【導(dǎo)讀】partitionandblock.need.whole,modulebination,simplestructure,convenienthuman-puterinteraction,andusing

　　

【正文】 PC被取為主機(jī)，使其 能夠 智能系統(tǒng)管理和專家模糊運算，并提 供一個友好的人機(jī)界面，并實現(xiàn)統(tǒng)一的監(jiān)控和管理的溫室 。下部是由一系列不同功能的模塊，并且在每個模塊中，一個單一的芯片作為下位機(jī)采用 AT89C52， RS485 則用于與所有 AT89C52 PC 進(jìn)行通信，然后 實現(xiàn) 收集，處理和控制的溫室參數(shù) 。每個 功能模塊 是 完全 地 電氣隔離，任何失敗的結(jié)節(jié)不會 對 其他模塊產(chǎn)生任何影響。系統(tǒng) 通過 分別收集環(huán)境信息的方式，每個監(jiān)控和控制模塊，并通過 RS485 接口 將其發(fā)送到主機(jī) PC。并且由 PC配置控制系統(tǒng)， 額定 參數(shù)的設(shè)定值進(jìn)行比較，然后根據(jù)專家智能模糊控制系統(tǒng) 測量作物在不同生長階段的各種環(huán)境的溫度 ，濕度， CO2 濃度，土壤含水量 進(jìn)行 相應(yīng)的操作指令或報警，模糊控制指令。 在 秦皇島 農(nóng)村大棚 。 通常在一個溫室 的 近東和西區(qū) 的 1/4 區(qū)域 ， 距 離地面為 米 的 中間北部的一半（近濕簾）和南部的一半（風(fēng)扇附近的）， 設(shè)置一個模塊檢測 空氣溫度 、 濕度 、 二氧化碳濃度和土壤水分含量，根據(jù)實際情況，將土壤含水量模塊添加在溫室 的中間 。在 高度 為 米的主入口，設(shè)置一個水箱，其中的電磁閥滴水管應(yīng)根據(jù)土壤水分含量 的 需要設(shè)置和控制 ，并且將 電腦放置在主入口的溫室 內(nèi) 。 三， 硬件設(shè)計 和通信系統(tǒng) 分布式系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集和控制：由于微型控 制單元局限于在數(shù)據(jù)存儲和計算復(fù)雜， 所以電腦 所的 使用和主從模塊系統(tǒng) 所 采用 的， 這是一個系統(tǒng) ， 以 PC 機(jī)作為主機(jī) ， 以 單片機(jī) 作為 子機(jī) 。 在這種分布式系統(tǒng)中，通信是關(guān)鍵。通常， PC機(jī)的串行端口是標(biāo)準(zhǔn)的 RS232，傳輸距離較短。但是 在農(nóng)業(yè)控制系統(tǒng) ， 其通信距離的數(shù)十公尺或幾公里 ，所以RS232 / RS485 轉(zhuǎn)換器通過 PC 機(jī)與單片機(jī)之間的通信來實現(xiàn)。 減少投資 ， 既考慮用戶方便和友好的人機(jī)交互 ， 低價電腦的上面和下面采用 PIV 486，并考慮組態(tài)軟件的操作，內(nèi)存是必須是 64M 以上，硬盤是 10GB 以上。 ， 照明度和 CO2濃度 每個控制單元包括供應(yīng)鏈管理（ SCM），傳感器，信號處理電路， RS485 接口和輸出環(huán)節(jié)。此模塊的溫度和濕度，二氧化碳濃度 的 硬件結(jié)構(gòu)示于圖 2。 基于 NDIR 技術(shù)測量 CO2濃度的傳感器，測量范圍是 0? 2 103 摩爾。 通過傳感器 ， 控制系統(tǒng) ，利用 軟件數(shù)字濾波、線性插值和溫度補(bǔ)償 ，得到 二氧化碳的濃度 ，依附 數(shù)字 UART 協(xié)議 ， 然后直接輸入單片機(jī)。 新的智能傳感器 SHT11 基于選擇 CMOSens 技術(shù)測量溫度和濕度 。 在 SHT11，溫度和濕度傳感器、信號放大 ， A/ D， I2C 總線全部集成在一個芯片上，它有滿刻 度校準(zhǔn)，第二行數(shù)字輸出并且濕度測量范圍為 0? 