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1、托普物联网开创智慧农业新时代！温室大棚智能温室控制系统解决方案设计温室大棚智能温室控制系统解决方案设计摘要：阐述了一个温室大棚智能温室控制系统，该系统运行可靠，成本低。智能温室控制系统通过对温室内的温度与湿度参量的采集，并根据上述参数实现对温度和湿度的自动调节，达到了温室大棚自动控制的目的。关键词: 温室；自动控制；智能温室控制系统1 引言托普物联网指出温室大棚智能温室控制系统是专门为农业温室、农业环境控制、气象观测开发生产的环境自动控制系统。可测量风向、风速、温度、湿度、光照、气压、雨量、太阳辐射量、太阳紫外线、土壤温湿度等农业环境要素，根据温室植物生长要求，自动控制开窗、卷膜、风机湿帘、生
2、物补光、灌溉施肥等环境控制设备，自动调控温室内环境，达到适宜植物生长的范围，为植物生长提供最佳环境。当前农业温室大棚大多是中、小规模,要在大棚内引入自动化控制系统,改变全部人工管理的方式，就要考虑系统的成本，因此，针对这种状况，结合郊区农户的需要，设计了一套低成本的温湿度自动控制系统。该系统采用传感器技术和单片机相结合，由上位机和下位机（都用单片机实现)构成，采用 485 接口进行通讯，实现温室大棚自动化控制。2 系统硬件结构2.1 系统组成 整个系统采用模块化设计，硬件结构由传感器和单片机、控制装置组成，传感器将物理参量转换为电压并完成信号的调理，再送入模数转换器 ADC0809，由下位单片
3、机 AT89S51 读取，单片机将数据通过 485 总线送给上位机，上位机设有显示功能，根据预先设置的参数决定要采取的措施，并将信息传给下位机，由下位机控制通风和喷灌装置，也可以通过键盘强制控制。2.2 测量功能及实现 由于待测参量的信号调理电路稍繁，在此只作简要说明。2.2.1 空气温度测量。温度传感器的种类多，选择余地大。本系统采用AD590，通过运算放大器 OP07 调理后,送入模数转换器 ADC0809，设置为第 1 路信号。调整后可在-2050 范围内工作，可精确到 0.50 ，可满足应用要求。托普物联网开创智慧农业新时代！2.2.2 空气湿度测量。采用陶瓷湿度传感器 H104 检测
4、大棚内空气湿度，调理后 ,送入模数转换器 ADC0809，设置为第 2 路信号。由于 H104 有 0.70%RH 的温度系数，在信号调理电路中进行了温度补偿，在 35%85%RH 范围内可精确到2%RH。2.2.3 土壤湿度。土壤水分传感器采用不锈钢管和一段钢丝制成，长 30cm，不锈钢管和钢丝之间留 1cm 的距离并保持平行放置，将二者用绝缘材料固定。通过测量不锈钢管和钢丝之间的电阻来测量土壤水分，采用电阻桥和运算放大器 OP07 调到 05V 的范围，在经过模数转换器送入单片机。2. 控制功能及实现 在系统中，下位机通过接收上位机的控制信号来控制相应的控制继电器驱动电路，由继电器来控制通
5、风和喷灌装置。2. 键盘显示电路 本系统采用 1 个八段 LED 显示器显示参量标号，3 个八段 LED 显示测量结果。键盘、LED 显示器设计成 1 块板,由 8155 芯片控制。系统设置了 12 个键, 可以更改控制参数和功能设置。3 软件的设计3.1 下位机软件设计 下位机软件主要模块有采集模块、控制模块、通讯模块。托普物联网开创智慧农业新时代！采集模块主要完成对 ADC0809 的通道的控制和转换结果的读取，并将结果暂存入数据区。通过对 AT89S51 定时器 T0 的计数实现定时，每 15min 采集 1 次，用定时器 T1 定时来确定三个参量的采集时间间隔，定为0s。控制模块实现对
6、通风和喷灌装置的控制，当接收到上位机的控制信号时，将相应的引脚置零即可开通通风和喷灌装置。通讯模块可将采集到的参量传到上位机，并接收上位机发来的控制信息。3.2 上位机软件设计 上位机软件主要模块有键盘模块和显示模块、控制决策模块、通讯模块。键盘模块的功能是完成键盘的扫描、参数和功能的设置，也可进行参数和功能的更改。显示模块用来循环显示测得的三个参量，循环间隔是 5s。控制决策模块根据当前的参量值和设定的范围来判断是否要进行通风和喷灌，如果是，就将控制信号发到下位机。通讯模块实现与下位机之间的信息传输。 4 结束语该系统在一蔬菜温室大棚运行了一个夏季，运行状况良好，由于采用模块化设计，上位机未采用个人计算机并可根据情况进行取舍，通信距离可达到km，系统经济、灵活,而且操作方便，比较适合在中、小规模大棚内使用和推广。参考文献1 于海业.温室环境自动检测系统J.农业工程学报,1997,13(增):262269.2 王萱.日光温室夏季降温措施的试验研究初报J.农业工程学报,2001,17(3):9597.3 丁镇生.传感器及传感技术应用M.北京:电子工业出版社,1998.
