大棚控制系统及程序设计论文

摘要：根据新疆南疆地区智能温室大棚的特点，设计基于ZigBee无线通信技术的环境监测系统，可实时获取环境因子数据并进行相应调整。系统仿真结果表明：系统可实现环境因子实时监测和无线通信传输，提高温室大棚环境监测效率。以下是小编精心整理的《大棚控制系统及程序设计论文(精选3篇)》，欢迎阅读，希望大家能够喜欢。

大棚控制系统及程序设计论文 篇1：

智能大棚监测控制系统设计构想

摘要：随着农业现代化的发展，对各种大棚的自动控制系统也迅速发展起来。但实现难度大且费用较高，大部分农场仍采用人工值守的方式管理大棚。本文介绍了利用了GSM等现有网络，借助ZigBee模块来实现多个大棚的同时监测控制的设计思路。

关键词：STC15F2K61S;GSM模;单片机

一、绪言

随着农业现代化的发展，智能温室以及对各种大棚的自动控制系统也迅速发展起来。目前我国己能设计、生产各种现代化温室，也有各种自动控制系统投入使用。但是，这些系统通常需要专门的通信线路实现，费用昂贵，不能适应广大农民需求，在很大一部分地区都是采用人工值守的方式对蔬菜大棚进行管理。

近年来，GSM网络发展很快，已实现了全国联网和漫游，其网络覆盖范围大、性能稳定。本设计是基于现有GSM短信息功能（SMS）的大棚自动控制系统，充分利用现有网络，无需单独组网，运行安全稳定。

二、控制系统结构

（一）系统结构说明

本系统主要由自主开发设计STC15F2K61S开发板、ZigBee通信模块、WIFI模块、摄像头模块、语音播报模块、GSM通信模块、点阵屏显示模块、太阳能发电模块、报警电路、键盘模块、温湿度传感器、烟雾传感器、浇灌驱动机构、卷帘驱动机构、电源模块等组成，系统原理如图1所示。

图1 系统原理图

（二）系统功能

本系统能够实时采集温室内的空气温湿度、土壤湿度、光照强度、二氧化碳浓度等环境参数，通过12864液晶进行数据显示，并可以通过WIFI模块或ZigBee通信模块把各种环境信息传送到手机（平板）或计算机（配合上位机软件），进行实时检测。用户通过手机（平板）或计算机也可以实时的控制大棚中的各种设备，还可以通过按键来现场控制。如控制卷帘电机、鼓风电机、水泵等机械设备的运转，以维护大棚的正常运行。当环境参数超过设定值时，系统会自动报警，并把参数信息发送到用户手机，寻求处理方案。在用户的请求下还可以通过GSM模块以短信的形式将蔬菜大棚的环境参数发送到用户手机，以实现对大棚的远程监测。在待机模式下，用户也可用手机远距离控制大棚中各种机械设备的工作，以实现远程控制。

（三）使用方法

本系统在开机后，自动进行整体系统初始化，太阳能帆板自动搜索并定位阳光的位置，并为蓄电池充电，然后各子系统开始工作，系统进入待机状态（自动值守模式）。在系统待机状态下，用户可以按不同的按键实现对大棚设备的现场控制，也可以通过平板或计算机进行集中监控，还可用手机远程发送相应短信进行各种控制：

例如发送“上水开”到GSM模块，水泵打开，开始灌水;发送“上水关”到GSM模块，水泵关闭，停止灌水。发送“通风开”到GSM模块，鼓风机打开，开始通风;发送“通风关”到GSM模块，鼓风机关闭，停止通风。

（四）系统特色

（1）.本系统以STC15F2K61S2单片机为核心，该芯片无需外部晶振、运行速度快（1T）、可靠性高、功耗低、抗干扰性强、内存大、并且内部集成10位高精度AD（方便土壤湿度传感器的采集）、3路PWM（方便电机控制）等片内外设资源。

