王勇　劉林　加林　珉　秀峰

摘要：設(shè)計了一種智能型卷簾機(jī)，擁有雙動力機(jī)構(gòu)、卷簾軸、位置檢測裝置和水平校正裝置。其中雙動力機(jī)構(gòu)解決了日光溫室卷簾過程中出現(xiàn)卷簾軸一端卷不到位的問題，位置檢測裝置中的測距傳感器可以檢測卷簾時卷簾軸左右兩端的傾斜程度，結(jié)合水平矯正裝置中的執(zhí)行器件實現(xiàn)自動水平矯正。卷簾機(jī)擁有現(xiàn)場手動、近程遙控和遠(yuǎn)程手機(jī)短信三種控制模式，在卷簾過程中通過行程開關(guān)和時間保護(hù)實現(xiàn)雙重安全限位保護(hù)。

關(guān)鍵詞：卷簾機(jī)；位置檢測裝置；水平矯正裝置；遙控；手機(jī)短信

中圖分類號：S625.3文獻(xiàn)標(biāo)識號：A文章編號：1001-4942（2014）05-0021-05

日光溫室在農(nóng)業(yè)發(fā)展中具有重大意義，在提供反季節(jié)蔬菜、縮短農(nóng)作物生長周期，以及大幅度提高農(nóng)作物的成活率等方面起到了巨大作用[1～3]。卷簾機(jī)自發(fā)明以來，不斷進(jìn)行技術(shù)革新，取得了巨大發(fā)展，但其安全問題仍十分突出。后置卷繩上拉式卷簾機(jī)因為拉繩太多，暴露的危險點覆蓋在整個溫室屋面上，全面的安全防護(hù)難度比較大；前置卷軸上推式卷簾機(jī)在卷簾機(jī)主機(jī)的下方區(qū)域總要留有1 m左右的區(qū)域不能自動卷簾；側(cè)置卷軸上推式卷簾機(jī)輸出扭矩不平衡，卷簾機(jī)主機(jī)另一側(cè)卷簾不到位，靠近主機(jī)一側(cè)的卷簾軸有時會發(fā)生斷裂[4]。針對上述三種卷簾機(jī)存在的諸多缺點，設(shè)計了一種智能型卷簾機(jī)，具有雙動力機(jī)構(gòu)，解決了側(cè)置卷軸上推式卷簾機(jī)卷簾過程中遠(yuǎn)離動力一側(cè)卷不到位的問題，而且卷簾機(jī)中的位置檢測裝置和水平校正裝置可以實現(xiàn)卷簾軸的水平校正。

1機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計

該卷簾機(jī)主要由動力機(jī)構(gòu)、卷簾軸、位置檢測裝置和水平矯正裝置四部分組成（如圖1）。通過齒輪將動力機(jī)構(gòu)中電動機(jī)的動力傳動到減速器，驅(qū)動輸出軸旋轉(zhuǎn)，輸出軸與卷簾軸連接，草（布）簾一端固定在卷簾軸上，通過卷簾軸旋轉(zhuǎn)帶動草（布）簾完成卷簾和閉簾工作，在卷簾過程中卷簾軸一端發(fā)生傾斜時，水平矯正裝置可以實現(xiàn)卷簾軸水平矯正。

1.1動力機(jī)構(gòu)

動力機(jī)構(gòu)主要由三相交流異步電動機(jī)和減速器組成，其中減速器采用減速比為40∶1的蝸輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)，充分利用了蝸輪蝸桿減速機(jī)成本低、傳遞扭矩大、能實現(xiàn)自鎖的優(yōu)點[5]，動力機(jī)構(gòu)分別安裝在卷簾軸的兩端，克服了側(cè)置卷軸上推式卷簾機(jī)輸出扭矩不平衡而導(dǎo)致的主機(jī)另一側(cè)卷簾不到位，靠近主機(jī)一側(cè)的卷簾軸斷裂情況的發(fā)生。

1.2卷簾軸

由無縫鋼管構(gòu)成。無縫鋼管具有抗拉、柔韌性高等特點，而且性能可靠，安裝方便，長度可以根據(jù)日光溫室的實際長度自定。卷簾軸上可以安裝扭矩傳感器，實時監(jiān)測卷簾軸的扭力。當(dāng)卷簾機(jī)工作過程中出現(xiàn)（卷人、卷物等）故障狀態(tài)，卷簾軸的扭力突然增大時，可以立即切斷電源，使卷簾機(jī)停止工作，從而保障人身財產(chǎn)安全。

1.3位置檢測裝置

主要由軸承、鋼柱、鋼塊、超聲波測距傳感器組成（如圖2）。

位置檢測裝置中的軸承安裝在卷簾軸上，軸承與鋼塊通過鋼柱進(jìn)行豎直連接，超聲波測距傳感器安裝在鋼塊下端，在鋼塊重力的作用下，超聲波測距傳感器的發(fā)射端和接收端始終豎直向下，確?？梢哉_檢測到卷簾軸左右兩端的豎直高度。

