農業(yè)溫室大棚監控系統的整體設計方案（包括軟硬件實(shí)現）

技術(shù)發(fā)展現狀：

現代溫室中常見(jiàn)的能自動(dòng)控制的調控機構有:頂部通風(fēng)窗、側面通風(fēng)窗、外遮陽(yáng)簾幕、內遮陽(yáng)簾幕、軸流通風(fēng)機、降溫濕簾、人工補光燈、二氧化碳施肥器、加熱設備、噴霧系統及熏蒸設備?？刂破骶C合調節各個(gè)機構，使系統在運行中節約能源的同時(shí)保證室內氣候滿(mǎn)足植物生長(cháng)需求。使用的控制器可以有很多選擇，如單片機、工控機、PLC、通用PC機等?？刂破髦g可以通過(guò)局域網(wǎng)或現場(chǎng)總線(xiàn)進(jìn)行信息交換。國內外研究學(xué)者對控制系統和控制算法做了大量的研究。

我國溫室產(chǎn)業(yè)起步比較晚。自70年代末起，我國先后從日本、美國、荷蘭和保加利亞等國引進(jìn)了40套左右的現代化溫室成套設備。雖然這些溫室技術(shù)領(lǐng)先、設備先進(jìn)，但在我國的使用過(guò)程中還存在較嚴重問(wèn)題，主要有以下幾點(diǎn):引進(jìn)價(jià)格高，運行經(jīng)濟效益差;技術(shù)要求過(guò)高，要求經(jīng)營(yíng)者既要懂農業(yè)技術(shù)，熟悉英文，還要掌握電腦操作和機械運營(yíng)和維護;運營(yíng)模式?jīng)]有與中國的實(shí)際結合起來(lái)，不適合于我國的氣候特征。所以，研究開(kāi)發(fā)符合我國國情、產(chǎn)生明顯經(jīng)濟效益并適用于大范圍推廣應用的自動(dòng)控制溫室系統己經(jīng)迫在眉睫?；谝陨系姆N種原因，我國的農業(yè)工程技術(shù)人員在吸收發(fā)達國家高科技溫室生產(chǎn)技術(shù)的基礎上，進(jìn)行了溫室中溫度、濕度、光照等單因子控制技術(shù)的研究，并逐步推出既適宜我國經(jīng)濟發(fā)展水平又能滿(mǎn)足不同生態(tài)氣候條件要求的溫室控制系統。

二、需求分析

2.1 功能要求

圖1 系統架構

用戶(hù)可以通過(guò)上位機軟件、手機短信，查詢(xún)大棚溫度、濕度和水位并控制大棚薄膜、排風(fēng)口、進(jìn)出水閥、加熱器的打開(kāi)與關(guān)閉。主控器將溫度、濕度和水位等信息發(fā)送至上位機軟件或用戶(hù)手機。也可將溫度和水位調整至設定值,實(shí)現閉環(huán)控制，從而實(shí)現了對農業(yè)大棚的高效管理、對自然資源的高效利用。用戶(hù)也可以通過(guò)網(wǎng)址訪(fǎng)問(wèn)大棚的情況，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )來(lái)對大棚實(shí)施監控。

網(wǎng)絡(luò )部分我們將使用AT32UC3A0512片內集成的10/100 Mbps的以太網(wǎng)MAC接口來(lái)實(shí)現網(wǎng)絡(luò )的監控。初步方案，我們將網(wǎng)絡(luò )的數據單獨用一個(gè)單片機來(lái)實(shí)現，再通過(guò)UART來(lái)實(shí)現個(gè)模塊間的數據的交互。不過(guò)在不影響主控單片機的反應速率和執行效率下，我們會(huì )盡量把網(wǎng)絡(luò )部分和主控部分集成在一塊單片機內，以此來(lái)降低產(chǎn)品的成本與功耗。