農(nóng)業(yè)大棚智能控制技術(shù)

第一章緒論1.1課題背景及意義在我國農(nóng)業(yè)還處于傳統(tǒng)階段因此生產(chǎn)效率低、品質(zhì)低且需人們付出的體力勞動量大，要想提高勞動生產(chǎn)率，提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量，把人民從繁重的體力勞動中解放出來，就需要將傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與現(xiàn)代的科學(xué)技術(shù)相結(jié)合，這就需要環(huán)境控制。環(huán)境控制工程能夠大大的縮減農(nóng)作物的生長周期，提高農(nóng)作物的質(zhì)量和產(chǎn)量，減少所需的人力，提高勞動生產(chǎn)率。農(nóng)業(yè)大棚中農(nóng)作物的生長受諸多因素的影響，比如空氣溫度、空氣濕度、光照強(qiáng)度、土壤的濕度、空氣中二氧化碳的濃度等等，目前我國農(nóng)業(yè)大棚的管理主要是憑借人工經(jīng)驗(yàn)，這樣就使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率得不到提高，嚴(yán)重的阻礙了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展。因此，這就需要我們將傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)與先進(jìn)的科技技術(shù)相結(jié)合，科學(xué)的恰當(dāng)?shù)目刂朴绊戅r(nóng)作物生產(chǎn)的各種環(huán)境因素，借用計(jì)算機(jī)來控制儀器對農(nóng)業(yè)大棚內(nèi)的環(huán)境進(jìn)行控制，從而使大棚內(nèi)的環(huán)境達(dá)到農(nóng)作物生長所需的最佳條件，提高農(nóng)作物的質(zhì)量和產(chǎn)量。在我國對農(nóng)業(yè)大棚的智能控制技術(shù)的研究還處發(fā)展階段，特別是在將傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)與現(xiàn)代的自動控制技術(shù)相結(jié)合這一方面的研究成果較少，因此研究一種成本低、操作簡單、持久耐用的大棚環(huán)境智能控制系統(tǒng)對現(xiàn)在和將來都具有十分重要的意義。實(shí)現(xiàn)對大棚內(nèi)環(huán)境的自動控制有以下社會和經(jīng)濟(jì)意義：（1）實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理的準(zhǔn)確化。借用環(huán)境控制器對大棚內(nèi)的環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，這與傳統(tǒng)的簡單的測量技術(shù)相比準(zhǔn)確度高、可靠性高，工作人員借用這些實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的了解大棚內(nèi)環(huán)境的狀況，并且對相關(guān)的設(shè)備做適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，這樣就避免了由傳統(tǒng)的檢測技術(shù)所帶來的檢測誤差、檢測滯后等問題。（2）實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)大棚土壤灌溉的自動化。利用濕度控制器，通過固態(tài)繼電器對土壤噴灌電磁閥進(jìn)行控制，這樣就避免了由傳統(tǒng)的灌溉技術(shù)所帶來的水資源浪費(fèi)、所需勞動力大等問題，實(shí)現(xiàn)了對土壤灌溉的自動化。（3）實(shí)現(xiàn)了對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理的科學(xué)化。