（2）.具有多种工作模式：手动控制模式、无人值守模式和预约工作模式。

（3）.多种控制方式：现场按键控制、计算机控制、手机（平板）WIFI控制、自动控制和手机远程短信控制。

（4）.节能环保，本系统配有太阳能和风能发电系统，在系统的调度下实现自动切换，无需人工干预。

三、结论

本系统采用STC15F2K61S2单片机作为控制核心，在C程序的控制下，用户可通过按键、计算机（上位机）、平板或手机（Android）来实现对蔬菜大棚的智能监测和控制。系统中还设置了摄像头模块，可以实时观察大棚种的各种情况，另外还有太阳能电池板和风力发电机，配合蓄电池可为系统和整个大棚提供电能，节能环保。最重要的是本系统具有自动管理功能，可以实现温室大棚的无人值守，大大降低了工人的劳动强度，提高了生产效率。

【参考文献】

[1]郭辉.C语言程序设计[M].北京：中国传媒大学出版社，1999

[2]冯文旭.单片机原理及应用[M].北京：机械工业出版社，2003

[3]柳其春.低压电器及PLC技术[M].北京：人民邮电出版社，2010

作者：王丽丽 韩学尧

大棚控制系统及程序设计论文 篇2：

基于ZigBee的智能温室大棚环境自动化监测系统设计

摘要：根据新疆南疆地区智能温室大棚的特点，设计基于ZigBee无线通信技术的环境监测系统，可实时获取环境因子数据并进行相应调整。系统仿真结果表明：系统可实现环境因子实时监测和无线通信传输，提高温室大棚环境监测效率。

关键词：ZigBee；温室大棚；监测；自动控制

近年来，新疆南部地区（南疆）设施农业发展较快，但设施农业主要以投资较少的塑料大棚为主，对南疆温差变化较大的恶劣气候条件适应性差，且自化程度较低，对农作物的生长环境的控制精度不高。目前，南疆农牧团场正积极向多参数检测的智能温室大棚种植模式发展。这种智能温室大棚综合各种先进的技术和设施，能够为农作物发育和生长创建良好环境，实现温室科学管理经营，充分展示设施农业的巨大优越性。

目前，南疆的智能温室大棚环境监测系统大多采用有线通信方式，需要进行大量布线，且线路复杂，工作可靠性差，需专人值守。为此，基于ZigBee无线通信技术设计智能监测系统，采用温室大棚环境监测无线传输方式，提高环境因子监测的技术水平，实现农作物生长环境的自动化控制，进而提高农作物生产的经济效益。

1 温室大棚环境自动化监测系统结构

ZigBee是一种短距离、低功耗的新型无线通信技术，为基于IEEE802.15.4标准的局域网协议。随着ZigBee技术的不断发展，其应用领域越来越广泛，将其应用于智能温室大棚进行信息传输成为必然趋势。智能温室大棚环境自动化监测系统的监测模式如图1所示。

本系统上位机采用PC机，其主要功能包括以下几个方面：1） 通过RS232串行接口与ZigBee网络关口节点建立通信，接收下位机传送的数据，与此同时向下位机发送指令；2） 对接收到的数据进行显示操作、解码并保存；3） 对系统之前的数据进行分析、处理及更新。

温室大棚环境自动化监测系统分为6大模块，详见图2。模拟信号采集模块包括前传感器、调理电路、模数转换电路；中央处理模块是整个系统的核心，主要负责数据处理和储存，对整个系统进行整合控制调配；开关输入输出控制模块；上位机通信模块主要用于和上位机（PC机）通信，采用ZigBee无线通信方式；人机接口模块主要为工作人员现场查看和修改各个参数提供方便，包括LCD显示屏和4×4矩阵键盘；EEPROM存储模块可以大容量存储温度、湿度、光强、CO2浓度等数据及工作参数。

图2 智能温室大棚环境自动化监测装置的模块

2 温室大棚环境自动化监测系统设计

2.1 硬件设计

环境自动化监测系统通过温湿度传感器、光照传感器和CO2传感器采集温室大棚内的环境信息，经系统的中央处理器处理后，输出结果被送到执行机构并显示相关信息，从而实现环境温度、湿度、光照强度和CO2浓度控制等一系列功能。该系统的总体硬件结构如图3所示。

