基于STM32 單片機(jī)的溫室物理無(wú)害生長(zhǎng)系統(tǒng)

彭博涵，李朝亮，朱慧珠，張 清

（河北農(nóng)業(yè)大學(xué)，保定 071000）

1 物理農(nóng)業(yè)的興起

提起物理農(nóng)業(yè)，很多人都會(huì)感到陌生，何謂物理農(nóng)業(yè)，物理農(nóng)業(yè)就是把電、磁、聲、光等知識(shí)和技術(shù)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的手段，通過(guò)純物理的手段減少對(duì)土壤造成的污染，綠色節(jié)能的輔助智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展。到現(xiàn)在為止，物理農(nóng)業(yè)技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到一定范圍的地區(qū)。在這些地區(qū)通過(guò)打造農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)基地，來(lái)加快設(shè)施物理農(nóng)業(yè)技術(shù)的推廣。物理農(nóng)業(yè)無(wú)毒無(wú)污染，對(duì)土壤和生態(tài)環(huán)境沒(méi)有危害，而且農(nóng)產(chǎn)品的農(nóng)藥殘留低，能改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)。一些地區(qū)也證實(shí)了物理農(nóng)業(yè)的許多優(yōu)點(diǎn)。但也存在一些問(wèn)題需要留意。比如，學(xué)校、科研機(jī)構(gòu)之間只顧各自研究自己的物理農(nóng)業(yè)，沒(méi)有集中力量共同研究物理農(nóng)業(yè)出現(xiàn)的各個(gè)問(wèn)題。物理農(nóng)業(yè)技術(shù)內(nèi)容繁雜，其中包括的各項(xiàng)技術(shù)的原理、功能等還有很大的探索空間。

2 互聯(lián)網(wǎng)+智慧農(nóng)業(yè)

2.1 智慧農(nóng)業(yè)的流行

2.1.1 智慧農(nóng)業(yè)的概念

智慧農(nóng)業(yè)，即利用計(jì)算機(jī)技術(shù)和各式傳感器通過(guò)檢測(cè)農(nóng)產(chǎn)品生長(zhǎng)狀況，通過(guò)移動(dòng)平臺(tái)或者電腦平臺(tái)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行控制，使傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)更具有“智慧”。如今智慧農(nóng)業(yè)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)。不僅為農(nóng)民提供了方便的耕作方式，而且在一定程度上提高了農(nóng)作物的質(zhì)量，形成一個(gè)高效的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式。

2.1.2 貼合“互聯(lián)網(wǎng)+”優(yōu)勢(shì)政策

智慧農(nóng)業(yè)的流行不僅是在計(jì)算機(jī)技術(shù)迅猛發(fā)展下的大勢(shì)所趨，而且也緊密貼合了“互聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)業(yè)”的優(yōu)勢(shì)政策。近年來(lái)，隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”各項(xiàng)政策的積極推行和貫徹落實(shí)，智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展也在如火如荼的進(jìn)行著。從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，“互聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)業(yè)”是智慧農(nóng)業(yè)水平上更全面和更高規(guī)格的發(fā)展，也是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的升級(jí)版。有了優(yōu)勢(shì)政策的扶植，不僅有利于技術(shù)層面上的提升，而且也會(huì)幫助農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，促進(jìn)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和綠色循環(huán)。

2.2 基于單片機(jī)的溫室物理無(wú)害生長(zhǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.2.1 模塊選擇

本系統(tǒng)主要由六大部分組成，分別為STM32單片機(jī)控制模塊、溫濕度檢測(cè)模塊、風(fēng)扇、臭氧消毒、溫室補(bǔ)光燈、水利灌溉通道等基本設(shè)施。本系統(tǒng)選用型號(hào)為STM32F103RCT6單片機(jī)來(lái)作為主控芯片，此芯片引腳充足，功能豐富，可以輕松實(shí)現(xiàn)與末端檢測(cè)傳感器如土壤溫濕度檢測(cè)器之間的數(shù)據(jù)傳輸。其價(jià)格低廉，體積小巧，編譯簡(jiǎn)單，廣泛應(yīng)用于各種自動(dòng)控制系統(tǒng)。至于其他功能的實(shí)現(xiàn)，單片機(jī)可以通過(guò)MOS 管這類的電力電子器件來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)某些大功率設(shè)施的控制如溫室內(nèi)風(fēng)扇通風(fēng)系統(tǒng)、溫室內(nèi)定時(shí)補(bǔ)光、根據(jù)土壤溫濕檢測(cè)來(lái)進(jìn)行澆灌、實(shí)現(xiàn)按規(guī)劃途徑定時(shí)定點(diǎn)噴灑臭氧氣體消毒。

2.2.2 電路控制圖

3 發(fā)展溫室物理無(wú)害生長(zhǎng)系統(tǒng)的意義

3.1 推動(dòng)物理農(nóng)業(yè)蓬勃發(fā)展

發(fā)展溫室物理無(wú)害生態(tài)系統(tǒng)，對(duì)發(fā)展物理農(nóng)業(yè)具有重要意義。智能溫室的建立可以有效提高蔬菜產(chǎn)量，改變個(gè)體農(nóng)戶農(nóng)業(yè)規(guī)模小、效率低的情況，通過(guò)推廣溫室農(nóng)業(yè)，可以提高蔬菜的品質(zhì)，打造高效農(nóng)業(yè)。通過(guò)采用物理農(nóng)業(yè)和溫室系統(tǒng)結(jié)合，不僅有以上好處。而且物理農(nóng)業(yè)技術(shù)的運(yùn)用后，可以通過(guò)降低成本、農(nóng)作物增加來(lái)提高農(nóng)名收入水平。

3.2 無(wú)污染無(wú)公害符合大眾要求，美好生活和社會(huì)建設(shè)

食品安全向來(lái)是國(guó)家發(fā)展的重中之重，大眾期生產(chǎn)和食用無(wú)污染無(wú)公害的農(nóng)產(chǎn)品。與此同時(shí)，發(fā)展物理農(nóng)業(yè)還能夠減少化肥農(nóng)藥的使用，改善生態(tài)環(huán)境，保護(hù)大自然。如是，則我國(guó)的農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)可以不斷提高，大力發(fā)展物理農(nóng)業(yè)，高效生產(chǎn)無(wú)污染無(wú)公害的農(nóng)產(chǎn)品，推動(dòng)我國(guó)農(nóng)產(chǎn)品業(yè)進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)。因此，發(fā)展溫室物理農(nóng)業(yè)系統(tǒng)，也具有一定的社會(huì)建設(shè)意義和國(guó)家戰(zhàn)略意義。