可以組建一個管理操作站，對幾十個甚至上百個農(nóng)業(yè)大棚進(jìn)行集中管理，這樣就可以對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行科學(xué)的管理和指導(dǎo)。從而提高農(nóng)作物的質(zhì)量和產(chǎn)量。（4）使人們從傳統(tǒng)的繁重的體力勞動中解放出來，人們有更多的時(shí)間和精力從事其他的勞動，提高了勞動生產(chǎn)率。控制系統(tǒng)具有自動控制的功能，與傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)相比大大減輕了勞動強(qiáng)度。1.2大棚環(huán)境控制技術(shù)的三個發(fā)展階段從國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r來看，可分為：（1）傳統(tǒng)的手動階段?？墒亲畛蹼A段，大棚內(nèi)的勞動者既是大棚內(nèi)環(huán)境的傳感器又是控制器，勞動者通過對農(nóng)作物生長狀況的觀察，對室內(nèi)環(huán)境的觀察，憑借以往的經(jīng)驗(yàn)做出相應(yīng)的判斷，對大棚內(nèi)的環(huán)境進(jìn)行人工調(diào)節(jié)。采用這種生產(chǎn)方式，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)率低且農(nóng)作物的質(zhì)量得不到提高。（2）現(xiàn)代自動控制階段。計(jì)算機(jī)的普遍使用使大棚內(nèi)環(huán)境的自動控制成為可能，計(jì)算機(jī)技術(shù)與現(xiàn)代控制理論相結(jié)合，自動調(diào)節(jié)和控制大棚內(nèi)影響農(nóng)作物生長的各種環(huán)境因素，達(dá)到作物生長所需的最佳值。（3）現(xiàn)代智能化控制階段。智能化控制技術(shù)是自動控制技術(shù)與農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)相結(jié)合，通過傳感器對大棚內(nèi)的影響作物生長的各種環(huán)境因素進(jìn)行采集，結(jié)合農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，做出相應(yīng)的處理，進(jìn)行自動的調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的智能化控制。1.3本設(shè)計(jì)研究的主要內(nèi)容本設(shè)計(jì)主要是對農(nóng)業(yè)大棚內(nèi)空氣的溫度、土壤的濕度進(jìn)行采集、顯示，與此同時(shí)給出越線報(bào)警，同時(shí)與PC機(jī)相連，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)做出相應(yīng)的動作，實(shí)現(xiàn)對溫濕度的自動控制。密第站二新章喝系統(tǒng)界總體魂設(shè)計(jì)趴2.碼1蘆系統(tǒng)奮功能捉設(shè)計(jì)潑2.晉1.塵1概設(shè)計(jì)鞋思想盤（飄1羊）單尖片機(jī)意核心瘦處理披。垂（怒2道）茅設(shè)置巴溫濕計(jì)度的痕上下婦限，農(nóng)為了案盡量玉減少隙所用幫的億I/椅O絞端口銀采用蛇獨(dú)立狂式皆按鍵咐設(shè)置營的方矮式扣。泡（梅3剪）朗測量斬溫度痕使用野DS攜18后B2摘0臟，直姿接輸石出數(shù)寧字信變號，撞測量及濕度理時(shí)使謀用電漠阻式逼濕度蛛傳感毒器，城輸出姐的是纖模擬川信號通。抖（壁4揚(yáng)）顯猶示溫序濕度功時(shí)，柱考慮掀到成拌本問披題，快采用服數(shù)碼痰管芝。悅（狐5獸）溫爽度高琴時(shí)，搬步進(jìn)迎電機(jī)額正貿(mào)轉(zhuǎn)開周窗通歌風(fēng)晨，達(dá)恒到要激求時(shí)脆步進(jìn)銷電機(jī)呆反轉(zhuǎn)涉，關(guān)乳閉天斥窗濃。使（教6味）溫蟲度低朝時(shí)，微固態(tài)貸繼電夕器導(dǎo)艘通，資加熱兆絲開皺始加問熱，廈達(dá)到昂要求連時(shí)固萬態(tài)繼拳電器患截至健，加堆熱絲周停止購加熱萬。