溫室大棚智能監(jiān)控系統(tǒng)的研發(fā)與說明

1、溫室大棚智能監(jiān)控系統(tǒng)的研發(fā)和說明一直致力于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)研發(fā)的托普物聯(lián)網(wǎng)， 對于溫室大棚的監(jiān)控也是作為現(xiàn) 在的重點研發(fā)對象之一， 農(nóng)業(yè)的發(fā)展已經(jīng)再慢慢的改革， 奔向信息時代， 溫室大 棚智能監(jiān)控系統(tǒng)能夠有效方便的監(jiān)控溫室內(nèi)農(nóng)作物的生長情況以及一些有效的 影響因素的變化。1 、結(jié)構(gòu)說明該智能監(jiān)控系統(tǒng)是由PC機作為總監(jiān)控室的控制機，由IAP15F61S2和 STC90C5單片機分別負責(zé)收集數(shù)據(jù)信息，它們之間通過串口進行通訊。和單片 機相連的包括：12864液晶顯示模塊、溫度傳感器 DS18B20濕度傳感器HS1101 光敏傳感器、人體紅外感應(yīng)傳感器、煙霧傳感器MQ-2 PCF8591A/D轉(zhuǎn)換器等。2

2、 、功能和使用說明(1) 農(nóng)業(yè)大棚智能監(jiān)控系統(tǒng)上裝有液晶屏，可在線實時采集和記錄監(jiān)測點位 的溫度、濕度、煙霧、光照等各項環(huán)境參數(shù)情況。當(dāng)該系統(tǒng)接通電源時，液晶屏 上會顯示三個大棚內(nèi)的各項環(huán)境參數(shù)。(2) 可以通過按鍵可以切換液晶屏上顯示的內(nèi)容。(3) 上位機能夠存儲大棚的歷史數(shù)據(jù)信息。(4) 單片機和單片機之間的多機通信： 通過主機(單片機)可以看到另外兩個大 棚的溫度，濕度，光照強度，有無人，有無煙霧等信息。方便用戶對所有大棚的 信息。方便用戶對所有大棚的信息查看。(5) 控制中心軟件采用C#編寫的上位機圖形界面，實現(xiàn)上位機終端和單片機 之間的通信。通過上位機終端實時顯示系統(tǒng)檢測的溫度、濕度

3、、光照、煙霧等變 化，統(tǒng)計溫度、濕度、光照等環(huán)境數(shù)據(jù)的歷史數(shù)據(jù)。(6) 當(dāng)上位機顯示的溫度、濕度、光照超過所定限值時，上傳報警信息并進 行本地及遠程監(jiān)測，且單片機系統(tǒng)中蜂鳴器也會開始報警， 同時小燈不停的閃亮。3、平臺選型說明采用最新STC15系列IAP15F2K61S2芯片。ISP/IAP，在系統(tǒng)可編程在使用可編程，無需編程器，無需仿真器?？僧?dāng)仿真器使用增強型8051 CPU, 1T,單時鐘/機器周期，速度比普通8051快8-12倍(3) 61K 字節(jié)片內(nèi)片內(nèi) Flash 程序存儲器，擦寫次數(shù) 10 萬次以上(4) 片內(nèi)大容量 2048 字節(jié)的 SRAM(5) 大容量片內(nèi)EEPROM擦寫次數(shù)

4、10萬次數(shù)以上共8通道10位高速ADC，速度可達30萬次/秒，3路PWM還可當(dāng)3路D/A 使用(7) 共 3 通道捕獲 /比較單元 (CCP/PWM/PCA)(8) 內(nèi)部高可靠復(fù)位， 8 級可選復(fù)位門檻電壓，徹底省掉外部復(fù)位電路(9) 內(nèi)部高精度R/C時鐘，內(nèi)部時鐘從5MHz35MHz可選，相當(dāng)于普通8051的 60MHz420MHz(10) 兩組高速異步串行通信端口 (可同時使用 )，可在 5 組管腳之間進行切 換，分時復(fù)用可當(dāng) 5 組串口使用。(11) 一組高速異步串行通信端口 SPI。(12) 各種接口擴展齊全。(13) 一根優(yōu)質(zhì) USB 線實現(xiàn)系統(tǒng)供電、程序下載、通信功能。設(shè)計說明1

