【導(dǎo)讀】現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要一環(huán)就是對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的一些重要參數(shù)。進行檢測和控制。境測控是實現(xiàn)溫室生產(chǎn)管理自動化、科學(xué)化的基本保證，通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析，以蔬菜大棚為代表的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)設(shè)施在現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著巨大的作用。大棚內(nèi)的溫度、濕度與二氧化碳含量等參數(shù)，直接關(guān)系到蔬菜和水果的生長。昂貴，缺乏與我國氣候特點相適應(yīng)的測控軟件。加了成本，浪費了人力資源，而且很難達到預(yù)期的效果。單片機及各種電子器件性價比的迅速提高，使得這種要求變?yōu)榭赡?。該系統(tǒng)采用傳感器技術(shù)和單片機相結(jié)合，變化和惡劣氣候?qū)ζ溆绊懙膱鏊?。促進生長發(fā)育，防治病蟲害及提高質(zhì)量、產(chǎn)量等為目的。組合儀表，采集現(xiàn)場信息并進行指示、記錄和控制。但這種控制方式的勞動生產(chǎn)率較低，制技術(shù)實現(xiàn)了生產(chǎn)自動化，適合規(guī)?；a(chǎn)，勞動生產(chǎn)率得到提高。良好的生存環(huán)境，以提早或延遲花期，最終將會給我們帶來巨大的經(jīng)濟效益。

　　

【正文】 ,從而實現(xiàn) SOCKET 通信。 (1)建立一個 TCP 通信 : AT*E2IPO=X,“ XXX. XXX. XXX. XXX” ,PORT 建立 SOCKET 連接 ,XXX. XXX. XXX. XXX 為監(jiān)控中心計算機端 IP 地址 ,PORT 為端口號。 (2)接收數(shù)據(jù) : AT*E2IPACT=XX=1時為接收數(shù)據(jù)共享是在局域網(wǎng)中共享的 ,通過Windows 套接字實現(xiàn)的。用戶目前可以使用兩種套接字 ,它們是數(shù)據(jù)報套接字( datagram socket s) 和流式套接字 ( stream socket s)。數(shù)據(jù)報套接字使用用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議 (UDP) ,流式套接字使用傳輸控制協(xié)議 ( TCP)。由于溫度數(shù)據(jù)的共享是隨機訪問的 ,不需要一直訪問數(shù)據(jù) ,所以本文使用 UDP方式。 UDP 典型的通信過程為：在服務(wù)器端一直采集串口的數(shù)據(jù) ,默認情況下每 5 分鐘存入一次數(shù)據(jù)庫中 ,可以隨時讀取當(dāng)前的溫度值和畫出溫度曲線。在客戶端也可以隨時請求服務(wù)器端的數(shù)據(jù) ,以達到溫度數(shù)據(jù)的共享。 河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計論文 25 第 5 章 溫室大棚監(jiān) 測 控制系統(tǒng) 近年來，我國的設(shè)施農(nóng)業(yè)得到了較大的發(fā)展，溫室大棚作為新的農(nóng) 作物種植技術(shù)，已突破了傳統(tǒng)農(nóng)作物種植受地域 、自然環(huán)境、氣候等諸多因素的限制，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有重大意義。而溫室大棚的檢測控制系統(tǒng)是實現(xiàn)其生產(chǎn)自動化、高效化的最關(guān)鍵、最為重要的環(huán)節(jié)。 目前我國的溫室大棚 ，多依靠人工經(jīng)驗進行管理，或以單片機控制的單參數(shù)單回路的較多，自動化程度不高，效率低下，就農(nóng)作物的生長環(huán)境而言，溫度、 濕度、光照、二氧化碳是其最基本的要素，作為檢測控制系統(tǒng)必須能夠?qū)崿F(xiàn)對以上要素的數(shù)據(jù)采集與分析處理，并進行相應(yīng)的控制，以使溫室大棚為農(nóng)作物的生長提供一個良好的環(huán)境。 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)和特點 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu) 溫室大棚檢測控制系統(tǒng)為滿足室內(nèi)環(huán)境檢測的實時性要求，應(yīng)采用多級子系統(tǒng)分布式結(jié)構(gòu)。