100％ RH，溫度測量范圍為40℃ ? +123。 8℃，濕度測量精度為177。 3。 0％ RH，溫度測量精度為177。 0。 4℃，響應(yīng) 4 的時間。 JY1TBQ6 的照度傳感器的硅光伏檢測是使用光測量 。它的測量范圍為 0?202100 勒克斯 。光譜范圍為 400? 700（ nm）的可見光 。測量誤差是小于 2％，輸出為 4 ? 20mA 或 0? 20mV，輸出信號可以直接傳送到 A / D 的單片機(jī)放大后，大小為 0? 4V。 模塊接受指令形成 上層， 輸出通過輸出電路。輸出電路包括光學(xué)隔離、信號驅(qū)動 ， 輸出繼電器 。 水是一種極性介質(zhì)，土壤的介電常數(shù)包含水，主要是由水決定，當(dāng)水含量是不同的，波阻抗不同。在這個系統(tǒng)中，土壤水分測量是通過駐波無線電的方法。 基于工程電磁場理論，有損介質(zhì)，如下的電磁波阻抗： Z0=√μ /ε (1+jλ /(ωε )) 其中，μ是介質(zhì)滲透性，土壤和μ是μ≈μ 0是真空磁導(dǎo)率 。ε是介質(zhì)的介電常數(shù)，λ是介質(zhì)電導(dǎo)率 。ω是電磁波頻。 在非常低的音頻 ( 2021 hz)， 損耗角正切的干土介質(zhì)是λ /ωε≈ 0。 07，如果你選擇的信號源的頻率高于 20 兆赫茲 。然后，ε≈ε∞，虛部的土 壤波阻抗忽視，只有真正的一部分，這相當(dāng)于一個純電阻。 土壤水分傳感器由 100 MHz 信號源 ， 同軸傳輸線和插件不銹鋼探針 組成 。電磁波信號沿著線傳輸?shù)教筋^。 由于 探針阻抗和線路阻抗不同 ， 入射波和反射波的疊加 形成駐波。 以同軸傳輸線作為無損耗均勻線 ，波阻抗為 Z0， ZL 是負(fù)載阻抗。然后，在探針的電壓波的反射系數(shù)是： Γ = （ ZLZ0） /(ZL+Z0) 選擇傳輸線的長度為 l=λ / 4 時，該行的兩端的最大和最小 Umax 和 Umin時，然后駐波無線電行中，可以表示為： S=Umax /Umin =(1|Γ |)/(1+|Γ |) 按照這種方式，土壤水分無線電可以通過測量傳輸線的駐波率得到。 如圖 3所示。土壤水分模塊包括傳感器和控制器，傳感器服從控制器，控制器可以被省略，而不需要灌溉溫室。 在這個系統(tǒng)中，分區(qū)節(jié)點為了簡化控制、灌溉技術(shù)，采用控制土壤水分技術(shù)。在一定的程度上 ， 這個參數(shù)的上部和下部地面可采用該技術(shù)解耦。 四，控制系統(tǒng)編程 該 PC 軟甲的開發(fā)由北京組態(tài)王 6。 51 控制。這個配置軟件具有可靠性高，開發(fā)周期短，完美的圖形界面生成能力，以及友好的人機(jī)交互，可以按照創(chuàng)建動態(tài)圖像和圖表可以直觀地顯示設(shè)備的布局場景中的參數(shù)，控制狀態(tài)的 變化，并能發(fā)出報警信號，當(dāng) 超 過 額定值 ，可以實現(xiàn)模糊控制的溫室參數(shù)使用的特定數(shù)據(jù)庫中存儲的歷史環(huán)境參數(shù)曲線并采用農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)。 軟件配置管理是由 C51 單片機(jī)實現(xiàn)實時解答收集、處理、上傳的參數(shù)和接受模糊控制指令從主機(jī)計算機(jī)和完整的局部控制的裝置。 子機(jī)的軟件的土壤濕度模塊的主要功能包括數(shù)據(jù)采集和處理子程序，中斷處理和通信等，通過并行數(shù)據(jù)接口獲得駐波電壓的數(shù)值并且由函數(shù)計算獲得土壤含水量。 軟件的子機(jī) 主要 與下位機(jī) 完成 對土壤水分檢測和控制 的 數(shù)據(jù)通信 ， 測量數(shù)據(jù)和電流控制上傳狀態(tài)到主機(jī)電腦 ， 接受 模糊控制指令從主機(jī)計算機(jī)輸出執(zhí)行指令。 