基于物聯網技術的智能溫室大棚控制系統

鐘國榮　吳世海　鮑義東　王蓉

摘要：溫室大棚在引進先進的信息技術后，已向智能化方向靠攏，而物聯網技術的應用，則使其智能化程度更高。本文主要針對基于物聯網技術的智能溫室大棚控制系統進行分析。

[關鍵詞]物聯網技術智能溫室大棚控制系統

智能溫室大棚控制系統可以同時實現監控、管理、控制功能，且這些功能可同時體現在多個大棚管理中。在溫室大棚設計中，除了有效應用物聯網技術外，還要集成傳感技術及其他先進技術，使大棚的集中控制力度更大。在系統設計中，設計人員需要對總系統結構、系統應用平臺及硬件等進行設計，使這些設計內容協調組織在一起，共同滿足控制要求。

1基于物聯網技術的智能溫室大棚控制系統設計

在集成物聯網技術后，種植人員可以通過物聯網和計算機設備，與智能溫室大棚及相關設備建立信息交互關系，相關的傳感設備會監測現場信息，如蔬菜生長情況、環境變化情況等，這些信息會以圖文并茂或視頻等方式傳遞給中央控制設備，該設備會建立相關模型，對數據變化進行分析，然后根據分析結果，自動調控風機、加溫補光設備等，使其能改善室內環境，為農作物提供最佳生長環境。種植人員可以通過設備了解大棚內部的作物生長情況，也可以通過智能終端，實時監測大棚內的相關信息，而該系統也可以提供額外的種植知識等，使大棚得到高效管理。這種系統設計主要以下三方面。

1.1系統總體結構設計

集成了物聯網技術的智能大棚控制系統總體架構主要為物聯網DCM三層架構形式，每層架構都可以提現物聯網技術優勢，其可以提供相關的功能服務，使智能系統整體的可視化、智能化、一體化等特點更高。三層架構中的感知層主要利用傳感設備來完成大棚現場的各種信息監測、傳遞工作，傳輸層主要連接傳感層，將監測的信息傳遞給系統控制中心。而系統應用服務層則直接連接用戶終端，使用戶能隨時了解大棚智能控制信息和控制效果。

1.2系統應用平臺設計

該系統智能控制過程可以總結為數據采集查詢、分析，設備參數調控等。按照這些功能要求，設計人員需要設計相關的平臺，該平臺主要連接各個功能模塊，使功能有實現的機會。在傳感器數據查詢中，系統需要結合數據庫，為傳感設備提供相關的信息，包括歷史信息，用戶可以對任何時間的信息進行查詢，以制定相關的管理方案。在預警通知預處理模塊設計中，其需要與監測模塊連起來，以及時接收該模塊傳遞的設備故障檢測信息等。在模塊作用過程中，用戶終端設備會接收系統傳遞的信息。如果大棚中的性能參數過大或過小，該模塊會發出預警，使用戶人員能及時接收相關警告信息。在設備遠程控制機參數設置模塊設計中，設計人員需要將控制模塊有效連接在一起，使各種功能模塊的作用得到有效發揮，如降溫、通風、遮陽等。無論是手動遠程控制，還是自動控制，都可以使相關設備設施發揮出調控功能，以使溫室大棚內部環境更加滿足作物生長。在系統用戶管理模塊設計中，主要方便用戶登錄，賦予用戶管理權和數據查詢權。系統也可以對用戶角色進行管理，使用戶的增刪、改等操作接受監督控制。

1.3系統硬件設計

系統硬件需要完成數據采集、傳輸、分析控制等工作。在硬件設計中，主要將相關型號的單片機作為控制核心，其會對大棚中的各種傳感設備進行有效監測，這些設備的信息可以隨時傳遞給該核心。單片機還會采集電壓和電流信息，這些信息可以反映相關數據的變化情況。數據中心和檢測平臺可以完成數據分析工作。檢測平臺需要根據實際情況，發布相關的指令，使大棚中的子系統發揮功能，自行調控，以保證大棚內部環境滿足要求。

2智能溫室大棚系統設計模塊

2.1主控模塊設計

單片機主控器的型號為AT89S52，其在節能降耗和性能提高上有顯著優勢，單片機的CMOS為8位形式，其內部的存儲器可反復擦寫次數較多，其只具備只讀功能，其存儲技術密度較高，具有非易失性、兼容性較強的特點，其內部指令系統及引腳結構都在主控功能實現中發揮著重要作用。此外芯片中還有中央處理器和專門的存儲單元，這都為嵌入式控制應用系統作用實現提供了價值。

2.2控制電路設計

在智能溫室大棚系統設計中，除去系統本身設計外，設計人員還要注重系統連接電路的設計，使其能配合系統，完成控制工作。控制電路子系統中主要控制設備為繼電器，其不僅可以決定控制系統啟動運行狀態，還可以控制電路和設備，使其不會輕易出現故障，即使出現故障，該繼電器也可以擔當開關角色，使控制系統中的故障部分遠離系統。該繼電器主要通過電子控制技術實現目的，其具備輸入和輸出兩種回路，所以在自動控制回路中應用效果顯著。其本質為自動開關，這種開關可以用小電流控制大電流，所以其可以很輕易塑造安全環境。其也能對電路進行轉換，使系統處于安全運行狀態，其在自動調節方面也有顯著優勢。將其納入到大棚系統中，可以通過主控機來控制該種器件，使其接收指令，并配合執行器執行指令，使大棚內部的溫度環境實現自行調控。

3結語

在智能溫室大棚設計中，設計人員需要考慮農業種植需求，需要考慮到當地環境變化情況，還要基于資源優化配置及作物科學管理等目的，來保證大棚的作用價值。智能溫室大棚需要滿足的功能有很多，設計人員要逐一設計相關的功能模塊，使大棚內部環境得到有效調節和改善，使相關異常問題得到有效預警，如此其大棚智能化控制意義才能得到體現。

參考文獻

[1]劉亞偉，基于物聯網技術的智能溫室大棚控制系統研究[J].長春工業大學，2018（07）：67.

[2]胡自強，基于物聯網技術的溫室大棚智能控制系統設計研究[J].電子世界，2016（22）：184-185.

[3]文燕，基于物聯網智能溫室大棚系統的構建[J].信息與電腦（理論版），2016（17）：67-68+70.