1.4水平矯正裝置

主要由軸承、無縫鋼管、連接鋼件、抱死裝置組成（如圖3）。其中抱死裝置主要由橡膠套、拉力彈簧、電磁離合器和支架組成（如圖4）。水平校正機(jī)構(gòu)通過軸承可以有效地實現(xiàn)轉(zhuǎn)動；無縫鋼管通過連接鋼件與抱死裝置連為一體。打開抱死裝置（即電磁離合器吸合，將支架吸上，橡膠套將無縫鋼管抱死），無縫鋼管因受到橡膠套的摩擦力而不能上下移動，水平校正機(jī)構(gòu)的有效長度不變，卷簾軸一端只能原地轉(zhuǎn)動而不能沿墻體上下移動；關(guān)閉抱死裝置（即電磁離合器分開，在彈簧拉力的作用下拉動支架帶動橡膠套將無縫鋼管分開），無縫鋼管可以上下移動，水平校正機(jī)構(gòu)的有效長度發(fā)生變化，卷簾軸一端既能原地轉(zhuǎn)動又能沿墻體上下移動。當(dāng)卷簾軸一端發(fā)生傾斜時，打開相應(yīng)位置的電磁離合器，可以實現(xiàn)卷簾軸水平矯正。

2控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計

控制系統(tǒng)硬件主要由單片機(jī)、遙控器、GSM模塊、SD卡、測距模塊和動作執(zhí)行器件組成（如圖5）。可以實現(xiàn)手動、近程遙控和遠(yuǎn)程手機(jī)短信三種模式控制。其中測距模塊可以檢測卷簾軸的傾斜程度，通過啟動相應(yīng)的執(zhí)行器件，完成卷簾軸的自動水平矯正。

2.1單片機(jī)選擇

STM32系列單片機(jī)是基于要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式應(yīng)用專門設(shè)計的ARM Cortex-M3內(nèi)核的單片機(jī)[6～9]。該系統(tǒng)是STM32F103增強(qiáng)型，其時鐘頻率達(dá)到72 MHz，是同類型中性能最高的產(chǎn)品。片上資源豐富，內(nèi)置RTC時鐘模塊，通過程序可以設(shè)置當(dāng)前時間，同時可搭配12864模塊實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時顯示和不同操作模式的切換，通過USART串口模塊實現(xiàn)與GSM模塊之間的通信。

2.2遙控器設(shè)計

遙控器可使用戶在日光溫室不同位置完成卷簾和閉簾操作任務(wù)，避免了每次操作都必須到指定位置手動上電的麻煩。遙控器分為發(fā)射模塊和接收模塊，其中兩者的地址一一對應(yīng)。發(fā)射模塊采用PT2262芯片進(jìn)行編碼，內(nèi)配有電池，工作頻率為315 MHz，最大傳輸距離約100 m。接收模塊采用PT2272芯片進(jìn)行解碼。

遙控器上有A、B、C三個不帶鎖按鍵，按鍵之間采用互鎖式接線保護(hù)，定義A鍵控制電動機(jī)正轉(zhuǎn)，將草（布）簾卷起，B鍵控制電動機(jī)反轉(zhuǎn)，將草（布）簾卷下，C鍵控制電動機(jī)停止。

2.3GSM模塊設(shè)計

GSM模塊可以實現(xiàn)短信的接收和發(fā)送，通過單片機(jī)對短信控制指令進(jìn)行解碼并完成相應(yīng)的操控。TC35i是一個支持中文短信息的工業(yè)級GSM模塊，通過接口連接器和天線連接器分別連接SIM卡讀卡器和天線，SIM卡讀卡器用于放置手機(jī)卡，數(shù)據(jù)接口通過AT命令可雙向傳輸指令和數(shù)據(jù)， 自動波特率為1.2～11.5 kb/s，它支持Text和PDU格式的短消息，Text模式收發(fā)短信代碼簡單，實現(xiàn)起來十分容易，但最大的缺點是不能收發(fā)中文短信；而PDU模式不僅支持中文短信，也能發(fā)送英文短信[10]。

TC35i與單片機(jī)通過USART進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，設(shè)定通信速率為9 600 kbps，8位異步通訊方式，1位起始位，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位。當(dāng)單片機(jī)檢測到TC35i無法收發(fā)短信時，判定模塊死機(jī)，通過控制復(fù)位端口使其重新工作。

2.4測距模塊設(shè)計

采用超聲波測距傳感器來檢測卷簾軸兩端的豎直高度，通過一定的幾何運(yùn)算得到卷簾軸左右兩端的行走軌跡差，當(dāng)行走軌跡差超過設(shè)定值時，判定卷簾軸發(fā)生傾斜。由于超聲波的聲速與溫度有關(guān)[11]，兩個超聲波測距傳感器安裝在卷簾軸的兩端，相距較遠(yuǎn)、布線麻煩而且溫度變化較大，所以采用無線串口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸并加溫度補(bǔ)償；在卷簾的過程中，超聲波傳感器會發(fā)生擺動引起測距偏差，所以外加角度傳感器進(jìn)行矯正。