蜓（嗓7弄）土臣壤濕歐度低君時(shí)，贊步進(jìn)懶電機(jī)樂正傳射，打懂開閥攀門進(jìn)脖行灑噴灌絞，達(dá)原到要采求時(shí)捆步進(jìn)哀電機(jī)壞反轉(zhuǎn)關(guān)，關(guān)犁閉閥策門漂。描（煙8饒）溫造濕度填超限戲時(shí)，寇蜂鳴腰器報(bào)餓警。棉2.盤1.掌2歪本設(shè)瓣計(jì)要鋒實(shí)現(xiàn)混的功也能兇（鑼1氏）實(shí)燃現(xiàn)對爛大棚侍內(nèi)空斑氣溫拍度、晝土壤摔濕度辣進(jìn)行餡實(shí)時(shí)時(shí)采集枕，且心測量兆空間喊內(nèi)多賞點(diǎn)的歇溫濕幣度，燕利用聚LE座D本數(shù)碼唇管顯爐示。偷（偽2短）當(dāng)筍大棚欲內(nèi)的給溫濕撿度超闖限時(shí)姿，饑實(shí)現(xiàn)筒及時(shí)聲報(bào)警籃。菊（以3焦）與警上位碗機(jī)相禍連，井控制缺執(zhí)行歇機(jī)構(gòu)怖針對蝴大棚盼內(nèi)當(dāng)摧前的叮情況愚及時(shí)門采取揉措施棗，使逐其達(dá)奮到作筑物生辦長的坡最佳唱環(huán)境磁。糞2.悼1.場3發(fā)本設(shè)哀計(jì)要葛達(dá)到嘩的技藏術(shù)指言標(biāo)察（撫1羽）睜測溫沈范圍晨：殺0豎℃反～憶50券℃攝（沿2廈）巾測溫瑞精度因：借±崖0.缺5習(xí)℃苗（梁3滿）估測濕耗范圍出：忠0洲～知10余0騰％穩(wěn)RH鉗（悲4仿）殃測濕抹精度撓：炎±乖2.慎5術(shù)％申RH概2.島2被系統(tǒng)陶結(jié)構(gòu)式設(shè)計(jì)棚本設(shè)蛇計(jì)選釘用了卻最常奴見的雅硬件秤和軟寧件，盯實(shí)現(xiàn)免了設(shè)雕計(jì)的執(zhí)合理溫性和智經(jīng)濟(jì)巨性，虛能夠沾簡單遙的完為成硬臭件的液連接稈和生棉產(chǎn)。右本設(shè)案計(jì)以冰單片配機(jī)鏟AT懷89師S5握2竿為核傅心，忠以鏟DS公18騰B2箱0蒙數(shù)字針溫度策傳感礎(chǔ)器、憲電阻聽式版濕度史傳感樂器作巷為測猛量元距件進(jìn)護(hù)行數(shù)辮據(jù)采汽集，袍LE消D修數(shù)碼屠管顯蟲示設(shè)湯定數(shù)餐值和介測量孤數(shù)值梯，當(dāng)椒采集親數(shù)據(jù)些超出巡預(yù)設(shè)鮮值時(shí)伸，有騎蜂鳴注器實(shí)胸時(shí)報(bào)嗓警，事同時(shí)沉單片盲機(jī)控碗制執(zhí)室行機(jī)孝構(gòu)緣做豈出槳相應(yīng)軌的霜處理舞。補(bǔ)溫度隙傳感天器懷DS顛18毯B2遲0礎(chǔ)輸出粘的是較數(shù)字蘭信號燥，可瀉直與雅單片原機(jī)相辣連，足電阻兄式濕雹度傳營感器因輸出判的是而模擬著信號譜，經(jīng)豎AD素C0拼80敬9甜轉(zhuǎn)換離為數(shù)總字信探號后設(shè)送單紋片機(jī)騾。同畢時(shí)單冰片機(jī)奇與上腦位機(jī)半通過葬接口仿芯片昨MA膨X2事32構(gòu)相連訓(xùn)，實(shí)襪現(xiàn)通胳信。堵本系賺統(tǒng)由曾溫度梳與濕愉度的翼采集犧電路瞎、實(shí)大時(shí)顯殿示電蒼路、評報(bào)警歉電路話、功備能鍵速盤、服數(shù)據(jù)罵通訊懶電路擺組成幻，選榨用的李主要衣器件崇有：卵溫度傳傳感超器鑼DS菜18未B2剝0師、電礎(chǔ)阻式詳濕度伸傳感甘器鋤、驗(yàn)AT雀89慕S5撤2廣單片悶機(jī)、幸A/能D位轉(zhuǎn)換援器茫AD橋C0東80傍9型、末82踐55主、數(shù)關(guān)碼管濫顯示追模塊亭、營UL姜N2慎00也3宅、固姻態(tài)繼劈電器如、軍MA屢X2危32面電平尿轉(zhuǎn)換該芯片釀等。蒸圖飛2-衫1葉為址該部輩分的騙結(jié)構(gòu)良。上位上位PC機(jī)A/D轉(zhuǎn)換器濕度傳感器1濕度傳感器2濕度傳感器3接口芯片MAX232單片機(jī)報(bào)警電路溫濕度顯示鍵盤溫度傳感器2溫度傳感器2溫度傳感器2執(zhí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