子機(jī)的溫度、濕度和二氧化碳 的硬件模塊 主要 是 完成讀取 I2C濃度的二氧化碳濃度 、 溫度和濕度， 測量數(shù)據(jù)和電流控制上傳狀態(tài)到主機(jī)電腦 ， 接受模糊控制指令從主機(jī)輸出執(zhí)行指令 。這個主程序和中斷子程序的溫度和濕度的模塊的結(jié)構(gòu)如 圖 4所示。 串行中斷模式 3采用所有從機(jī)與主機(jī)通信，傳輸數(shù)字化采集和接收指令。 和模糊控制系統(tǒng)的程序設(shè)計 1） 組態(tài)王 ：為了確保通信的正確性，上下必須遵循相同的通信協(xié)議，通信參數(shù)。 通常在通信 ， 采用主從方式在風(fēng)格和應(yīng)答器是采用的過程 。換言之，首先 主發(fā)命令給子機(jī)，然后等子機(jī)接到指令后給出答案，通信建立。 在組態(tài)王 ， 一個預(yù)定的輪詢方法被用來做閱讀和寫作的低機(jī)器電腦之間 。在項目瀏覽器中，第一，單擊設(shè)備→ COM1。在設(shè)備配置向?qū)е校x擇“智能模塊”→單片機(jī)→ SCM 的 HEX→串行端口，然后服務(wù)主機(jī)的通信參數(shù)。 2） 組態(tài)王 ，不僅包含了定義的變量，實時參數(shù)和歷史參數(shù)， 但是還需要在參數(shù)報警、模糊計算、報告和顯示 。ACCESS2021 的桌面數(shù)據(jù)庫是用來記錄數(shù)據(jù)庫的系統(tǒng)，并通過使用 SQL，由組態(tài)王通過 開放式數(shù)據(jù)庫連接性 實現(xiàn)的。 這個過程 是： 在組態(tài)王來創(chuàng)建數(shù)據(jù)變量創(chuàng)建一個身體的記錄建立數(shù)據(jù)源的 ODBC 來創(chuàng)建查詢屏幕和使屏幕連接。到與微軟Access2021， 功能 SQLSelect ， SQLConnect()， SQLLast SQLFist ， SQLNext()，QSLPrew()， SQLInsrt ， SQLPrew()等等 ， 實現(xiàn)的命令語言 ， 然后實時存儲和查詢的數(shù)據(jù)完成。 3） PC 軟件設(shè)計：溫室控制系統(tǒng)，數(shù)據(jù)存儲容量的 PC 是無限的，因此，如果現(xiàn)有的成熟的軟件模塊到系統(tǒng)，它都可以輕松提高系統(tǒng)的可靠性。軟件，軟件由控制模塊和管理模塊。 4） 軟件系統(tǒng)的主控 制界面，輔助數(shù)據(jù)庫 等 。典型的監(jiān)測和控制的 PC的主界面如圖 5 所示。 五，結(jié)論 根據(jù)經(jīng)濟(jì)承受能力，農(nóng)民在秦皇島，與現(xiàn)有技術(shù)的溫室環(huán)境參數(shù)的監(jiān)測和控制，主從分布式溫室環(huán)境自動控制系統(tǒng)在其中一臺計算機(jī)作為主機(jī)系統(tǒng)，研制了具有以下特點： 1） 憑借其大容量的數(shù)據(jù)存儲， PC，模糊控制專家系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲，修改和系統(tǒng)升級是很容易的。 2） 使用組態(tài)王軟件開發(fā)的 PC，提高了系統(tǒng)的可靠性，縮短開發(fā)周期，并獲得一個友好的人機(jī)界面。 3） 系統(tǒng)中使用的一個分布式，模塊化結(jié)構(gòu)，它使系統(tǒng)維護(hù)更加容易，并且適應(yīng)生產(chǎn)需要。的從屬的監(jiān)測和控制模塊連接到主機(jī)上 ，然后根據(jù)需要通過RS485 總線控制溫室中分區(qū)或塊可以實現(xiàn)的。 致謝 這項工作是支持的農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化基金項目。