農業溫室大棚監控系統的整體設計方案（包括軟硬件實現）

技術發展現狀：

現代溫室中常見的能自動控制的調控機構有:頂部通風窗、側面通風窗、外遮陽簾幕、內遮陽簾幕、軸流通風機、降溫濕簾、人工補光燈、二氧化碳施肥器、加熱設備、噴霧系統及熏蒸設備。控制器綜合調節各個機構，使系統在運行中節約能源的同時保證室內氣候滿足植物生長需求。使用的控制器可以有很多選擇，如單片機、工控機、PLC、通用PC機等。控制器之間可以通過局域網或現場總線進行信息交換。國內外研究學者對控制系統和控制算法做了大量的研究。

我國溫室產業起步比較晚。自70年代末起，我國先后從日本、美國、荷蘭和保加利亞等國引進了40套左右的現代化溫室成套設備。雖然這些溫室技術領先、設備先進，但在我國的使用過程中還存在較嚴重問題，主要有以下幾點:引進價格高，運行經濟效益差;技術要求過高，要求經營者既要懂農業技術，熟悉英文，還要掌握電腦操作和機械運營和維護;運營模式沒有與中國的實際結合起來，不適合于我國的氣候特征。所以，研究開發符合我國國情、產生明顯經濟效益并適用于大范圍推廣應用的自動控制溫室系統己經迫在眉睫。基于以上的種種原因，我國的農業工程技術人員在吸收發達國家高科技溫室生產技術的基礎上，進行了溫室中溫度、濕度、光照等單因子控制技術的研究，并逐步推出既適宜我國經濟發展水平又能滿足不同生態氣候條件要求的溫室控制系統。

二、需求分析

2.1 功能要求

圖1 系統架構

用戶可以通過上位機軟件、手機短信，查詢大棚溫度、濕度和水位并控制大棚薄膜、排風口、進出水閥、加熱器的打開與關閉。主控器將溫度、濕度和水位等信息發送至上位機軟件或用戶手機。也可將溫度和水位調整至設定值,實現閉環控制，從而實現了對農業大棚的高效管理、對自然資源的高效利用。用戶也可以通過網址訪問大棚的情況，通過網絡來對大棚實施監控。

網絡部分我們將使用AT32UC3A0512片內集成的10/100 Mbps的以太網MAC接口來實現網絡的監控。初步方案，我們將網絡的數據單獨用一個單片機來實現，再通過UART來實現個模塊間的數據的交互。不過在不影響主控單片機的反應速率和執行效率下，我們會盡量把網絡部分和主控部分集成在一塊單片機內，以此來降低產品的成本與功耗。