2.2 软件设计

为便于连接和调试，软件设计采用模块化程序设计方法，将特定功能编成子程序，以调用子程序方式组成程序流。这样既可以做到修改和调试程序方便，又可以实现软件自诊断，从而使软件更容易理解和维护，为程序通用性、功能扩展可行性、软件资源共享性提供条件。整个程序主要由主程序和若干子程序组成，子程序主要包括温湿度测量模块、CO2及光照强度测量模块。人机接口模块包括键盘处理模块和显示模块。

将智能温室大棚近似看作一个矩形，将其平均分成8个部分并编号为A～H（如图4所示）。主程序运行时，首先显示第一个分区的温湿度、CO2浓度及光照强度，如果数值越限，则报警显示；同时，显示下一个分区的温湿度、CO2和光照强度值，并检查是否越限，以此类推，直到检测完所有分区。

智能温室大棚环境自动化监测系统主程序流程如图5所示。

本系统主要完成温室大棚环境因子数据采集与处理，以及与上位机之间进行通信。根据系统要求，系统对温室大棚内的温度、湿度、光照强度与CO2浓度信息进行采集，实现ZigBee检测节点与上位机间ZigBee无线通信，通过设置相关监测参数进行信息显示，具备实时信息输出、控制、功能自检等一系列功能。

3 温室大棚环境自动化监测系统仿真

通过对新疆生产建设兵团第一师十团花卉基地和温室大棚进行参观和调研，确定现代智能温室需要对大棚内的温度和湿度进行调控，使之保持在适当范围。但光照和CO2浓度只需检测和显示，不需要借助系统程序对其进行控制，原因为：1） 在白天光照充足的情况下，温室尽可能利用自然光照；白天光照不充足时，采用室内照明设施进行补光。2） 利用通风装置保持温室内的空气与大气接近，CO2浓度大约占大气浓度的0.03%。

鉴于上述原因，主要对温室大棚内的温度和湿度进行仿真。

3.1 Keil uVision4

采用Keil uVision4编写C语言程序，通过编译器进行编译、连接，最后将生成的机器码下载到单片机上。

Keil编译器是目前应用最广泛的单片机开发软件之一，为美国Keil Software公司开发的C语言开发系统。其提供一个完整的开发平台，包括宏汇编、C语言编译器、库管理、连接器和功能强大的仿真调试器，并通过集成开发环境将这些部分组合在一起。

3.2 Proteus电路仿真

Proteus软件用来对所设计的电路进行仿真，功能比较强大，可以对包括单片机在内的绝大部分元器件进行仿真。与此同时，可以把Keil编译、连接后生成的hex文件导入Proteus单片机中进行仿真。

3.3 系统仿真

打开Proteus ISIS，在Proteus ISIS编辑窗口中单击元件列表上的“P”按钮，添加元件及放置元件，可以得到对应界面；选择所需元器件后，对元器件进行重新布局，使之看起来比较清晰、所占面积比较小。如果需要移动某个元件或多个，单击其元件，待其颜色变红后，按下鼠标左键不放即可拖动元件。按照正确的方法将元器件进行合理排布及连线后，即可得到系统仿真结构图，如图6所示。

通过仿真进行系统环境自动化监测模拟演练，可以熟悉控制系统工作过程，有利于改进及提高控制精度，实现温室大棚环境自动化监测，减轻人工作业量。

4 结论

综合运用单片机技术、计算机控制技术、ZigBee无线通信技术设计一套以AT89C52为主控芯片的智能温室大棚环境自动化监测系统。该系统可以实现温室内各环境因子的实时监测和无线通信传输，便于大棚管理人员实时了解温室内的环境因子，并及时控制调整，为提高农作物产量提供技术支持。

参考文献

[1] 唐静.智能温室农业环境自动监控系统设计[D].合肥：中国科学技术大学，2011.

[2] 孟雷，张虎.基于DSP的嵌入式農业环境远程监测系统设计[J].安徽农业科学，2010（35）：20 409-20 410.

[3] 曹金源.基于无线传感器网络的设施农业温湿度监测系统设计与实现[D].北京：中国农业科学院，2013.

[4] 王婷婷.基于STM32W智能环境监控系统的研制[D].镇江：江苏科技大学，2013.

[5] 李树江，郭亮，王向东.嵌入式温室大棚参数监测系统[J].微型机与应用，2012（12）：84-86.