該系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)包括傳感器子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、信息處理子系統(tǒng)和伺服子系統(tǒng) 4部分。 1. 傳感器子系統(tǒng) 傳感器子系統(tǒng)是檢測控制系統(tǒng)的主要信息來源，它關(guān)系到整個系統(tǒng)檢測，分析加工和控制的可靠性與準確性。傳感器主要包括檢測溫室大棚內(nèi)部溫度的溫度傳感器、檢測室內(nèi)空氣及土壤水分的濕度傳感器、檢測室內(nèi)光照度的光照傳感器、 檢測二氧化碳濃度的二氧化碳濃度傳感器。由于溫室大棚一般構(gòu)造面積較大，傳感器屬定點使用 的一次性儀表，故各類傳感器的使用數(shù)量較多。 2. 數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng) 數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)主要完成對傳感器子系統(tǒng)傳送來的信號進行 A/D 轉(zhuǎn)換和采樣。在檢測控制系統(tǒng)中，為滿足實時性要求，一般應(yīng)選用速度較高，多種采樣觸發(fā)方式，多路采樣保持的多通道數(shù)據(jù)采集卡。為了減輕后級處理工作量，數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)對采得的原始數(shù)據(jù)應(yīng)進行一定程度的預(yù)處理。 3. 信息處理子系統(tǒng) 信息處理子系統(tǒng)是整個系統(tǒng)的核心部分，包括環(huán)境參數(shù)預(yù)設(shè)置、信號處理和控制 3 個部分。環(huán)境參數(shù)預(yù)設(shè)置一方面可將某一時間范圍內(nèi)，農(nóng)作物正常生長對溫河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計論文 26 度、濕度、光照和二氧化碳濃 度的要求進行設(shè)置。另一方面可將作物不同生長期對溫度、濕度、光照和二氧化碳濃度要求進行設(shè)置，進而對其進行數(shù)據(jù)擬合，以確定其在整個生長過程中對上述因素的要求。信號處理實現(xiàn)測量數(shù)據(jù)與本階段環(huán)境參數(shù)值進行比較分析，為控制提供決策依據(jù)，控制部分則由此發(fā)出各種相應(yīng)的控制信號。 4. 伺服子系統(tǒng) 該子系統(tǒng)包括溫度調(diào)節(jié)機構(gòu)，通過對降溫設(shè)備（如濕簾風(fēng)機）、加熱設(shè)備（如熱風(fēng)機）的工作方式及時間的控制以實現(xiàn)對溫度的調(diào)節(jié)功能。濕度調(diào)節(jié)機構(gòu)，通過對溫室天窗、側(cè)窗啟閉部件以及噴霧器的控制以完成對濕度的調(diào)節(jié)。照明機構(gòu)，通過對照明燈的開 或關(guān)，以實現(xiàn)對溫室內(nèi)光照度的調(diào)節(jié)。二氧化碳施放機構(gòu)完成對溫室內(nèi)二氧化碳施放。 主要特點 信號檢測的多元化 本特點指檢測信號有溫度、濕度、光照度、二氧化碳濃度等多種不同類型的信號，并且同一種類型的信號又有若干多個檢測點。 信號檢測的連續(xù)化 系統(tǒng)對溫室內(nèi)多種環(huán)境參數(shù)信息的檢測是一個動態(tài)的連續(xù)過程。由于外界氣候環(huán)境的變化具有很大的隨機性，要實時保持溫室內(nèi)環(huán)境的相對穩(wěn)定，必須對其進行連續(xù)監(jiān)測。 數(shù)據(jù)采集與處理的實時化 為了保證實時地檢測溫室內(nèi)環(huán)境的變化，數(shù)據(jù)采集與處理 要滿足一定的時間限制， 以便能實時做 出評價，采取相應(yīng)的控制措施，抵御自然災(zāi)害的襲擊，預(yù)防意外事故發(fā)生。 系統(tǒng)功能的易擴充性 系統(tǒng)設(shè)計采用面向?qū)ο髾C制和模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，在不需改動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的情況下，容易增加新的模塊，使系統(tǒng)的功能擴充容易、方便。 