智能农业大棚控制系统毕业设计
常州机电职业技术学院
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作 者: 学 号: 41240113 系 部: 电气工程系 专 业: 电气自动化(工业机器人应用)
题
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目: 智能农业大棚控制系统
校内指导教师:
企业指导教师:
评阅者:
2015年 4月
毕业设计(论文)中文摘要
随着社会经济的快速增长，人民生活水平不断提高，资源短缺、环境恶化与人口剧增的矛盾越来越突出。传统农业大棚生产中，主要依靠人力、畜力和各种手工工具以及一些简单的机械动作，农业科技含量、装备水平相对滞后，浇水、灯光、施肥等控制全凭经验、靠感觉，导致农业大棚生产率低下、产量增长缓慢，从而阻碍了农业技术的进步以及生产工具的创新。据此，特设计了智能化农业大棚控制系统。
设计目标指在实现对农业大棚内的温度、适度、光照、二氧化碳浓度、土壤酸碱度等环境进行智能化的采集，并通过PC主机对大棚进行无人管理，达到节省资源、提高效率的目的。
该智能农业大棚主要包括:智能通风控制、智能补光、智能灌溉、大棚空气质量(CO2)自动调整等组成部分。
关键词:智能控制 传感器 无线节点
目录
1绪论
1.1项目的背景及意义
1.2智能农业大棚的发展趋势 1.3智能农业大棚的组成
1.4智能农业大棚的特点
2智能农业大棚控制系统的总体
方案
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设计
2.1设计总体思路
2.2
3 智能农业大棚的硬件系统设计 3.1协调器模块
3.2光照度采集模块
3.3协调器模块
3.4模拟量输入模块
3.5 二氧化碳气体检测传感器
4 智能农业大棚的软件系统设计
1 绪论
1.1 项目的背景及意义
在我国智能农业大棚控制系统技术还处于发展阶段，特别是传统农业与现代自动化控制技术相结合的研究成果还不成熟。在传统农业大棚生产中，浇水、灯光等控制全凭经验、靠感觉。对农业大棚内的温度、湿度、光照、二氧化碳浓度、土壤酸碱度等环境参数都是通过人工进行采集，而农业大棚内的通风则是通过以上这些环境参数，由工作人员的生产经验来进行通风操作。农业大棚一系列作物在不同生长周期都是不同程度的被忽视了，只能凭借感觉来对农业大棚进行判断、改变农业大棚的内部环境。因此研究一种智能农业大棚控制系统对现在和将来都有重大的意义。
1.2 智能农业大棚的发展趋势
目前国内大棚环境自动控制、智能化管理等方面的研究未能结合作物的生长状态和过程，对大棚内作物生长与温室环境之间的相互作用缺乏有机结合，同时对大棚内作物生长发育的机理和产量形成没有进行深入而有实质性的研究，使这些研究成果在实用性上受到不同程度的影响，大棚环境无法实现高产高效的综合控制，控制的精度和稳定性比较差。
大棚内作物生长到一定时期，一方面对温室环境进行调控会影响作物的生长，另一方面作物光合作用、蒸腾作用的改变又对室内环境因子产生新的影响，从而产生了一种反馈作用机制，而在现有的大棚环境控制系统并没有考虑到这种反馈作用机制。
如果能同时对没施内的温度、光照、二氧化碳浓度等进行智能调控，并能考虑到作物反馈作用机制，这种调控方式既节约资源又提高生产效率。研究智能农业大棚现状及发展趋势，不仅可以提高作物的产量和降低温室能耗，而且对未来农业发展也具有重要作用。
1.3 智能农业大棚的组成
智能农业大棚主要包括:智能通风控制、智能补光、智能灌溉、大棚空气质量(CO2)自动调整等组成部分。
1.4 智能农业大棚的特点
通过使用智能无线节点CC2530模块形成小型局域网(如图1-1所示).蓝色为协调器模块(小型无线网络的网关)，红色为功能模块(子节点包括:温湿度采集模块、数字量输出\输入模块等)。
图1-1
上位机通过协调器模块(网关)将功能模块(子节点)所连接的传感器数据信息采集分析，最终通过程序将用户所需的数据显示，并智能的控制农业大棚的环境，包括:环境温度、环境湿度、光照、通风等。
2智能农业大棚控制系统的总体方案设计
2.1设计总体思路
通过使用智能无线节点Zigbee通信
协议
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进行小型局域网络的组建，无线节点的控制、数据的接收都是通过这个局域网络。控制系统使用农业大棚中的二氧化碳、土壤湿度、空气温湿度、光照强度等传感器对大棚的空气、环境参数进行采集，以达到远程监控的目的。系统将采集数据进行分析、处理，实现自动控制温室湿帘风机、喷淋滴灌、内外遮阳、顶窗侧窗、加温补光等设备。上位机通过虚拟串口对智能节点协调器模块进行控制，达到上位机控制采集子节点、采集子节点所连接的传感器数据的目的。同时，智能农业大棚控制系统还可以通过计算机等信息终端向管理者推送实时监测信息、报警信息，实现温室大棚信息化、智能化远程管理，充分发挥物联网技术在设施农业生产中的作用保证温室大棚内环境最适宜作物生长实现精细化的管理,为作物的高产、优质、高效、生态、安全创造条件.
智能农业大棚较佳实施方式的流程图
协调器模块
USB串口输出，底层无线节点通过协调器将数据获取并向上位机转发，为小型局域网的网关。
光照度采集模块
数字量输出模块
共四路，控制四路继电器来实现相应控制单元的控制，可实现单路或多路的同时控制。
模拟量输入模块
模拟量采集模块，连接对应的传感器。可采集两路电流(20MA-200MA)，两路电压(0-3.3V)，采集到的数据通过协调器上传到上位机中，传感器有土壤湿度传感器、CO2传感器等。
土壤湿度传感器
测量区域:以中央探针为中心，围绕中央探针的直径7cm、高7cm的圆柱体。适用于节水农业灌溉、温室大棚、花卉蔬菜、草地牧场、土壤速测、植物培养科学实验等领域。
土壤酸碱度检测器
CO2浓度传感器
太阳能发电系统
发电板充电电流最大可以达350MA，电瓶充满电可以使系统工作5-10个小时。太阳能发电系统包含:8V/3W单晶硅高效太阳能发电板一块，纯A++制作。6V/4.5AH免维护18片铅蓄电瓶一块。
遮光部分。当光照度达到一定强度时，遮光板会自动落下。
通风采光
当大棚内的CO2浓度过高时，通风口会自动开启。
3 智能农业大棚的硬件系统设计
3.1
浙公网安备 33021202002483