溫室大棚內(nèi)溫度監(jiān)測(cè)硬件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

摘 要：本文主要介紹溫室大棚溫度的監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)硬件裝置的實(shí)現(xiàn)，通過(guò)在大棚內(nèi)多個(gè)點(diǎn)安裝測(cè)量土壤溫度和空氣溫度的傳感器，底層采用單片機(jī)和RS-232串行接口實(shí)現(xiàn)溫度傳感器數(shù)據(jù)的采集和傳送，然后將所采集的多點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)顯示在監(jiān)測(cè)界面上并存儲(chǔ)至設(shè)置的專用數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行存儲(chǔ)和比對(duì)，能夠自動(dòng)生成溫度變化趨勢(shì)曲線，以便于更好的進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)和分析。本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、成本較低，對(duì)于需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫度的場(chǎng)合具有重大的應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：溫度監(jiān)測(cè)；數(shù)據(jù)采集；串行接口

中圖分類號(hào)：TP273.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-7712 （2014） 18-0067-01

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域溫度采集監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)已得到廣泛應(yīng)用，許多中小型規(guī)模的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地出于硬件軟件投資利潤(rùn)率和性能價(jià)格比方面的考慮，往往自行開(kāi)發(fā)使用監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[1]。本系統(tǒng)主要是基于以上原因來(lái)研制開(kāi)發(fā)的，硬件采用微機(jī)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并使用簡(jiǎn)單成本較低的單片機(jī)和RS-232數(shù)據(jù)通信接口；而軟件的開(kāi)發(fā)采用VB語(yǔ)言，簡(jiǎn)單易學(xué)、編程效率高、開(kāi)發(fā)周期短，使用VB的MSCOMM通信控件可以很容易實(shí)現(xiàn)串口數(shù)據(jù)的采集。

本文主要研究溫室大棚多點(diǎn)溫度監(jiān)測(cè)，由于溫室大棚溫度變化較為迅速，以往一般采用人工定點(diǎn)定時(shí)巡檢各溫度點(diǎn)的溫度情況，雖然人力投入很大，但并不能準(zhǔn)確掌握溫室大棚情況，而且還會(huì)有遺漏現(xiàn)象。現(xiàn)在改為計(jì)算機(jī)+數(shù)據(jù)采集+智能顯示+自動(dòng)監(jiān)測(cè)的方案，由上位微機(jī)通過(guò)MSCOMM控件定時(shí)對(duì)串口的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，對(duì)于超過(guò)測(cè)溫范圍的進(jìn)行軟件報(bào)警，同時(shí)繪制溫度變化曲線，以便于更好的進(jìn)行監(jiān)測(cè)和分析，及時(shí)地掌握變化情況[2]。

一、系統(tǒng)

本系統(tǒng)是采集從串口傳送的數(shù)據(jù)，使用STC12C5A60S2單片機(jī)，是高速、低功耗、超強(qiáng)抗干擾的新一代8051單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051，但速度快8-12倍。內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路，2路PWM，8路高速10位A/D轉(zhuǎn)，針對(duì)電機(jī)控制，強(qiáng)干擾場(chǎng)合非常適用。并具有標(biāo)準(zhǔn)的RS232串口，主要功能為數(shù)據(jù)采集處理和系統(tǒng)控制，是人機(jī)交互的平臺(tái)[3]。用單片機(jī)作為下位機(jī)，完成測(cè)溫任務(wù)，測(cè)量結(jié)果通過(guò)下位機(jī)與上位微機(jī)（PC機(jī)）之間的RS-232串行接口傳送，給出采集結(jié)果和提示信息。

