王麗麗 韓學堯

摘要：隨著農業(yè)現代化的發(fā)展，對各種大棚的自動控制系統(tǒng)也迅速發(fā)展起來。但實現難度大且費用較高，大部分農場仍采用人工值守的方式管理大棚。本文介紹了利用了GSM等現有網絡，借助ZigBee模塊來實現多個大棚的同時監(jiān)測控制的設計思路。

關鍵詞：STC15F2K61S;GSM模;單片機

一、緒言

隨著農業(yè)現代化的發(fā)展，智能溫室以及對各種大棚的自動控制系統(tǒng)也迅速發(fā)展起來。目前我國己能設計、生產各種現代化溫室，也有各種自動控制系統(tǒng)投入使用。但是，這些系統(tǒng)通常需要專門的通信線路實現，費用昂貴，不能適應廣大農民需求，在很大一部分地區(qū)都是采用人工值守的方式對蔬菜大棚進行管理。

近年來，GSM網絡發(fā)展很快，已實現了全國聯(lián)網和漫游，其網絡覆蓋范圍大、性能穩(wěn)定。本設計是基于現有GSM短信息功能（SMS）的大棚自動控制系統(tǒng)，充分利用現有網絡，無需單獨組網，運行安全穩(wěn)定。

二、控制系統(tǒng)結構

（一）系統(tǒng)結構說明

本系統(tǒng)主要由自主開發(fā)設計STC15F2K61S開發(fā)板、ZigBee通信模塊、WIFI模塊、攝像頭模塊、語音播報模塊、GSM通信模塊、點陣屏顯示模塊、太陽能發(fā)電模塊、報警電路、鍵盤模塊、溫濕度傳感器、煙霧傳感器、澆灌驅動機構、卷簾驅動機構、電源模塊等組成，系統(tǒng)原理如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)原理圖

（二）系統(tǒng)功能

本系統(tǒng)能夠實時采集溫室內的空氣溫濕度、土壤濕度、光照強度、二氧化碳濃度等環(huán)境參數，通過12864液晶進行數據顯示，并可以通過WIFI模塊或ZigBee通信模塊把各種環(huán)境信息傳送到手機（平板）或計算機（配合上位機軟件），進行實時檢測。用戶通過手機（平板）或計算機也可以實時的控制大棚中的各種設備，還可以通過按鍵來現場控制。如控制卷簾電機、鼓風電機、水泵等機械設備的運轉，以維護大棚的正常運行。當環(huán)境參數超過設定值時，系統(tǒng)會自動報警，并把參數信息發(fā)送到用戶手機，尋求處理方案。在用戶的請求下還可以通過GSM模塊以短信的形式將蔬菜大棚的環(huán)境參數發(fā)送到用戶手機，以實現對大棚的遠程監(jiān)測。在待機模式下，用戶也可用手機遠距離控制大棚中各種機械設備的工作，以實現遠程控制。

（三）使用方法

本系統(tǒng)在開機后，自動進行整體系統(tǒng)初始化，太陽能帆板自動搜索并定位陽光的位置，并為蓄電池充電，然后各子系統(tǒng)開始工作，系統(tǒng)進入待機狀態(tài)（自動值守模式）。在系統(tǒng)待機狀態(tài)下，用戶可以按不同的按鍵實現對大棚設備的現場控制，也可以通過平板或計算機進行集中監(jiān)控，還可用手機遠程發(fā)送相應短信進行各種控制：

例如發(fā)送“上水開”到GSM模塊，水泵打開，開始灌水;發(fā)送“上水關”到GSM模塊，水泵關閉，停止灌水。發(fā)送“通風開”到GSM模塊，鼓風機打開，開始通風;發(fā)送“通風關”到GSM模塊，鼓風機關閉，停止通風。

（四）系統(tǒng)特色

（1）.本系統(tǒng)以STC15F2K61S2單片機為核心，該芯片無需外部晶振、運行速度快（1T）、可靠性高、功耗低、抗干擾性強、內存大、并且內部集成10位高精度AD（方便土壤濕度傳感器的采集）、3路PWM（方便電機控制）等片內外設資源。

（2）.具有多種工作模式：手動控制模式、無人值守模式和預約工作模式。

（3）.多種控制方式：現場按鍵控制、計算機控制、手機（平板）WIFI控制、自動控制和手機遠程短信控制。

（4）.節(jié)能環(huán)保，本系統(tǒng)配有太陽能和風能發(fā)電系統(tǒng)，在系統(tǒng)的調度下實現自動切換，無需人工干預。

三、結論

本系統(tǒng)采用STC15F2K61S2單片機作為控制核心，在C程序的控制下，用戶可通過按鍵、計算機（上位機）、平板或手機（Android）來實現對蔬菜大棚的智能監(jiān)測和控制。系統(tǒng)中還設置了攝像頭模塊，可以實時觀察大棚種的各種情況，另外還有太陽能電池板和風力發(fā)電機，配合蓄電池可為系統(tǒng)和整個大棚提供電能，節(jié)能環(huán)保。最重要的是本系統(tǒng)具有自動管理功能，可以實現溫室大棚的無人值守，大大降低了工人的勞動強度，提高了生產效率。

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