監(jiān)控和管理，成本低廉，適用于城鄉(xiāng)中小規(guī)模的溫室大棚，有效的解決了傳統(tǒng)人工控制的缺陷，節(jié)省了大量的勞動(dòng)成本，具有較強(qiáng)的實(shí)用性。

【參考文獻(xiàn)】

[1]鐘新平. 基于單片機(jī)的溫室大棚環(huán)境參數(shù)自動(dòng)控制系統(tǒng)[D].廣西大學(xué)，2011.

[2]劉曉惠. 基于無(wú)線技術(shù)的溫室農(nóng)業(yè)大棚智能控制的研究[D].武漢工業(yè)學(xué)院，2012.