基于藍(lán)牙模塊的便攜式蔬菜大棚環(huán)境控制系統(tǒng)硬件設(shè)計

楊哲明　王立忠　李江軍　熊志遠(yuǎn)

摘要：根據(jù)蔬菜生長條件，設(shè)計了大棚環(huán)境遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)。系統(tǒng)可實時遠(yuǎn)程獲取溫室大棚內(nèi)部的空氣溫濕度、土壤水分溫度、二氧化碳濃度、光照強(qiáng)度及視頻圖像，根據(jù)檢測結(jié)果實現(xiàn)溫濕度、光照度等自動調(diào)整。將檢測信息發(fā)送到通過手機(jī)，利用藍(lán)牙模塊實現(xiàn)手機(jī)與主控設(shè)備之間的通信。用戶可通過手機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)現(xiàn)場環(huán)境進(jìn)行控制，根據(jù)不同作物，所需環(huán)境參數(shù)可通過鍵盤或手機(jī)進(jìn)行設(shè)置。

關(guān)鍵詞：環(huán)境 藍(lán)牙 測控 高效農(nóng)業(yè)

中圖分類號：TP342 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）09-0012-02

目前我國蔬菜生長所需環(huán)境的檢測與控制，多數(shù)為人工干預(yù)完成，智能化程度低，操作麻煩。目前我國的溫室大棚控制系統(tǒng)在規(guī)模和技術(shù)上都獲得了長足的發(fā)展，但在配套設(shè)施的完善程度，生產(chǎn)的穩(wěn)定性、產(chǎn)業(yè)化程度和現(xiàn)代化水平上多為“原生態(tài)”，在溫室生產(chǎn)環(huán)境自動控制方面遠(yuǎn)落后與發(fā)達(dá)國家[1-3]。結(jié)合上述情況，設(shè)計了上述訓(xùn)練項目。

可以實時遠(yuǎn)程獲取溫室大棚內(nèi)部的空氣溫濕度、土壤水分溫度、二氧化碳濃度、光照強(qiáng)度及視頻圖像，通過模型分析，自動控制溫室濕簾風(fēng)機(jī)、噴淋滴灌、內(nèi)外遮陽、頂窗側(cè)窗、加溫補(bǔ)光等設(shè)備。同時，系統(tǒng)還可以通過手機(jī)信息終端向管理者推送實時監(jiān)測信息、報警信息，實現(xiàn)溫室大棚信息化、智能化遠(yuǎn)程管理。

1 系統(tǒng)的構(gòu)成

實現(xiàn)上述功能，系統(tǒng)硬件部分包括電源模塊、溫濕度檢測模塊（空氣溫濕度、土壤溫度）、氣體濃度檢測模塊、光照度檢測模塊、顯示模塊、報警模塊、無線收發(fā)模塊、鍵盤模塊、主控模塊、驅(qū)動模塊（噴淋、通風(fēng)、隔離門等）、手機(jī)等手持設(shè)備。軟件部分包括主程序、溫濕度處理、顯示、存儲、報警等子程序，除此之外軟件設(shè)計還包含構(gòu)建作物最佳生長環(huán)境模型和溫室環(huán)境曲線繪制程序等。系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。

2 單元電路設(shè)計

2.1 溫濕度檢測模塊

主控機(jī)模塊作用是對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，采用AT89S52單片機(jī)[4]。土壤濕度信號采集及處理電路如圖2所示。傳感器YL-69得到的模擬電壓通過精密半波整流電路進(jìn)行整流濾波電路濾波，之后通過A/D轉(zhuǎn)換送給單片機(jī)處理。

空氣溫濕度以DHT11數(shù)字式傳感器作為檢測溫度的元件，對生產(chǎn)環(huán)境的溫濕度進(jìn)行檢測，并將輸出的數(shù)據(jù)傳送給單片機(jī)。檢測電路如圖3所示。

2.2 氣體檢測模塊

MQ-2氣體傳感器可測氣體種類多，精度也不差，可以滿足要求，圖4為氣體檢測電路[6]。

2.3 驅(qū)動模塊

溫度低于設(shè)定值時，起動加熱。達(dá)到設(shè)定值停止加熱。溫度高于設(shè)定值時，驅(qū)動通風(fēng)設(shè)備，進(jìn)行降溫。此外還可打開隔離門進(jìn)行通風(fēng)降溫。驅(qū)動電路如圖5所示。

2.4 無線收發(fā)、手持設(shè)備及存儲模塊

手持設(shè)備主要采用管理者的手機(jī)終端，利用手機(jī)的藍(lán)牙模塊進(jìn)行通信，現(xiàn)場主機(jī)采集處理后的信息也是通過HC-05主從機(jī)一體藍(lán)牙模塊進(jìn)行發(fā)送。收發(fā)驅(qū)動電路如圖6所示。

此外還有顯示及報警模塊、按鍵電路、報警電路等這里不敘述了。

3 結(jié)語

本文根據(jù)蔬菜大棚生產(chǎn)環(huán)境進(jìn)行了控制系統(tǒng)的設(shè)計，對溫濕度、氣體濃度進(jìn)行檢測與控制，通過藍(lán)牙模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，并通過顯示器進(jìn)行顯示，有利于提高生產(chǎn)效率，沒減輕勞動負(fù)擔(dān)。對于擴(kuò)大生產(chǎn)有著重要參考價值。

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