2.5SD卡系統(tǒng)設(shè)計

SD卡是一種基于半導(dǎo)體快閃記憶器的新一代記憶設(shè)備，具有體積小、容量大、數(shù)據(jù)傳輸快、移動靈活、安全性能好等優(yōu)點，是許多便攜式電子儀器理想的外部存儲介質(zhì)[12]。采用SD卡可以存儲手機(jī)號碼、密碼、卷簾機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)、卷簾軸兩端的高度、短信安全時間、卷簾和閉簾安全時間以及卷簾軸左右兩端的行走軌跡差等信息。

2.6動作執(zhí)行器件設(shè)計

動作執(zhí)行器件包括按鈕、繼電器、交流接觸器、行程開關(guān)和電磁離合器。按鈕、繼電器、交流接觸器和行程開關(guān)采用自鎖、互鎖方式接線，控制電動機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止[13]，并且線路中串入電動機(jī)保護(hù)器，當(dāng)出現(xiàn)過載、缺相、堵轉(zhuǎn)、短路、過壓、欠壓、漏電、三相不平衡、過熱、軸承磨損、定轉(zhuǎn)子偏心時，切斷三相電源予以保護(hù)。卷簾軸一端發(fā)生傾斜時，通過啟動相應(yīng)位置的電磁離合器實現(xiàn)自動水平矯正。行程開關(guān)分別安裝在日光溫室的頂部和底部，在卷簾過程中可以有效地起到限位保護(hù)的作用。

3控制系統(tǒng)軟件設(shè)計

控制系統(tǒng)軟件設(shè)計包括主程序設(shè)計和短信程序設(shè)計，主程序設(shè)計主要通過檢測卷簾軸傾斜程度完成自動水平矯正，短信程序設(shè)計主要通過單片機(jī)解碼與編碼完成短信的發(fā)送與接收。

3.1主程序設(shè)計

首先初始化，讀取當(dāng)前時間，系統(tǒng)進(jìn)入監(jiān)聽流程，判斷是否收到短信；當(dāng)收到短信后，對短信進(jìn)行處理并提取當(dāng)前短信發(fā)送的時間，判斷是否在設(shè)定的短信安全時間范圍內(nèi)；若在范圍內(nèi)，提取短信中的控制指令，否則不提取短信指令。當(dāng)接收到（按鈕、遙控器和手機(jī)短信）卷簾指令后，進(jìn)行卷簾并判斷卷簾軸兩端是否傾斜，當(dāng)傾斜時，打開相應(yīng)位置的電磁離合器，等到兩端水平后，關(guān)閉電磁離合器。當(dāng)接收到（按鈕、遙控器、行程開關(guān)）停止指令后，停止卷簾并返回短信告知用戶，依次循環(huán)執(zhí)行（如圖6）。

在系統(tǒng)中設(shè)定卷簾和閉簾保護(hù)時間，在卷簾機(jī)工作的過程中，如果卷簾軸碰到行程開關(guān)后卷簾機(jī)沒有停止，在保護(hù)時間的作用下啟動程序停止卷簾，提高了系統(tǒng)的安全系數(shù)。

3.2短信程序設(shè)計

單片機(jī)通過串口跟GSM模塊進(jìn)行通信，短信發(fā)送時，首先發(fā)送“AT+CMGF=1＼r”，將GSM模式設(shè)置為Text格式，然后發(fā)送“AT+CMGS=“***********”＼r”（具體號碼由用戶定），進(jìn)行手機(jī)號碼設(shè)置，接著發(fā)送短信控制指令，最后發(fā)送十六進(jìn)制“1A”，就可以將短信發(fā)出去。短信接收時，每隔10 s向GSM模塊發(fā)送“AT+CMGL=1＼r”指令，檢測是否有新短信接收，當(dāng)接收到短信后，對短信指令進(jìn)行處理，并執(zhí)行相應(yīng)的控制，完成卷簾和閉簾工作。單片機(jī)每次向GSM模塊發(fā)送AT指令，GSM模塊都會向單片機(jī)返回一些指令，在1 min之內(nèi)如果單片機(jī)接收不到GSM模塊返回的指令，表示GSM模塊死機(jī)，通過控制復(fù)位端口使其復(fù)位后重新工作。

4結(jié)論

采用雙動力機(jī)構(gòu)，解決了側(cè)置卷軸上推式卷簾機(jī)卷簾過程中由于卷簾軸受到的扭矩不平衡遠(yuǎn)離動力一端卷不到位的問題。位置檢測裝置可以實時檢測卷簾軸兩端的傾斜程度，結(jié)合水平校正裝置可以實現(xiàn)卷簾軸自動水平校正，行程開關(guān)和時間保護(hù)實現(xiàn)了雙重限位保護(hù)功能，提高了系統(tǒng)的安全系數(shù)。卷簾機(jī)擁有手動、近程遙控和遠(yuǎn)程手機(jī)短信三種控制模式，遙控模式避免了每次操作都必須到指定位置手動上電的麻煩，天氣突變時，用戶可以在家通過短信指令啟動卷簾機(jī)及時關(guān)閉簾子。通過設(shè)定短信安全時間，可以有效避免在移動通信信號不好的情況下，控制器晚上接收到白天用戶發(fā)送的開啟卷簾機(jī)的短信指令將簾子卷起而凍傷蔬菜的情況發(fā)生。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄭文剛，趙春江，王紀(jì)華.溫室智能控制的研究進(jìn)展[J].農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息，2004（2）：8-11.

