摘要：隨著農(nóng)業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)向著精細化、智能化的方向發(fā)展，而溫室自動化生產(chǎn)監(jiān)控技術(shù)是智能農(nóng)業(yè)的代表技術(shù)之一，通過對智能溫室的遠程監(jiān)控可以對地塊中的土壤信息、農(nóng)作物的生長信息等進行全程監(jiān)測，對作物的長勢、產(chǎn)量做出分析及預(yù)測，并對每個小區(qū)做出科學決策，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的精確性和生產(chǎn)效益。本研究提出一種基于LPC2132單片機及GSM技術(shù)的智能溫室遠程監(jiān)控系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：智能溫室；遠程監(jiān)控；GSM；LPC2132單片機

中圖分類號： TP391.8 文獻標識碼： A DOI編號： 10.14025/j.cnki.jlny.2017.04.011

1智能溫室遠程監(jiān)控系統(tǒng)的基本要求

一般情況下智能溫室遠程監(jiān)控系統(tǒng)需要滿足以下幾個要求：一是具備較好的可擴展性，即根據(jù)實際的生產(chǎn)需求實現(xiàn)不同類型設(shè)備的遠程控制；二是響應(yīng)速度快。系統(tǒng)要具備較強的時間控制精度，以迅速的完成各種數(shù)據(jù)采集及設(shè)備的控制，以保證遠程控制的實時性與實效性；三是穩(wěn)定性。智能溫室遠程監(jiān)控系統(tǒng)的工作環(huán)境相對惡劣，只有保證系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，才能進一步保證數(shù)據(jù)采集的準確性、可靠性；四是較強的功能性及較低的投入成本。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益相對其他產(chǎn)業(yè)而言相對較低，如果智能監(jiān)控系統(tǒng)成本過高，會直接增加農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的成本，而影響其經(jīng)濟效益，因此系統(tǒng)設(shè)計要充分考慮系統(tǒng)的建設(shè)成本。此外，系統(tǒng)還要具備溫室數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)分析、設(shè)備控制、數(shù)據(jù)提取等多項功能，才能更好的滿足智能農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)需求?；诖?，本文提出一種基于LPC2132單片機與GSM技術(shù)的智能溫室遠程監(jiān)控系統(tǒng)。

2系統(tǒng)的架構(gòu)

本文所提出的智能溫室遠程監(jiān)控系統(tǒng)以LPC2132單片機為核心處理器，遠程控制采用GSM模塊來實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳統(tǒng)，系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)有的通信網(wǎng)絡(luò)，大大降低了遠程網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)成本，既降低了系統(tǒng)建設(shè)成本，又保證了數(shù)據(jù)的可靠性。具體而言，該智能溫室遠程監(jiān)控系統(tǒng)的基本架構(gòu)包括控制處理模塊、GSM模塊、數(shù)據(jù)采集模塊及執(zhí)行模塊。

2.1控制處理模塊

控制處理模塊是整個控制系統(tǒng)的核心，其主要功能是對數(shù)據(jù)采集模塊傳送的數(shù)據(jù)進行分析、處理，再將判定結(jié)果指令發(fā)送至執(zhí)行模塊，完成遠程控制。整個過程中應(yīng)用CM12864液晶顯示器實時顯示出系統(tǒng)的運行狀態(tài)及數(shù)據(jù)采集情況等。

2.2 GSM模塊

GSM即全球移動通信系統(tǒng)，其作為GSM短信息數(shù)字通信平臺主要通過遠程無線通信實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，體現(xiàn)出通訊成本低、通信線路干擾小、無地區(qū)限制，具有較高的保密性與可靠性的優(yōu)勢，并且GSM還具備雙向數(shù)據(jù)傳輸功能，因此本系統(tǒng)中GSM模塊起到數(shù)據(jù)傳輸載體的作用。其通過RS232串口電路連接控制處理模塊，向控制處理器傳送溫室環(huán)境數(shù)據(jù)、處理結(jié)果等。SMS短消息的發(fā)送、接收通過AT命令的PDU Mode模式來實現(xiàn)，控制指令按照短信協(xié)議進行控制處理，并將指令執(zhí)行結(jié)果報告信息返回至上位機，而其他諸如非上位機號碼發(fā)送的信息等非預(yù)期信息則由GSM模塊鑒別后直接刪除，最大程度上避免系統(tǒng)接收到錯誤的短信內(nèi)容而引起錯誤操作。