5、、系統(tǒng)介紹農(nóng)業(yè)大棚環(huán)境遠程監(jiān)控系統(tǒng)由前端部分來完成對環(huán)境監(jiān)測因子的含量的監(jiān) 測和匯總、轉(zhuǎn)換、傳輸?shù)裙ぷ?，監(jiān)測因子包括溫度、濕度、光照、煙霧、有無人 員進入等環(huán)境參數(shù)， 這些監(jiān)測因子由數(shù)據(jù)采集終端使用不同的方法進行測量獲得 一個非常準確的測量數(shù)據(jù)， 此結(jié)果通過數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)換后經(jīng)由串口向在線監(jiān)測數(shù)據(jù) 平臺傳輸數(shù)據(jù)，在線監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸平臺來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收、過濾、存儲、處理、 統(tǒng)計分析并提供實時數(shù)據(jù)查詢等任務(wù)， 當(dāng)溫濕度超過設(shè)定值的時候， 自動開啟或 者關(guān)閉指定設(shè)備。整個系統(tǒng)可達到 : 安全、可靠、準確、實時、全面、快速、高 效的將真實的蔬菜大棚環(huán)境信息展現(xiàn)在管理人員的面前。農(nóng)業(yè)大棚環(huán)境遠程監(jiān)控系統(tǒng)由兩大

6、部分：控制中心、大棚監(jiān)控點 (信息采集 一號，信息采集二號，信息采集三號 ) 。2 、控制中心(1) 主要由PC機和上位機軟件構(gòu)成，它實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的接收、存儲、顯示、數(shù) 據(jù)請求以及溫度曲線顯示、等信息管理工作。(2) 對溫室大棚光照的調(diào)節(jié)、 改善室內(nèi)空氣和對溫度、 濕度、 光照度的上下限 值的設(shè)定。(3) 主系統(tǒng)可隨時對從系統(tǒng)采集的信息進行查看。3 、大棚監(jiān)控點(1) 實時將現(xiàn)場的氣溫、光照、煙霧、濕度、有無人員進入等數(shù)據(jù)采集到數(shù) 據(jù)采集終端內(nèi)。(2) 通過主單片機可以實時查詢其他兩個從單片機的溫度、濕度、光照、有 無人、有無煙霧的信息。(3) 當(dāng)溫度、濕度、光照超過系統(tǒng)所設(shè)定的上下限值時會自動

7、報警，防止事 故的發(fā)生。4 、系統(tǒng)框圖系統(tǒng)總體框圖5、器件原理及使用溫室大棚信息采集系統(tǒng)由IAP15F61S2單片機、AT89C52單片機、漢字圖形12864液晶顯示模塊、溫度、濕度、煙霧等傳感器、串口收發(fā)設(shè)備、PCF8591A/D 轉(zhuǎn)換器、按鍵、排氣扇等部分組成。下面對其主要部分給予介紹：1) PCF8591 模塊圖1 PCF8591 A/D 轉(zhuǎn)換器我們之所以使用平PCF8591模塊是因為該模塊支持外部4路電壓輸入采集（電壓輸入范圍0-5v）、集成光敏電阻，可以通過 AD采集環(huán)境光強精確數(shù)值，且PCF8591是具有I2C總線接口的8位A/D及D/A轉(zhuǎn)換器。有4路A/D轉(zhuǎn)換輸入,1路D/A模擬

8、輸出。這就是說，它既可以作A/D轉(zhuǎn)換也可以作D/A轉(zhuǎn)換在作品中我們主要用其集成的光敏電阻來采集光照強度，直接利用PCF8591具有I2C總線接口的8位A/D及D/A實現(xiàn)模擬數(shù)值的轉(zhuǎn)換，得到光照的百分值。2）12864 液晶顯示模塊為了使本系統(tǒng)的人機界面較為方便，同時為降低顯示程序編制的復(fù)雜程度，這里我們使用了 12864液晶圖形顯示模塊。該模塊內(nèi)含國標一級簡體漢字庫，只需給出漢字的區(qū)位碼，即 ASC碼可實現(xiàn)漢字或ASC字符的顯示，且3000多 個漢字的容量足以滿足絕大部分使用場合漢字顯示的需要。在作品中12864液晶屏主要用來顯示大棚濕度、溫度、光照、是否有煙霧和人群等所有信息，動態(tài)顯示大棚中