河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計論文 27 硬件結(jié)構(gòu) 該系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如圖 所示，它由 3 部分組成：（ 1） 信號轉(zhuǎn)換部分。其功能為通過傳感器拾取溫室大棚內(nèi)的溫度、濕度、光照度和二氧化碳濃度信號，以滿足數(shù)據(jù)采集卡對信號的要求； (2)信號采集分析處理和控制部分。其功能為實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集 ,對采集數(shù)據(jù) 進行分析加工處理，輸出相應(yīng)的控制信號； (3)伺服機構(gòu)部分。其功能是執(zhí)行相應(yīng)的控制命令。 圖 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)軟件設(shè)計 控制系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) 整個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖 所示。從圖中可以看出，整個系統(tǒng)軟件由 3 大部分組成： 1 數(shù)據(jù)采集軟件，包括系統(tǒng)的初始化、數(shù)據(jù)采集卡的初始化、數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)傳輸； 2 信號處理和控制軟件。包括信號比較分析、決策控制信息的傳輸。數(shù)據(jù)河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計論文 28 采集和數(shù)據(jù)處理兩部分是互相聯(lián)系的，它們之間用數(shù)據(jù)緩沖區(qū)作為聯(lián)系的紐帶； 3伺服軟件。包括溫度調(diào)節(jié)、濕度調(diào)節(jié)、光照調(diào)節(jié)和二氧化碳施放程序 。 圖 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) 軟件的實現(xiàn) 就一般的數(shù)據(jù)采集卡，一方面隨卡提供的說明書包括了有關(guān)該卡的地址及功能說明，編程及硬件說明，并提供了相應(yīng)的高級語言（常見的有 BASIC、 C 語言）操作例程。另一方面隨卡還提供了一個高級語言庫的原碼程序。這樣整個系統(tǒng)軟件的實現(xiàn)完全可以使用相應(yīng)的高級程序設(shè)計語言通過調(diào)用原碼庫來完成，可以方便、靈活地設(shè)計出用戶界面良好、質(zhì)量優(yōu)良的系統(tǒng)軟件。 河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計論文 29 第 6 章 總 結(jié) 整個設(shè)計報告共分為 6 章，其中第 1 章主要講述了溫室大棚的 一般 概況及工作原理； 第 2章講述了溫室大棚自動控制的 工作原理和硬軟件組成，講述了溫室，第 3 章主要講述了溫室大棚 的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) ， 45 章主要講述了 GPRS 監(jiān)測系統(tǒng) 、監(jiān)測控制系統(tǒng) 及各自的工作原理 。 第 6章為總結(jié)， 這些數(shù)據(jù)都是真實可靠的。 溫室大棚自動控制 系統(tǒng)是近年來逐步發(fā)展起來的一種資源節(jié)約型高效農(nóng)業(yè)發(fā)展技術(shù)，它是在普通日光溫室的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)代化計算機自控技術(shù)、智能傳感技術(shù)等高科技手段發(fā)展起來的。溫室控制主要是根據(jù)外界環(huán)境的溫度、濕度、 CO2，含量、光照以及風(fēng)速、風(fēng)向、雨量等氣候因素，來控制溫室內(nèi)的溫度、濕度、通風(fēng)、光照，創(chuàng)造出適合作物生長的最佳環(huán)境，同時還需 對影響作物生長的各種營養(yǎng)元素進行動態(tài)的配方管理。在這種控制中，溫度、濕度、 C02 含量、光照等被控量之間存在著強烈的相互關(guān)系，某個被控量的改變，會影響到其他被控量的變化 。所以對這些參數(shù)的控制是至關(guān)重要的。 本設(shè)計為一閉環(huán)控制系統(tǒng)，由 89C51 單片機， A/D 轉(zhuǎn)換電路，溫度檢測電路，濕度檢測電路、控制系統(tǒng)組成。