[2]王克安，李絮花，呂曉惠.不同結(jié)構(gòu)日光溫室溫濕度變化規(guī)律及其對番茄產(chǎn)量和病害的影響[J].山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011（3）：33-36.

[3]張帆洋，王秀峰，黃雪.日光溫室溫光環(huán)境對黃瓜莖葉生長的影響[J].山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，45（6）：44-45.

[4]農(nóng)業(yè)部規(guī)劃設(shè)計研究院設(shè)施農(nóng)業(yè)研究所.日光溫室卷簾機(jī)安全隱患分析和預(yù)防[J].農(nóng)業(yè)工程技術(shù)，2011（2）：22-24.

[5]王維勇.溫室大棚卷簾機(jī)：中國， CN03257825[P].2004-11-03 .

[6]張觀山，王濤，李立成.基于物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)施環(huán)境綜合參數(shù)測試系統(tǒng)[J].山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，45（11）：12-13.

[7]張道輝，苑克俊，沈廣寧.單片機(jī)果品貯藏環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計[J].山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2006（1）：71-75.

[8]王永虹， 徐煒， 郝立平.STM32系列ARM Cortex-M3微控制器原理與實踐[M].北京： 北京航空航天大學(xué)出版社， 2008：125-163.

[9]陳福彬，伍毅，王鐵流. 基于STM32的人行通道智能控制與管理系統(tǒng)設(shè)計[J].自動化與儀表，2010（1）：45-48.

[10]中興通訊NC教育管理中心.GSM移動通信技術(shù)原理與應(yīng)用[M].北京：北京人民郵電出版社，2009：11-15.

[11]張謙琳.超聲波檢測原理和方法[M].合肥：中國科技大學(xué)出版社， 1993：12-20.

[12]張華，吳欣，王大星. 基于ARM7的SD卡讀寫控制在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2009（7）：38-41.

[13]史國生，鞠勇.電氣控制與可編程控制器技術(shù)實訓(xùn)教程[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010：2-11.（上接第20頁）設(shè)，增加農(nóng)民收入，加快社會主義新農(nóng)村建設(shè)步伐。

參考文獻(xiàn)：

[1]高繼斌，李琲.中國農(nóng)村電子政務(wù)發(fā)展研究[J].北方經(jīng)濟(jì)，2008（1）：83-84.

[2]王宏禹. 新農(nóng)村電子村務(wù)的構(gòu)建[J]. 江西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報：社會科學(xué)版，2009，8（2）：72-75.

[3]張徽燕. 電子政務(wù)系統(tǒng)應(yīng)用體系結(jié)構(gòu)建設(shè)研究[J]. 電腦知識與技術(shù)（學(xué)術(shù)交流），2007，4（17）：18-19，52.

[4]趙春江. 農(nóng)村信息化技術(shù)[M].北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社，2007.

[5]袁紅旗，張俊. 基于Ext富客戶端技術(shù)的農(nóng)村村務(wù)管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 農(nóng)村經(jīng)濟(jì)與科技，2011，22（9）：94-96.

[6]周躍鋒，楊興凱. 農(nóng)村村務(wù)管理[M]. 大連：大連出版社，2009.

[7]楊興凱，張笑楠. 新農(nóng)村電子政務(wù)建設(shè)模式研究[J]. 中國信息界，2007（21）：28-32.

[8]鄒永利，王春強(qiáng). 解析我國電子政務(wù)中的“信息孤島”現(xiàn)象[J]. 農(nóng)業(yè)圖書情報學(xué)刊，2008，20（3）：17-21.

[9]劉邦凡，王宏禹，梁俊山. 我國農(nóng)村電子政務(wù)建設(shè)的對策分析[J]. 電子政務(wù)，2008（12）：71-74.

[10]孔維功，李麗榮，劉興. 我國村鎮(zhèn)綠色電子村務(wù)建設(shè)探討[J]. 廣州農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011（4）：185-187.山 東 農(nóng) 業(yè) 科 學(xué)2014，46（5）：26～28Shandong Agricultural Sciences山 東 農(nóng) 業(yè) 科 學(xué)第46卷第5期曲靜，等：

TC35i與單片機(jī)通過USART進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，設(shè)定通信速率為9 600 kbps，8位異步通訊方式，1位起始位，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位。當(dāng)單片機(jī)檢測到TC35i無法收發(fā)短信時，判定模塊死機(jī)，通過控制復(fù)位端口使其重新工作。

2.4測距模塊設(shè)計

采用超聲波測距傳感器來檢測卷簾軸兩端的豎直高度，通過一定的幾何運(yùn)算得到卷簾軸左右兩端的行走軌跡差，當(dāng)行走軌跡差超過設(shè)定值時，判定卷簾軸發(fā)生傾斜。由于超聲波的聲速與溫度有關(guān)[11]，兩個超聲波測距傳感器安裝在卷簾軸的兩端，相距較遠(yuǎn)、布線麻煩而且溫度變化較大，所以采用無線串口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸并加溫度補(bǔ)償；在卷簾的過程中，超聲波傳感器會發(fā)生擺動引起測距偏差，所以外加角度傳感器進(jìn)行矯正。

