基于A(yíng)VR的西瓜生產(chǎn)溫室防災控制系統

一、項目概述

1.1 引言

溫室是一種可以改變植物生長(cháng)環(huán)境、為植物生長(cháng)創(chuàng )造最佳條件、避免外界四季變化和惡劣氣候對其影響的場(chǎng)所。它以采光覆蓋材料作為全部或部分結構材料，可在冬季或其他不適宜露地植物生長(cháng)的季節栽培植物。溫室生產(chǎn)以達到調節產(chǎn)期，促進(jìn)生長(cháng)發(fā)育，防治病蟲(chóng)害及提高質(zhì)量、產(chǎn)量等為目的。而溫室設施的關(guān)鍵技術(shù)是環(huán)境控制，該技術(shù)的最終目標是提高控制與作業(yè)精度。隨著(zhù)農業(yè)現代化的發(fā)展，設施農業(yè)工程因其涉及學(xué)科廣、科技含量高、與人民生活關(guān)系密切，己越來(lái)越受到世界各國的重視。這也為我國大型現代化溫室的發(fā)展提供了極好的機遇，并產(chǎn)生巨大的推動(dòng)作用。本項目以AVR芯片為控制芯片，設計了一套適用于當前西瓜生產(chǎn)的溫室防災控制系統。

1.2 項目背景

中國作為一個(gè)農業(yè)大國，“三農”問(wèn)題關(guān)系到國民素質(zhì)、經(jīng)濟發(fā)展，關(guān)系到社會(huì )穩定、國家富強、民族復興。“十二五”發(fā)展規劃中現代農業(yè)是的重中之重，我國農業(yè)生產(chǎn)靠天吃飯的局面仍未根本改變。農業(yè)基礎設施條件還比較差，抗御自然災害能力較弱。近年來(lái)，我國每年因氣象災害損失糧食1000億斤左右。自然災害呈加重態(tài)勢，糧食生產(chǎn)風(fēng)險越來(lái)越大。從而使如何減少氣象災害對農業(yè)生產(chǎn)的影響變得尤為重要。

溫室是現代西瓜生產(chǎn)中必不可少的設施之一，其硬件投資大，內部環(huán)境穩定。為西瓜提供一個(gè)更適宜其生長(cháng)的封閉的、良好的生存環(huán)境，以提早成熟，最終將會(huì )給我們帶來(lái)巨大的經(jīng)濟效益。但隨著(zhù)地球氣候的多變性，最近幾年各地氣候變化無(wú)常，農村農作物受災嚴重，今年江蘇蘇北地區西瓜生產(chǎn)因干旱影響很多西瓜枯死。華東、華南沿海地區的氣候特點(diǎn)是高溫高濕、臺風(fēng)頻繁,所以,這些地區的溫室大棚必須以降溫、降濕,特別是要以能防御風(fēng)災為目標進(jìn)行設計,其配套的環(huán)境自動(dòng)監控系統也要以此為目標進(jìn)行研制。2010年2月28日16時(shí)～3月1日3時(shí)，山東壽光遭遇了20年來(lái)的最大的降雪，降雪量達到25.6mm，地面積雪逾20 cm，約有30%的蔬菜日光溫室發(fā)生變形，5%左右倒塌，使壽光及周邊地區日光溫室蔬菜生產(chǎn)造成嚴重損失。

本項目在了解了風(fēng)暴和降雪的識別模式后,計劃用ATmega16設計一套自動(dòng)測控系統實(shí)現風(fēng)災雪災自動(dòng)測控和防御。

二、需求分析

2.1 功能要求

溫室環(huán)境的檢測及控制通過(guò)AVR單片機來(lái)實(shí)現。據有關(guān)資料表明,風(fēng)壓的大小在很大程度上取決于風(fēng)速,一般7級(風(fēng)速為13.9~17.1 m/s)大風(fēng)吹到物體表面,能產(chǎn)生225.4 N/m2的壓力,所以,7級以上的風(fēng)將對大棚產(chǎn)生很大的摧毀力,因此風(fēng)災防御的關(guān)鍵是識別7級以上的風(fēng)。為了說(shuō)明方便,本方案把7級以上的風(fēng)稱(chēng)為風(fēng)暴。

華東沿海地區，近幾年都有不同程度的降雪，由于降雪時(shí)溫度較高，日光溫室前屋面積雪的底部先開(kāi)始融化，引起上部積雪下滑，積聚在前半部的積雪厚度達50 cm以上，突然增加的荷載造成了日光溫室前部發(fā)生變形和倒塌。未能及時(shí)清除積雪的日光溫室變形和倒塌較多，也有部分日光溫室是在清除積雪過(guò)程中發(fā)生了變形和倒塌。原因是在清除下半部分積雪過(guò)程中，上半部分積雪沿防雨膜下滑，使積雪積聚于前部產(chǎn)生了較大的壓力。最終會(huì )導致溫室的坍塌。本項目只對雪災報警，以減小雪災危害。