作者：王宪磊

大棚控制系统及程序设计论文 篇3：

设施农业文摘

【篇名】宁夏日光温室与塑料大棚环境对比分析

【出处】北方园艺，2014年10期

【作者】陈建军，王正义，陈海洋

【单位】宁夏回族自治区科技特派员创业指导服务中心

【关键词】日光温室，塑料大棚，温度，湿度，比较

【篇名】日光温室下沉深度对地温的影响分析—基于地下传热模型

【出处】农机化研究，2014年10期

【作者】郭芬芬，宫彬彬，高洪波

【单位】河北农业大学园艺学院

【关键词】日光温室，传热模型，下沉深度，地下温度

【篇名】温室大棚温湿度模糊控制系统及PLC程序设计

【出处】农机化研究，2014年09期

【作者】卞和营，薛亚许，王军敏

【单位】平顶山学院电气信息工程学院

【关键词】温室，模糊控制系统，模糊控制器，PLC

【篇名】日光温室物联网设计研究—基于传感器智能网络操控系统

【出处】农机化研究，2014年08期

【作者】王向军，刘志刚，李荣，汪小志，林卫国，孙欣杰

【单位】北京农业职业学院信息技术系，南昌大学环境与化学

工程学院，华中农业大学工学院

【关键词】日光温室，物联网，传感器，智能网络，PID算法

【篇名】日光温室秋冬茬番茄果实发育期的适宜夜温

【出处】应用生态学报， 2014年05期

【作者】毛丽萍，任君，张剑国，阎世江，李亚灵

【单位】山西省农业科学院蔬菜研究所，山西省农业科学院

作物科学研究所，山西农业大学园艺学院

【关键词】日光温室，番茄，果实发育期，夜温，光合产量

【篇名】土壤施钙对温室油桃贮藏期间果实品质的影响

【出处】北方园艺，2014年09期

【作者】李中勇，高东升

【单位】河北农业大学园艺学院，山东农业大学园艺科学与

工程学院，作物生物学国家重点实验室

【关键词】钙，贮藏，设施，油桃，品质

【篇名】肃州区非耕地日光温室葡萄反季节高效节水栽培技术

【出处】北方园艺，2014年10期

【作者】王文平

【单位】甘肃省酒泉市肃州区农业技术推广中心

【关键词】肃州区，非耕地，日光温室，葡萄

【篇名】温室大棚温湿度跟踪切换最优控制器

【出处】沈阳工业大学学报

【作者】王向东，何南思

【单位】沈阳工业大学信息科学与工程学院

【关键词】温室大棚，温度，湿度，线性化，跟踪

【篇名】吐鲁番日光温室葡萄大小年问题解决对策

【出处】西北园艺（果树），2014年02期

【作者】伍国红，苏来曼·艾则孜，孙锋，肯吉古丽，骆强伟

【单位】新疆葡萄瓜果开发研究中心

【关键词】日光温室，葡萄花，栽培管理措施，栽培环境

【篇名】日光温室土质墙体内热流测试与分析

【出处】中国农业气象，2014年02期

【作者】彭东玲，杨其长，魏灵玲，张义，方慧

【单位】中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所/

农业部设施农业节能与废弃物处理重点实验室

【关键词】日光温室，土墙，传热，有效蓄热层

【篇名】日光温室应用秸秆反应堆对地温的影响

【出处】内蒙古农业科技，2014年02期

【作者】舒占涛，李清海，齐振荣，朱桂芹，孙桂红

【单位】敖汉旗农业局，敖汉旗新惠镇农业站，敖汉旗金厂

沟梁农业站，敖汉旗四道湾子镇内蒙古四道湾子镇

【关键词】日光温室，秸秆反应堆，地温，影响

【篇名】设施农业温室大棚网络型自适应控制系统的开发

【出处】农机化研究，2014年07期

【作者】秘立鹏，宋建成，王天水，郑丽君，范建年

【单位】太原理工大学煤矿装备与安全控制山西省重点实验室，

山西时代联创产业技术研究院，太原市小店区绿保种植基地

【关键词】温室大棚，自适应控制，PLC，以太网