2.5SD卡系統(tǒng)設(shè)計

SD卡是一種基于半導(dǎo)體快閃記憶器的新一代記憶設(shè)備，具有體積小、容量大、數(shù)據(jù)傳輸快、移動靈活、安全性能好等優(yōu)點，是許多便攜式電子儀器理想的外部存儲介質(zhì)[12]。采用SD卡可以存儲手機(jī)號碼、密碼、卷簾機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)、卷簾軸兩端的高度、短信安全時間、卷簾和閉簾安全時間以及卷簾軸左右兩端的行走軌跡差等信息。

2.6動作執(zhí)行器件設(shè)計

動作執(zhí)行器件包括按鈕、繼電器、交流接觸器、行程開關(guān)和電磁離合器。按鈕、繼電器、交流接觸器和行程開關(guān)采用自鎖、互鎖方式接線，控制電動機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止[13]，并且線路中串入電動機(jī)保護(hù)器，當(dāng)出現(xiàn)過載、缺相、堵轉(zhuǎn)、短路、過壓、欠壓、漏電、三相不平衡、過熱、軸承磨損、定轉(zhuǎn)子偏心時，切斷三相電源予以保護(hù)。卷簾軸一端發(fā)生傾斜時，通過啟動相應(yīng)位置的電磁離合器實現(xiàn)自動水平矯正。行程開關(guān)分別安裝在日光溫室的頂部和底部，在卷簾過程中可以有效地起到限位保護(hù)的作用。

3控制系統(tǒng)軟件設(shè)計

控制系統(tǒng)軟件設(shè)計包括主程序設(shè)計和短信程序設(shè)計，主程序設(shè)計主要通過檢測卷簾軸傾斜程度完成自動水平矯正，短信程序設(shè)計主要通過單片機(jī)解碼與編碼完成短信的發(fā)送與接收。

3.1主程序設(shè)計

首先初始化，讀取當(dāng)前時間，系統(tǒng)進(jìn)入監(jiān)聽流程，判斷是否收到短信；當(dāng)收到短信后，對短信進(jìn)行處理并提取當(dāng)前短信發(fā)送的時間，判斷是否在設(shè)定的短信安全時間范圍內(nèi)；若在范圍內(nèi)，提取短信中的控制指令，否則不提取短信指令。當(dāng)接收到（按鈕、遙控器和手機(jī)短信）卷簾指令后，進(jìn)行卷簾并判斷卷簾軸兩端是否傾斜，當(dāng)傾斜時，打開相應(yīng)位置的電磁離合器，等到兩端水平后，關(guān)閉電磁離合器。當(dāng)接收到（按鈕、遙控器、行程開關(guān)）停止指令后，停止卷簾并返回短信告知用戶，依次循環(huán)執(zhí)行（如圖6）。

在系統(tǒng)中設(shè)定卷簾和閉簾保護(hù)時間，在卷簾機(jī)工作的過程中，如果卷簾軸碰到行程開關(guān)后卷簾機(jī)沒有停止，在保護(hù)時間的作用下啟動程序停止卷簾，提高了系統(tǒng)的安全系數(shù)。

3.2短信程序設(shè)計

單片機(jī)通過串口跟GSM模塊進(jìn)行通信，短信發(fā)送時，首先發(fā)送“AT+CMGF=1＼r”，將GSM模式設(shè)置為Text格式，然后發(fā)送“AT+CMGS=“***********”＼r”（具體號碼由用戶定），進(jìn)行手機(jī)號碼設(shè)置，接著發(fā)送短信控制指令，最后發(fā)送十六進(jìn)制“1A”，就可以將短信發(fā)出去。短信接收時，每隔10 s向GSM模塊發(fā)送“AT+CMGL=1＼r”指令，檢測是否有新短信接收，當(dāng)接收到短信后，對短信指令進(jìn)行處理，并執(zhí)行相應(yīng)的控制，完成卷簾和閉簾工作。單片機(jī)每次向GSM模塊發(fā)送AT指令，GSM模塊都會向單片機(jī)返回一些指令，在1 min之內(nèi)如果單片機(jī)接收不到GSM模塊返回的指令，表示GSM模塊死機(jī)，通過控制復(fù)位端口使其復(fù)位后重新工作。

4結(jié)論

采用雙動力機(jī)構(gòu)，解決了側(cè)置卷軸上推式卷簾機(jī)卷簾過程中由于卷簾軸受到的扭矩不平衡遠(yuǎn)離動力一端卷不到位的問題。位置檢測裝置可以實時檢測卷簾軸兩端的傾斜程度，結(jié)合水平校正裝置可以實現(xiàn)卷簾軸自動水平校正，行程開關(guān)和時間保護(hù)實現(xiàn)了雙重限位保護(hù)功能，提高了系統(tǒng)的安全系數(shù)。卷簾機(jī)擁有手動、近程遙控和遠(yuǎn)程手機(jī)短信三種控制模式，遙控模式避免了每次操作都必須到指定位置手動上電的麻煩，天氣突變時，用戶可以在家通過短信指令啟動卷簾機(jī)及時關(guān)閉簾子。通過設(shè)定短信安全時間，可以有效避免在移動通信信號不好的情況下，控制器晚上接收到白天用戶發(fā)送的開啟卷簾機(jī)的短信指令將簾子卷起而凍傷蔬菜的情況發(fā)生。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄭文剛，趙春江，王紀(jì)華.溫室智能控制的研究進(jìn)展[J].農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息，2004（2）：8-11.