2.3數(shù)據(jù)采集模塊

數(shù)據(jù)采集模塊其主要作用是采用溫室環(huán)境的數(shù)據(jù)及執(zhí)行單元的執(zhí)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，該系統(tǒng)主要利用SHT10傳感器實現(xiàn)溫室環(huán)境參數(shù)的采集，包括環(huán)境溫室、濕度等，通過AD轉(zhuǎn)換對風機、補光燈的運行狀態(tài)檢測電壓、電流等參數(shù)，以判斷操作是否成功；應(yīng)用流量計檢測水管中的液體流動狀態(tài)，對噴淋、濕簾的工作狀態(tài)做出判斷；應(yīng)用水位傳感器檢測蓄水池水位，判斷是否需要應(yīng)用自來水為濕簾供水等。

2.4執(zhí)行模塊

執(zhí)行模塊，其主要作用是通過驅(qū)動電磁閥實現(xiàn)對噴淋、濕簾、水泵、風機、遮陽網(wǎng)、補光燈的控制。硬件設(shè)計中應(yīng)用SVDC繼電器及強電開關(guān)構(gòu)成自鎖電路，系統(tǒng)通過I/U口驅(qū)動SV繼電器工作數(shù)據(jù)，其所參應(yīng)的強電電磁閥線圈通電，再執(zhí)行相關(guān)操作，完成操作后系統(tǒng)復(fù)位SV繼電器，強電電磁閥保持工作狀態(tài)，直至產(chǎn)生其它控制操作，這種執(zhí)行模式可以將外圍強電電路、弱電控制系統(tǒng)最大限度的隔離開來，從而降低系統(tǒng)干擾，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性。

3系統(tǒng)軟件設(shè)計

系統(tǒng)軟件設(shè)計中，可根據(jù)智能溫室實際生產(chǎn)需要設(shè)備自動降溫的溫度上限閾值、自動停止降溫的溫度下限閾值，將溫度閾值輸入系統(tǒng)后，系統(tǒng)會將其存儲起來作為判斷是否執(zhí)行升溫或降溫等溫度控制操作的依據(jù)。系統(tǒng)中的溫度傳感器將其在溫室中監(jiān)測到的溫度數(shù)據(jù)與設(shè)置好的溫度上限閾值及下限閾值進行比較，執(zhí)行升降溫操作。如開啟濕簾則要對蓄水池的水位進行監(jiān)測，如蓄水池中水量可滿足濕簾應(yīng)用所需，則優(yōu)先使用蓄水池中的水。如無法滿足則使用自來水供應(yīng)，并將濕簾流出的水引導(dǎo)至蓄水池中，當蓄水池中的水可滿足濕簾應(yīng)用所需，則斷開自來水供應(yīng)，以提高水資源的利用率。實際應(yīng)用中用戶可根據(jù)自身的實際需要，根據(jù)短信收發(fā)協(xié)議向控制系統(tǒng)發(fā)送控制操作，其中短信收發(fā)協(xié)議包括噴淋控制、濕簾控制、風機控制、補光燈控制、照明燈控制、遮陽網(wǎng)控制等。由于本系統(tǒng)中采用命令應(yīng)答型無線傳輸協(xié)議，故用戶通過手機向下位機傳送控制命令時，下位機需要驗證手機號碼，通過后方可執(zhí)行命令，并反饋處理結(jié)果。

4結(jié)語

本系統(tǒng)可以實現(xiàn)對溫室環(huán)境的數(shù)據(jù)采集及控制，通過GSM模塊傳遞信息，大大提高了數(shù)據(jù)采集及傳統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性，更有效的實現(xiàn)環(huán)境溫濕度的自動調(diào)節(jié)與遠程監(jiān)控，并且濕簾水實現(xiàn)了智能化的循環(huán)利用。此外，后續(xù)該系統(tǒng)還可加入光照傳感器，實現(xiàn)補光的智能控制，可擴展性良好，故系統(tǒng)整體基本可實現(xiàn)運行可靠、操作簡單、可擴展性強的要求。

參考文獻

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作者簡介：李鵬，本科學歷，農(nóng)藝師，研究方向：農(nóng)技推廣。