溫度檢測電路將檢測到的溫度轉(zhuǎn)換成電壓，該模擬電壓經(jīng) ADC0809 轉(zhuǎn)換后，進入 89C51 單片機，單片機通過比較輸入溫度與設(shè)定溫度來控制風(fēng)扇或電爐驅(qū)動電路，當(dāng)棚內(nèi)溫度在設(shè)定范圍內(nèi)時，單片機不對風(fēng)扇或電爐發(fā)出動作 。實現(xiàn)了對大棚里植物生長溫度及土壤和空氣濕度的檢測，監(jiān)控，并能對超過正常溫度、濕度范圍的狀況進行實時處理，使大棚環(huán)境得到了良好的控制?？偨Y(jié)了溫室環(huán)境控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，分析了現(xiàn)有溫室環(huán)境控制系統(tǒng)存在的不足。溫室環(huán)境控制的目的是把各被控變量 (溫室環(huán)境因子 )，如光照、溫度、濕度、 CO2 濃度等，維持在作物生長發(fā)育要求的范圍內(nèi)，所以本論文還分析了各環(huán)境因子對作物生長發(fā)育的影響以及各環(huán)境因子之間的相互耦合關(guān)系。該設(shè)計還具有對溫度的實時顯示功能，對棚內(nèi)環(huán)境溫度的預(yù)設(shè)功能。 溫室大棚自動控制系統(tǒng)是 配備有溫室環(huán)境控 制系統(tǒng)的資源集約型高效農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，它在調(diào)控溫室內(nèi)小氣候環(huán)境以適應(yīng)作物生長發(fā)育要求的同時，不僅實現(xiàn)了作物的反季節(jié)生產(chǎn)，還提高了作物的質(zhì)量以及作物生產(chǎn)的效率。近年來隨著傳感器技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、智能控制技術(shù)以及生物技術(shù)等高新技術(shù)和手段的飛速發(fā)展，帶來了溫室環(huán)境控制方面的一場革命。溫室環(huán)境控制系統(tǒng)正在不斷吸收相關(guān)領(lǐng)域新的理論和方法，結(jié)合溫室作物種植的特點，不斷創(chuàng)新，逐步完 善。 河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計論文 30 參 考 文 獻 [1] 于海業(yè) . 溫室環(huán)境自動檢測系統(tǒng) .農(nóng)業(yè)工程學(xué)報 ， 1997 [2] 牛皖閩 ，何立新 .溫室控 制系統(tǒng)試驗裝置與系統(tǒng)分析 .齊齊哈爾輕工學(xué)院學(xué)報 ， 1995 [3] 韓冰 , 李芬華 . GPRS技術(shù)在數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用 . 電子技術(shù) , 2021 [4] 周振安 . 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計與實踐 . 北京 ： 地震出版社 , 2021 [6] 鄭鋒 , 王巧芝 , 孫西瑞 . 溫室大棚自動控制系統(tǒng)的設(shè)計 . 農(nóng)機科技與信息 ， 2021 [6] 路康 , 馬斌強 , 劉美琪 , 袁超 . 溫室大棚動態(tài)參數(shù)測試系統(tǒng)的設(shè)計 . 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報 ,2021 [7] 李敏，孟臣 . 溫室大棚計算機測控系統(tǒng)的研制 .計算機與農(nóng)業(yè)， 2021 [8] 丁鎮(zhèn)生 . 傳感器及傳感器技術(shù)應(yīng)用 .北京： 電子工業(yè)出版社， 1998 [9] 何希才 , 薛永毅 . 傳感器及其應(yīng)用實例 . 北京 ： 機械工業(yè)出版社 . 2021 [10] 曹柏榮 , 瞿丹晨 . 溫室大棚中 CO2濃度測量儀 .儀表技術(shù)與傳感器 , 2021 [11] 彭其圣 , 劉松齡 . 單片機溫室大棚種植參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng) . 中南民族大學(xué)學(xué)報 :自然科學(xué)版 , 2021 [12] 周航慈 . 單片機應(yīng)用程序技術(shù) . 北京 ： 北京航空航天大學(xué)出版社 , 2021 [13] 鄭鋒 , 王巧芝 , 孫西瑞 . 溫室大棚自動控制系統(tǒng)的設(shè)計 .農(nóng)機科技與信息 . 2021 河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計論文 31 附錄 主程序流程圖