9、溫度變化的曲線，顯示濕度、溫度、光照等的上、 下限值。3）溫度傳感器DS18B20是DALLAS公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器，具有3引腳TO-92小體積封裝形式；溫度測量范圍為-55 C+125 C,可編程為9位12位A/D轉(zhuǎn)換 精度，測溫分辨率可達0.0625 C,被測溫度用符號擴展的16位數(shù)字量方式串行 輸出;其工作電源既可在遠端引入，也可采用寄生電源方式產(chǎn)生。在作品中溫度傳感器主要用來檢測大棚內(nèi)溫度， 當(dāng)大棚內(nèi)溫度超過系統(tǒng)所設(shè)定的正常溫度時，系統(tǒng)會自動報警，提醒操作人員調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度。OiJM.CMS 1z; H -圖3溫度傳感器 實物圖以及原理圖4）濕度傳感器濕度傳感器一HS1101是

10、基于獨特工藝設(shè)計的電容元件。可以使用于辦公自 動化，車廂內(nèi)空氣質(zhì)量控制，家電，工業(yè)控制系統(tǒng)等。在需要濕度補償?shù)膱龊纤?也可以得到很大的使用。它有全互換性在標準環(huán)境下不需校正、長時間飽和下快速脫濕、可以自動化焊接，可靠性和長時間穩(wěn)定性以及反應(yīng)時間快等特點。因此本基于農(nóng)業(yè)大棚的多點多參數(shù)的信息采集系統(tǒng)采用HS1101測量濕度,采用將HS1101置于555振蕩電路中，將電容值的變化磚換成電壓頻率信號，可以直接 被微處理器采集。在作品中我們將使用濕度傳感器采集大棚內(nèi)濕度，將數(shù)據(jù)傳送到上位機終端，便于工作人員實時監(jiān)測大棚內(nèi)的濕度情況。 當(dāng)濕度過高或過低時提醒工作人員進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)。其電路原理圖如下所示:

11、5) 煙霧傳感器MQ-2氣體傳感器所使用的氣敏材料是在清潔空氣中電導(dǎo)率較低的二氧化錫 (SnO2)。當(dāng)傳感器所處環(huán)境中存在可燃氣體時，傳感器的電導(dǎo)率隨空氣中可燃 氣體濃度的增加而增大。使用簡單的電路即可將電導(dǎo)率的變化轉(zhuǎn)換為和該氣體濃 度相對應(yīng)的輸出信號。在作品中我們將MQ-2和LM339比較器連接，通過比較器輸出的高低電平判斷 有無煙霧。當(dāng)有煙霧時系統(tǒng)報警并提醒工作人員注意大棚內(nèi)情況。其電路原理連接圖如下圖所示:圖5 MQ 2氣體煙霧傳感器6) 人體紅外感應(yīng)傳感器圖6人體紅外傳感器其功能特點有：(1) 全自動感應(yīng)：人進入其感應(yīng)范圍則輸出高電平，人離開感應(yīng)范圍則自動延時關(guān)閉高電平，輸出低電平。(

12、2) 光敏控制(可選擇，出廠時未設(shè))：可設(shè)置光敏控制，白天或光線強時不感 應(yīng)。(3) 溫度補償(可選擇，出廠時未設(shè))：在夏天當(dāng)環(huán)境溫度升高至3032 C, 探測距離稍變短，溫度補償可作一定的性能補償。在作品中我們用人體紅外感應(yīng)器來檢測有無人進入大棚，當(dāng)有人進入時系統(tǒng)會自動提醒，通知工作人員有人進入，方便工作人員查看是否是有小偷進入。托普物聯(lián)網(wǎng)簡介托普物聯(lián)網(wǎng)是浙江托普儀器有限公司旗下的重要項目。 浙江托普儀器是國內(nèi) 領(lǐng)先的農(nóng)業(yè)儀器研發(fā)生產(chǎn)商，依據(jù)自身在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的研發(fā)實力，和自主研發(fā)的配 套設(shè)備，在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域嶄露頭角！托普物聯(lián)網(wǎng)開創(chuàng)智慧農(nóng)業(yè)。專業(yè)解決畜牧水產(chǎn)養(yǎng)殖自動控制系統(tǒng)、大田種植智能 管理系統(tǒng)、花卉種植揑制系綻農(nóng)產(chǎn)品安全溯源、溫室大棚智能控制等。a 網(wǎng)址； ww. tpwlw. com www, agriSO, coithj