智能溫室遠程監控系統的研究與實(shí)現
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智能溫室是在普通日光溫室的基礎上，應用計算機技術(shù)、傳感技術(shù)、智能控制技術(shù)等發(fā)展起來(lái)的一種高效設施農業(yè)技術(shù)。隨著(zhù)智能控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)和無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)的廣泛應用，智能溫室監控研究向合理化、智能化、網(wǎng)絡(luò )化方向發(fā)展[1,2]。齊文新等（2004）[3]研制了分布式智能型溫室計算機控制系統，由中心計算機和單片機組成主從式結構智能控制系統；周?chē)榈萚4]應用無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)實(shí)現了農田水利設施等的遠程監控；左志宇等（2005）[5]將Internet網(wǎng)絡(luò )技術(shù)應用到溫室環(huán)境控制系統中； Roblin P[6]實(shí)現了溫室的智能化、自動(dòng)化。李建軍等[7]介紹了日光溫室番茄長(cháng)季節生產(chǎn)專(zhuān)家系統的研制方法，以及開(kāi)發(fā)過(guò)程。這些系統存在溫室控制功能單一，結構難擴展；價(jià)格較貴，難以推廣等缺陷，因此，研究并開(kāi)發(fā)結構合理、成本低、控制方便、適合不同用戶(hù)群，集控制、智能決策與無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )于一體的智能溫室遠程監控系統具有重要的現實(shí)意義。
1 系統結構
在現行的溫室控制系統中，多采用基于PLC的溫室控制系統、集散型控制系統、現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統，這些系統操作不便、控制精度低、成本過(guò)高，且通信方式不靈活 [2]。為有效解決上述不足，本文采用如圖1所示的上、下位機控制結構。其突出優(yōu)點(diǎn)是能根據應用需求選擇不同的控制方案，對大型連棟溫室可采用上、下位機結合控制方案；對小規模農家溫室，僅需要選擇下位機系統單獨完成溫室控制。上、下位機采用RS-232串行通信或基于802.11b的無(wú)線(xiàn)通信，上位機系統通過(guò)Internet與遠端計算機互連，實(shí)現溫室環(huán)境與設備的遠程監控。
2 下位機設計
下位機位于溫室控制現場(chǎng)，由傳感器、前端控制器和控制設備組成，如圖2所示。主要實(shí)現溫室環(huán)境數據實(shí)時(shí)采集、處理與顯示；通過(guò)RS-232接口或無(wú)線(xiàn)通信模塊，將監測的環(huán)境參數傳輸到上位PC機，并接受上位機的控制而產(chǎn)生控制決策；具有脫機運行功能，可在上位PC關(guān)機情況下獨立工作，用戶(hù)或者專(zhuān)家通過(guò)鍵盤(pán)預設環(huán)境參數及實(shí)時(shí)采集的環(huán)境參數，自主運行下位機決策程序，通過(guò)模糊運算產(chǎn)生智能決策，實(shí)現溫室模糊智能控制。
2.1 下位機硬件設計
2.1.1傳感器系統設計
根據溫室作物生長(cháng)特點(diǎn)和環(huán)境要求，選擇性?xún)r(jià)比較優(yōu)的傳感器，如溫度、濕度、光照、二氧化碳等類(lèi)型的，設計相應的接口電路，使傳感器采集的信息以0～10mA的電流信號形式輸出，作為前端控制器的輸入。
2.1.2前端控制器設計
前端控制器是監控系統的核心，以單片機應用系統為基礎，外加傳感器輸入接口、控制輸出接口、鍵盤(pán)接口以及LED接口電路等組成。選用ATMEL公司的ATmel48單片機系統， ATmel48通用性、可擴展性強、性?xún)r(jià)比高，內部集成4K的flash ROM及8路10位AD轉換，與傳統8位ADC相比，具有采集精度精確，控制精度更高的特點(diǎn)。
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