三明市鄉(xiāng)村非標準化烤煙房多點式溫濕度控制器設計

馮進取

摘? 要：針對三明鄉(xiāng)村地區(qū)非標準化烤煙房在烤煙過程中遇到只有單層、單個采溫濕點、不能實時遠程監(jiān)控烤煙房的溫濕度等問題，設計了一套烤煙房多點式溫濕度控制器，實現(xiàn)對非標準化烤煙房進行精確的溫濕度控制及遠程提醒功能。

關鍵詞：煙葉;非標準化烤煙房;多點式控制;溫濕度

中圖分類號：TP273 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2020）18-0048-02

Abstract： In view of the problems that the non-standardized flue-cured tobacco room in Sanming rural area has only single layer， single temperature and humidity collection point， and can not monitor the temperature and humidity of the flue-cured tobacco room remotely in real time， a set of multi-point temperature and humidity controller is designed to realize the accurate temperature and humidity control and remote reminder function of the non-standardized flue-cured tobacco room.

Keywords： tobacco leaf; non-standardized flue-cured tobacco room; multi-point control; temperature and humidity

1 概述

福建省三明市大部分鄉(xiāng)村處于低海拔地區(qū)，氣候和地質條件十分適宜煙葉的種植。自煙葉推廣種植以來，三明地區(qū)的大部分鄉(xiāng)村開始大面積種植煙葉，煙葉產業(yè)已經成為增加農民收入和促進經濟發(fā)展的一項重要產業(yè)。目前，三明市大部分鄉(xiāng)村地區(qū)的烤煙房仍然是原來土建老舊的非標準化的烤煙房，標準化的烤煙房雖然具有功能完善，烤煙葉質量好等優(yōu)點，但標準化的烤煙房也存在造價成本高，設備維護難等問題，因此智能化的設備和先進的技術目前煙農中還得不到廣泛的推廣和應用，目前鄉(xiāng)村的烤煙房大部分還是非標準化建設，非標準化的烤煙房在烤煙過程中存在一些亟待解決的問題[1-2]。

（1）非標準化的烤煙房對溫濕度的采集點只有一個，無法真實、全面反映同一層煙葉和不同高度層煙葉的溫、濕度信息，出現(xiàn)溫度不均勻，影響煙葉品質[3]。

（2）在整個烤煙過程中煙葉的溫度和濕度都不好控制，對煙葉溫、濕度控制全憑煙農個人經驗，就算經驗豐富的煙農也往往會出現(xiàn)“一烤好煙，一烤差煙”的情況。

（3）在采煙、烤煙過程中煙農的勞動強度非常大，而且烤煙往往是在夜間進行，白天繁重的采煙、綁煙的體力勞動，煙農在晚上烤煙的時候往往因為太過勞累熟睡忘記加柴，導致烤煙房的溫度突降，煙葉無法及時去濕，使得中上等煙的比例、級別低、均價低，給煙民帶來較大經濟上的損失。

（4）在白天烤煙的過程中，煙農每隔一至半個小時必須回到烤煙房一次，觀察烤煙房的溫濕度情況，無法再進行農活，勞動效率低，但如果沒有及時回去會造成烤煙房溫度出現(xiàn)大幅度波動，影響煙葉品質。

2 系統(tǒng)設計方案

為了提高煙葉烘烤質量，節(jié)約烘烤時間成本，降低煙農勞動強度，為此設計了一套低成本的多點式烤房溫濕度控制、報警系統(tǒng)，系統(tǒng)具備以下功能[4-5]：

（1）根據(jù)烤煙房的大小將溫濕度傳感器多點式地安裝到同一高度煙葉層和不同高度煙葉層上，全方位、高精度實現(xiàn)對整個烤煙房溫濕度測量。

（2）每隔5分鐘將烤煙房的溫濕度信息發(fā)送到煙農手機上，在線監(jiān)控烤煙房溫濕度，煙農無需在烤煙房前值守，只需根據(jù)短信溫度值適時增減柴火即可。

（3）對烤煙房的溫度出現(xiàn)（過溫、降溫）這兩種異常情況進行遠程報警提醒，以便煙農及時采取相應措施進行干預，提高煙葉品質。

3 系統(tǒng)硬件電路設計

整個硬件系統(tǒng)主要由以下幾個部分組成：第一部分選用STM32F407芯片作為主控芯片[6]，ST的STM32 F4系列是一款基于ARM Cortex-M4的高性能32位微控制器，工作頻率高達168MHz。Cortex M4具有浮點單元（FPU）但精度高，支持所有ARM單精度數(shù)據(jù)處理指令和帶DSP指令和自適應實時加速器（ART）的數(shù)據(jù)類型，允許從閃存，內存保護單元實現(xiàn)零等待狀態(tài)和210DMIPS/1.25DMIPS/MHz（Dhrystone 2，1）。利用STM32 F4來控制各個模塊與中間橋梁連接各個部分的核心部分;第二部分由四個溫濕度傳感器變送器RS485組成的數(shù)據(jù)采集端，由STM32型單片機進行控制啟動及運行，并將采集的溫濕度數(shù)據(jù)實時輸出并在16*32的全彩LED顯示屏上顯示;第三部分串口通信部分，主要是利用SIM800C-gsm模塊傳輸短信到指定的手機號碼上。第四部分整個裝置的電源設計。

4 結論

多點式溫濕度控制系統(tǒng)整體結構靈活簡單，可以直接安裝在非標準化烤煙房，多點溫濕度的數(shù)據(jù)采集測量數(shù)據(jù)精確，幫助煙農實時掌握烤煙房不同層次煙葉的溫濕度并及時加以調整，極大方便了烤煙過程中的管理監(jiān)控工作，提高了煙葉的質量，整套產品價格適中非常便于推廣及快速推向市場。

參考文獻：

[1]劉國順.煙草栽培學[M].北京：中國農業(yè)出版社，2003：70-71.

[2]李衛(wèi)芳，張明農，林培章，等.煙葉烘烤過程中呼吸速率和脫水速率的變化[J].南京師大學報：自然科學版，2000，23（4）：112-115.

[3]陳越立，李旭華，潘義宏，等.定色后期穩(wěn)溫點對煙葉常規(guī)化學成分和致香物質的影響[J].江西農業(yè)學報，2014，27（2）：89-94.

[4]謝守勇，王靖.基于GPRS的煙葉烘烤溫濕度遠程監(jiān)控系統(tǒng)[J].中國農機化學報，2016，37（6）：4.

[5]李世軍.烘烤溫濕度綜合控制儀的研究[J].自動化與儀表，2018，243（6）：46-49，115.

[6]徐英慧，馬忠梅，等.ARMg嵌入式系統(tǒng)設計[M].北京：北京航空航天大學出版社，2007.