[2]王克安，李絮花，呂曉惠.不同結(jié)構(gòu)日光溫室溫濕度變化規(guī)律及其對番茄產(chǎn)量和病害的影響[J].山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011（3）：33-36.

[3]張帆洋，王秀峰，黃雪.日光溫室溫光環(huán)境對黃瓜莖葉生長的影響[J].山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，45（6）：44-45.

[4]農(nóng)業(yè)部規(guī)劃設(shè)計研究院設(shè)施農(nóng)業(yè)研究所.日光溫室卷簾機(jī)安全隱患分析和預(yù)防[J].農(nóng)業(yè)工程技術(shù)，2011（2）：22-24.

[5]王維勇.溫室大棚卷簾機(jī)：中國， CN03257825[P].2004-11-03 .

[6]張觀山，王濤，李立成.基于物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)施環(huán)境綜合參數(shù)測試系統(tǒng)[J].山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，45（11）：12-13.

[7]張道輝，苑克俊，沈廣寧.單片機(jī)果品貯藏環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計[J].山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2006（1）：71-75.

[8]王永虹， 徐煒， 郝立平.STM32系列ARM Cortex-M3微控制器原理與實踐[M].北京： 北京航空航天大學(xué)出版社， 2008：125-163.

[9]陳福彬，伍毅，王鐵流. 基于STM32的人行通道智能控制與管理系統(tǒng)設(shè)計[J].自動化與儀表，2010（1）：45-48.

[10]中興通訊NC教育管理中心.GSM移動通信技術(shù)原理與應(yīng)用[M].北京：北京人民郵電出版社，2009：11-15.

[11]張謙琳.超聲波檢測原理和方法[M].合肥：中國科技大學(xué)出版社， 1993：12-20.

[12]張華，吳欣，王大星. 基于ARM7的SD卡讀寫控制在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2009（7）：38-41.

[13]史國生，鞠勇.電氣控制與可編程控制器技術(shù)實訓(xùn)教程[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010：2-11.（上接第20頁）設(shè)，增加農(nóng)民收入，加快社會主義新農(nóng)村建設(shè)步伐。

參考文獻(xiàn)：

[1]高繼斌，李琲.中國農(nóng)村電子政務(wù)發(fā)展研究[J].北方經(jīng)濟(jì)，2008（1）：83-84.

[2]王宏禹. 新農(nóng)村電子村務(wù)的構(gòu)建[J]. 江西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報：社會科學(xué)版，2009，8（2）：72-75.

[3]張徽燕. 電子政務(wù)系統(tǒng)應(yīng)用體系結(jié)構(gòu)建設(shè)研究[J]. 電腦知識與技術(shù)（學(xué)術(shù)交流），2007，4（17）：18-19，52.

[4]趙春江. 農(nóng)村信息化技術(shù)[M].北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社，2007.

[5]袁紅旗，張俊. 基于Ext富客戶端技術(shù)的農(nóng)村村務(wù)管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 農(nóng)村經(jīng)濟(jì)與科技，2011，22（9）：94-96.

[6]周躍鋒，楊興凱. 農(nóng)村村務(wù)管理[M]. 大連：大連出版社，2009.

[7]楊興凱，張笑楠. 新農(nóng)村電子政務(wù)建設(shè)模式研究[J]. 中國信息界，2007（21）：28-32.

[8]鄒永利，王春強(qiáng). 解析我國電子政務(wù)中的“信息孤島”現(xiàn)象[J]. 農(nóng)業(yè)圖書情報學(xué)刊，2008，20（3）：17-21.

[9]劉邦凡，王宏禹，梁俊山. 我國農(nóng)村電子政務(wù)建設(shè)的對策分析[J]. 電子政務(wù)，2008（12）：71-74.

[10]孔維功，李麗榮，劉興. 我國村鎮(zhèn)綠色電子村務(wù)建設(shè)探討[J]. 廣州農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011（4）：185-187.山 東 農(nóng) 業(yè) 科 學(xué)2014，46（5）：26～28Shandong Agricultural Sciences山 東 農(nóng) 業(yè) 科 學(xué)第46卷第5期曲靜，等：

TC35i與單片機(jī)通過USART進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，設(shè)定通信速率為9 600 kbps，8位異步通訊方式，1位起始位，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位。當(dāng)單片機(jī)檢測到TC35i無法收發(fā)短信時，判定模塊死機(jī)，通過控制復(fù)位端口使其重新工作。

