溫室大棚溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)分析

韓潤衍

[摘 要] 隨著社會經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展，社會大眾的生活水平大幅度提高，對反季節(jié)蔬菜的需求量日漸增加，急需要一種可以動態(tài)監(jiān)控大棚溫濕度的系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時監(jiān)控，提高其檢測精準(zhǔn)度。因此，站在客觀的角度，多角度、多層次地探討了溫室大棚溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)。

[關(guān) 鍵 詞] 溫室大棚；溫濕度；監(jiān)控系統(tǒng)；分析

[中圖分類號] S625；TP277 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號] 2096-0603（2016）28-0053-01

就反季節(jié)蔬菜來說，需要充分發(fā)揮溫室大棚的作用，為其提供良好的溫濕度環(huán)境，但人工管理已無法有效滿足其各方面的客觀要求，存在一系列問題，比如，調(diào)節(jié)不及時，不利于反季節(jié)蔬菜健康生長。針對這種情況，相關(guān)人員必須根據(jù)溫室大棚特點(diǎn)、性質(zhì)，優(yōu)化設(shè)計相關(guān)的溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)，動態(tài)監(jiān)測作物生長情況，自動調(diào)節(jié)其溫濕度，使反季節(jié)蔬菜健康生長，提高產(chǎn)量與質(zhì)量。

一、溫室大棚監(jiān)控系統(tǒng)總體設(shè)計

站在客觀的角度來說，溫室大棚溫濕度控制系統(tǒng)屬于實(shí)時性系統(tǒng)，能夠及時顯示傳感器一系列測量信息數(shù)據(jù)，屬于多點(diǎn)檢測系統(tǒng)，要將傳感器合理設(shè)置在不同點(diǎn)上，確保傳感器可以和總線連接，和上位機(jī)相互作用，及時傳輸一系列信息數(shù)據(jù)。上位機(jī)系統(tǒng)、下位機(jī)系統(tǒng)是其核心組成部分，上位機(jī)系統(tǒng)屬于總控制以及顯示系統(tǒng)，在可擴(kuò)展總線、RS-485作用下，和物理上分布相聯(lián)。構(gòu)建的溫室大棚監(jiān)控系統(tǒng)必須具有較好的“可靠性、安全性”等。在此過程中，設(shè)計的系統(tǒng)可以實(shí)時采集溫室大棚一系列溫濕度參數(shù)，充分發(fā)揮溫濕度傳感器作用，有效采集溫濕度，在MCU作用下，循環(huán)“檢測、傳輸”不同傳感器采集到的一系列信息數(shù)據(jù)。其中的通信系統(tǒng)必須具有較高的“可靠性、實(shí)時性”，抗干擾能力要強(qiáng)，可以和MCU通信，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸，采用RS485通訊形式，控制好溫度，必須在-20～100℃之間，測量溫度精度：-0.1±0.1，測量濕度：0～100%，測量濕度精度：-2.5±2.5。在設(shè)計系統(tǒng)硬件時，設(shè)計者需要采用模塊化設(shè)計方法，各模塊都要實(shí)現(xiàn)某特定功能，處于統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體系中，降低設(shè)計難度。

二、溫室大棚監(jiān)控系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計

（一）上位機(jī)系統(tǒng)設(shè)計

在設(shè)計溫室大棚監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)系統(tǒng)中，設(shè)計者要合理設(shè)計其主程序、子程序，借助主程序，順利初始化系統(tǒng)硬件，使其具有較好的預(yù)定功能，確保設(shè)計的大棚智能溫濕度控制系統(tǒng)處于高效運(yùn)行中。子程序要具有多樣化的功能，要客觀分析溫濕度范圍，根據(jù)不同時間段，優(yōu)化設(shè)計子程序、時鐘子程序、濕度采集子程序、報警子程序等，特別是PID溫度控制子程序。在設(shè)計該子程序中，設(shè)計者必須靈活應(yīng)用數(shù)字PID中的增量式PID控制算法，準(zhǔn)確把握控制量的增量，根據(jù)相關(guān)公式準(zhǔn)確計算，確保設(shè)計的上位機(jī)系統(tǒng)處于穩(wěn)定運(yùn)行中。

（二）下位機(jī)系統(tǒng)設(shè)計

1.溫濕度傳感器、鍵盤

在設(shè)計溫濕度傳感器中，設(shè)計者必須客觀分析溫室大棚監(jiān)控系統(tǒng)精度等，選擇適宜的溫濕度傳感器，比如，SHT10，屬于SHT1x系列數(shù)字溫濕度集成傳感器，其中的溫度敏感元件可以和A/D轉(zhuǎn)換器、串行接口電路相互作用，實(shí)現(xiàn)無縫連接。在鍵盤設(shè)計方面，設(shè)計者可以設(shè)計6鍵的鍵盤，隨時輸入溫室大棚溫度、濕度上下限，作物需要灌溉的具體時間，其中五個引腳都和單片機(jī)端口相連，還有一個和電源接口相連，合理設(shè)置溫室大棚濕度、溫度乃至灌溉時間上下限，從而動態(tài)監(jiān)控溫室大棚溫濕度。

2.濕度控制電路，溫度控制電路

在下位機(jī)系統(tǒng)設(shè)計中，溫濕度控制電路設(shè)計是其關(guān)鍵所在，如果該地區(qū)土壤濕度數(shù)值小于所設(shè)定的數(shù)值，p1.5輸出的屬于高電平，交流接觸器線圈通電之后，要和水泵電機(jī)相互作用，便可以自動給溫室大棚中的作物澆水，達(dá)到規(guī)定濕度后便自動停止灌溉。在設(shè)計溫度控制電路中，設(shè)計者要根據(jù)之前設(shè)定好的溫度數(shù)值，動態(tài)監(jiān)控溫室大棚溫度，過零檢測電路、PID控制電路是其模塊硬件的組成部分，過零檢測電路由二極管組成，也就是說，如果交流電為零點(diǎn)，會傳輸關(guān)于加熱同步處理信號。PID控制電路組成要素比較多，比如，加熱電阻、雙向可控硅，它們會作用于控制執(zhí)行主機(jī)傳輸?shù)囊幌盗锌刂菩盘?。相關(guān)人員只需要巧妙利用PID算法，便能優(yōu)化調(diào)整系統(tǒng)加熱速度，有效改善溫室大棚內(nèi)的溫度，確保作物健康生長。

總而言之，溫室大棚溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計的重要性不言而喻，在設(shè)計過程中，設(shè)計者必須客觀分析各方面的主客觀因素，制定合理化的系統(tǒng)設(shè)計方案，優(yōu)化設(shè)計其上位機(jī)系統(tǒng)、下位機(jī)系統(tǒng)：溫濕度控制電路、溫濕度傳感器、看門狗保護(hù)功能等，對設(shè)計的監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行合理化測試，有效解決其存在的問題，確保溫室大棚溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)處于高效運(yùn)行中。因此，動態(tài)監(jiān)測溫室大棚的溫濕度，自動進(jìn)行合理化調(diào)節(jié)，符合各類作物生長所需的溫度、濕度，可以降低溫室大棚作物的生產(chǎn)成本，提高其經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]林佳華.基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的溫室大棚溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)研究[J].信息通信，2015（10）：98-99.

[2]王文成，常發(fā)亮.溫室大棚溫濕度無線測控系統(tǒng)[J].儀表技術(shù)與傳感器，2011（3）：98-100，103.

[3]趙文化，蔣爽，張啟光，等.基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的溫室大棚溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2013（17）：26-27.