二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成

根據(jù)我國(guó)多為中小型溫室大棚的特點(diǎn)，本系統(tǒng)采用的主控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)均采用微處理機(jī)來(lái)控制，這樣既減小了占地空間又節(jié)約了成本，適合廣大中小型農(nóng)戶的使用。同時(shí)利用現(xiàn)有的Internet網(wǎng)絡(luò)省去了通信線路的鋪設(shè)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)溫室大棚的遠(yuǎn)程控制。在本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)當(dāng)中，網(wǎng)頁(yè)Web發(fā)布屬于軟件學(xué)科的范疇，單片機(jī)信息采集屬于硬件和電子學(xué)科的范疇，而卷簾的升降控制屬于機(jī)械的領(lǐng)域。各個(gè)系統(tǒng)之間相互配合，緊密聯(lián)系，一套能經(jīng)得起時(shí)間考驗(yàn)的系統(tǒng)才得以穩(wěn)定運(yùn)行。

本系統(tǒng)利用VB語(yǔ)言的MSCOMM控件采集從RS-232串行接口傳送的多點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)并顯示在監(jiān)測(cè)界面上，可以定時(shí)每隔10S進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的刷新顯示；對(duì)于存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的溫度數(shù)據(jù)可以隨時(shí)進(jìn)行查詢和刪除處理，一般按照存儲(chǔ)的時(shí)間來(lái)操作，但一般不進(jìn)行添加和修改處理，因?yàn)閿?shù)據(jù)是自動(dòng)采集的；針對(duì)超過(guò)測(cè)溫范圍的溫度采用軟件方法進(jìn)行報(bào)警并及時(shí)處理；還可以自動(dòng)生成一段時(shí)間內(nèi)如一年、一個(gè)月、一星期或一天溫度的變化趨勢(shì)曲線，以便于更好的進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)[4]。

多點(diǎn)溫度采集監(jiān)測(cè)報(bào)警控制系統(tǒng)是由VB語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，并形成溫度趨勢(shì)曲線。其圖形監(jiān)測(cè)主要實(shí)現(xiàn)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)實(shí)時(shí)溫度數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)采集顯示和保存，以便于查詢；各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)趨勢(shì)曲線圖和對(duì)異常現(xiàn)象顯示報(bào)警信息。監(jiān)測(cè)程序主要由5個(gè)模塊組成，它們是：（1）各監(jiān)測(cè)點(diǎn)實(shí)時(shí)溫度數(shù)據(jù)采集顯示模塊；（2）各監(jiān)測(cè)點(diǎn)實(shí)時(shí)溫度數(shù)據(jù)保存模塊；（3）已保存數(shù)據(jù)查詢模塊；（4）溫度趨勢(shì)圖曲線模塊；⑤報(bào)警模塊。為了維護(hù)系統(tǒng)安全，在程序運(yùn)行、參數(shù)設(shè)置等方面，允許用戶設(shè)置相應(yīng)的權(quán)限密碼。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

三、結(jié)束語(yǔ)

本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了溫度數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、顯示、存儲(chǔ)以及溫度趨勢(shì)圖和報(bào)警部分的設(shè)計(jì)，便于直觀地觀察溫度變化和數(shù)據(jù)處理。界面操作簡(jiǎn)單實(shí)用，可以同時(shí)掛載更多的溫度監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)，該系統(tǒng)可容易的進(jìn)行擴(kuò)展，而不必?fù)?dān)心增加上位機(jī)的負(fù)擔(dān)。同時(shí)，利用桌面數(shù)據(jù)庫(kù)使得整個(gè)系統(tǒng)可以廣泛應(yīng)用于冷庫(kù)測(cè)溫、糧庫(kù)測(cè)溫、中央空調(diào)測(cè)溫等多點(diǎn)溫度測(cè)量場(chǎng)所。

參考文獻(xiàn)：

[1]付俐芳，晉帆，金小婷.基于LabVIEW的溫度采集和控制系統(tǒng)[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2011（34）：8610-8613.

[2]董慧敏，朱智民.多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)[J].漂河職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2007（03）.

[3]王興宇，袁偉青.基于AT89S51單片機(jī)控制的新型溫室溫度采集監(jiān)控系統(tǒng)[J].農(nóng)機(jī)化研究，2010（09）：107-110.

[4]張浩，徐桂云.基于ARM7溫度采集與存儲(chǔ)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電子設(shè)計(jì)工程，2013（10）：133-135.