2.4測距模塊設(shè)計

采用超聲波測距傳感器來檢測卷簾軸兩端的豎直高度，通過一定的幾何運(yùn)算得到卷簾軸左右兩端的行走軌跡差，當(dāng)行走軌跡差超過設(shè)定值時，判定卷簾軸發(fā)生傾斜。由于超聲波的聲速與溫度有關(guān)[11]，兩個超聲波測距傳感器安裝在卷簾軸的兩端，相距較遠(yuǎn)、布線麻煩而且溫度變化較大，所以采用無線串口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸并加溫度補(bǔ)償；在卷簾的過程中，超聲波傳感器會發(fā)生擺動引起測距偏差，所以外加角度傳感器進(jìn)行矯正。

2.5SD卡系統(tǒng)設(shè)計

SD卡是一種基于半導(dǎo)體快閃記憶器的新一代記憶設(shè)備，具有體積小、容量大、數(shù)據(jù)傳輸快、移動靈活、安全性能好等優(yōu)點，是許多便攜式電子儀器理想的外部存儲介質(zhì)[12]。采用SD卡可以存儲手機(jī)號碼、密碼、卷簾機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)、卷簾軸兩端的高度、短信安全時間、卷簾和閉簾安全時間以及卷簾軸左右兩端的行走軌跡差等信息。

2.6動作執(zhí)行器件設(shè)計

動作執(zhí)行器件包括按鈕、繼電器、交流接觸器、行程開關(guān)和電磁離合器。按鈕、繼電器、交流接觸器和行程開關(guān)采用自鎖、互鎖方式接線，控制電動機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止[13]，并且線路中串入電動機(jī)保護(hù)器，當(dāng)出現(xiàn)過載、缺相、堵轉(zhuǎn)、短路、過壓、欠壓、漏電、三相不平衡、過熱、軸承磨損、定轉(zhuǎn)子偏心時，切斷三相電源予以保護(hù)。卷簾軸一端發(fā)生傾斜時，通過啟動相應(yīng)位置的電磁離合器實現(xiàn)自動水平矯正。行程開關(guān)分別安裝在日光溫室的頂部和底部，在卷簾過程中可以有效地起到限位保護(hù)的作用。

3控制系統(tǒng)軟件設(shè)計

控制系統(tǒng)軟件設(shè)計包括主程序設(shè)計和短信程序設(shè)計，主程序設(shè)計主要通過檢測卷簾軸傾斜程度完成自動水平矯正，短信程序設(shè)計主要通過單片機(jī)解碼與編碼完成短信的發(fā)送與接收。

3.1主程序設(shè)計

首先初始化，讀取當(dāng)前時間，系統(tǒng)進(jìn)入監(jiān)聽流程，判斷是否收到短信；當(dāng)收到短信后，對短信進(jìn)行處理并提取當(dāng)前短信發(fā)送的時間，判斷是否在設(shè)定的短信安全時間范圍內(nèi)；若在范圍內(nèi)，提取短信中的控制指令，否則不提取短信指令。當(dāng)接收到（按鈕、遙控器和手機(jī)短信）卷簾指令后，進(jìn)行卷簾并判斷卷簾軸兩端是否傾斜，當(dāng)傾斜時，打開相應(yīng)位置的電磁離合器，等到兩端水平后，關(guān)閉電磁離合器。當(dāng)接收到（按鈕、遙控器、行程開關(guān)）停止指令后，停止卷簾并返回短信告知用戶，依次循環(huán)執(zhí)行（如圖6）。

在系統(tǒng)中設(shè)定卷簾和閉簾保護(hù)時間，在卷簾機(jī)工作的過程中，如果卷簾軸碰到行程開關(guān)后卷簾機(jī)沒有停止，在保護(hù)時間的作用下啟動程序停止卷簾，提高了系統(tǒng)的安全系數(shù)。

3.2短信程序設(shè)計

單片機(jī)通過串口跟GSM模塊進(jìn)行通信，短信發(fā)送時，首先發(fā)送“AT+CMGF=1＼r”，將GSM模式設(shè)置為Text格式，然后發(fā)送“AT+CMGS=“***********”＼r”（具體號碼由用戶定），進(jìn)行手機(jī)號碼設(shè)置，接著發(fā)送短信控制指令，最后發(fā)送十六進(jìn)制“1A”，就可以將短信發(fā)出去。短信接收時，每隔10 s向GSM模塊發(fā)送“AT+CMGL=1＼r”指令，檢測是否有新短信接收，當(dāng)接收到短信后，對短信指令進(jìn)行處理，并執(zhí)行相應(yīng)的控制，完成卷簾和閉簾工作。單片機(jī)每次向GSM模塊發(fā)送AT指令，GSM模塊都會向單片機(jī)返回一些指令，在1 min之內(nèi)如果單片機(jī)接收不到GSM模塊返回的指令，表示GSM模塊死機(jī)，通過控制復(fù)位端口使其復(fù)位后重新工作。

4結(jié)論

采用雙動力機(jī)構(gòu)，解決了側(cè)置卷軸上推式卷簾機(jī)卷簾過程中由于卷簾軸受到的扭矩不平衡遠(yuǎn)離動力一端卷不到位的問題。位置檢測裝置可以實時檢測卷簾軸兩端的傾斜程度，結(jié)合水平校正裝置可以實現(xiàn)卷簾軸自動水平校正，行程開關(guān)和時間保護(hù)實現(xiàn)了雙重限位保護(hù)功能，提高了系統(tǒng)的安全系數(shù)。卷簾機(jī)擁有手動、近程遙控和遠(yuǎn)程手機(jī)短信三種控制模式，遙控模式避免了每次操作都必須到指定位置手動上電的麻煩，天氣突變時，用戶可以在家通過短信指令啟動卷簾機(jī)及時關(guān)閉簾子。通過設(shè)定短信安全時間，可以有效避免在移動通信信號不好的情況下，控制器晚上接收到白天用戶發(fā)送的開啟卷簾機(jī)的短信指令將簾子卷起而凍傷蔬菜的情況發(fā)生。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄭文剛，趙春江，王紀(jì)華.溫室智能控制的研究進(jìn)展[J].農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息，2004（2）：8-11.

[2]王克安，李絮花，呂曉惠.不同結(jié)構(gòu)日光溫室溫濕度變化規(guī)律及其對番茄產(chǎn)量和病害的影響[J].山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011（3）：33-36.

[3]張帆洋，王秀峰，黃雪.日光溫室溫光環(huán)境對黃瓜莖葉生長的影響[J].山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，45（6）：44-45.

[4]農(nóng)業(yè)部規(guī)劃設(shè)計研究院設(shè)施農(nóng)業(yè)研究所.日光溫室卷簾機(jī)安全隱患分析和預(yù)防[J].農(nóng)業(yè)工程技術(shù)，2011（2）：22-24.

[5]王維勇.溫室大棚卷簾機(jī)：中國， CN03257825[P].2004-11-03 .

[6]張觀山，王濤，李立成.基于物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)施環(huán)境綜合參數(shù)測試系統(tǒng)[J].山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，45（11）：12-13.

[7]張道輝，苑克俊，沈廣寧.單片機(jī)果品貯藏環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計[J].山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2006（1）：71-75.

[8]王永虹， 徐煒， 郝立平.STM32系列ARM Cortex-M3微控制器原理與實踐[M].北京： 北京航空航天大學(xué)出版社， 2008：125-163.

[9]陳福彬，伍毅，王鐵流. 基于STM32的人行通道智能控制與管理系統(tǒng)設(shè)計[J].自動化與儀表，2010（1）：45-48.

[10]中興通訊NC教育管理中心.GSM移動通信技術(shù)原理與應(yīng)用[M].北京：北京人民郵電出版社，2009：11-15.

[11]張謙琳.超聲波檢測原理和方法[M].合肥：中國科技大學(xué)出版社， 1993：12-20.

[12]張華，吳欣，王大星. 基于ARM7的SD卡讀寫控制在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2009（7）：38-41.

[13]史國生，鞠勇.電氣控制與可編程控制器技術(shù)實訓(xùn)教程[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010：2-11.（上接第20頁）設(shè)，增加農(nóng)民收入，加快社會主義新農(nóng)村建設(shè)步伐。

參考文獻(xiàn)：

[1]高繼斌，李琲.中國農(nóng)村電子政務(wù)發(fā)展研究[J].北方經(jīng)濟(jì)，2008（1）：83-84.

[2]王宏禹. 新農(nóng)村電子村務(wù)的構(gòu)建[J]. 江西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報：社會科學(xué)版，2009，8（2）：72-75.

[3]張徽燕. 電子政務(wù)系統(tǒng)應(yīng)用體系結(jié)構(gòu)建設(shè)研究[J]. 電腦知識與技術(shù)（學(xué)術(shù)交流），2007，4（17）：18-19，52.

[4]趙春江. 農(nóng)村信息化技術(shù)[M].北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社，2007.

[5]袁紅旗，張俊. 基于Ext富客戶端技術(shù)的農(nóng)村村務(wù)管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 農(nóng)村經(jīng)濟(jì)與科技，2011，22（9）：94-96.

[6]周躍鋒，楊興凱. 農(nóng)村村務(wù)管理[M]. 大連：大連出版社，2009.

[7]楊興凱，張笑楠. 新農(nóng)村電子政務(wù)建設(shè)模式研究[J]. 中國信息界，2007（21）：28-32.

[8]鄒永利，王春強(qiáng). 解析我國電子政務(wù)中的“信息孤島”現(xiàn)象[J]. 農(nóng)業(yè)圖書情報學(xué)刊，2008，20（3）：17-21.

[9]劉邦凡，王宏禹，梁俊山. 我國農(nóng)村電子政務(wù)建設(shè)的對策分析[J]. 電子政務(wù)，2008（12）：71-74.

[10]孔維功，李麗榮，劉興. 我國村鎮(zhèn)綠色電子村務(wù)建設(shè)探討[J]. 廣州農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011（4）：185-187.山 東 農(nóng) 業(yè) 科 學(xué)2014，46（5）：26～28Shandong Agricultural Sciences山 東 農(nóng) 業(yè) 科 學(xué)第46卷第5期曲靜，等：