CN206618447U - 一种基于单片机的农业大棚智能监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于单片机的农业大棚智能监控系统，包括状态监测模块、AT89S51单片机最小系统、智能显示屏、警报单元、通讯模块、接收终端、调控设备单元、存储单元、外信息采集模块、A/D转换模块、开关组、内信息采集模块。该农业大棚智能监控系统的有益效果是通过实时采集农业大棚内空气温度、湿度、光照、土壤温度、土壤水分等环境参数，根据农作物生长需要进行实时智能决策，并自动开启或者关闭指定的环境调节设备。通过该系统的部署实施，可以为农业生态信息自动监测、对设施进行自动控制和智能化管理提供科学依据和有效手段。

Description

一种基于单片机的农业大棚智能监控系统

技术领域

本实用新型涉及智能监控领域，具体为一种基于单片机的农业大棚智能监控系统。

背景技术

近年来，温室大棚种植为提高人们的生活水平带来极大的便利，得到了迅速的推广和应用。种植环境中的温度、湿度、光照度、CO2浓度等环境因子对作物的生产有很大的影响。传统的人工控制方式难以达到科学合理种植的要求，目前国内可以实现上述环境因子自动监控的系统还不多见，而引进国外具有多功能的大型连栋温室控制系统价格昂贵，不适合国情。针对目前大棚发展的趋势，提出了一种大棚智能监控系统的设计，通过实时采集农业大棚内空气温度、湿度、光照、土壤温度、土壤水分等环境参数，根据农作物生长需要进行实时智能决策，并自动开启或者关闭指定的环境调节设备。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对传统的人工控制农业大棚以达到科学合理种植的要求，本实用新型提供了一种基于单片机的农业大棚智能监控系统，对温室环境内的空气温湿度、土壤温湿度、光照、CO2浓度等温室因子进行测量与采集，运用温室环境自动监测软件，并结合温室环境调控设备，有效地进行预警管理，为温室内作物生长提供重要的决策依据。

（二）技术方案

为实现上述农业大棚智能监控目的，本实用新型提供如下技术方案：一种基于单片机的农业大棚智能监控系统，包括状态监测模块、AT89S51单片机最小系统、智能显示屏、警报单元、通讯模块、接收终端、调控设备单元、存储单元、外信息采集模块、A/D转换模块、开关组、内信息采集模块。所述的状态监测模块包括温度传感器、湿度传感器、土壤传感器、光照度传感器、CO2传感器，所述的状态监测模块通过A/D转换模块与单片机双向相连，所述的单片机与智能显示屏双向相连，所述的警报单元与单片机输出端相连，所述的警报单元包括指示灯、语音播报，所述的通讯模块与单片机双向相连，所述的接收终端与通讯模块双向相连，所述的调控设备单元与单片机通过数据485双向相连，所述的存储单元与单片机双向相连，所述的外信息采集模块包括红外传感器和声控传感器，所述红外传感器的输出端与A/D转换的输入端电连接，所述声控传感器的输出端与A/D转换的输入端电连接，所述A/D转换的输出端与开关组的第一开关的输入端电连接，所述A/D转换的输出端与开关组第二开关的输入端电连接，所述的内信息采集模块包括照明模块和摄像头模块，所述的照明模块与开关组第一开关的输出端电连接，所述的摄像头模块与开关组第二开关的输出端电连接。

优选的，所述警报单元包括指示灯和语音播报。

优选的，所述的状态监测模块包括温度传感器、湿度传感器、土壤传感器、光照度传感器、CO2传感器。

优选的，所述单片机为AT89S51。

（三）有益效果

与现有技术相比，本实用新型提供了一种农业大棚智能监控系统，具备以下有益效果：

1、该农业大棚智能监控系统，通过设置了内信息采集单元和外信息采集单元，利用联动的机制，用外信息采集单元控制内信息采集单元，做到了既能有效采集信息又节省资源的目的；

2、该农业大棚智能监控系统，通过设置了状态检测模块，对温室环境内的空气温湿度、土壤温湿度、光照、CO2浓度等温室因子进行测量与采集，能够实时的通过通讯模块向控制终端提供信息并结合温室环境调控设备，有效地进行预警管理，为温室内作物生长提供重要的决策依据。

附图说明

图1为本实用新型系统示意图。

图2为本实用新型的单片机最小系统图。

图3为状态监测模块中传感器信号放大电路图。

图4为本实用新型的 A/D转换模块图。

图5为本实用新型的语音模块图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1所示，一种基于单片机的农业大棚智能监控系统，包括状态监测模块、AT89S51单片机最小系统、智能显示屏、警报单元、通讯模块、接收终端、调控设备单元、存储单元、外信息采集模块、A/D转换模块、开关组、内信息采集模块。所述的状态监测模块包括温度传感器、湿度传感器、土壤传感器、光照度传感器、CO2传感器，所述的状态监测模块通过A/D转换模块与单片机双向相连，所述的单片机与智能显示屏双向相连，所述的警报单元与单片机输出端相连，所述的警报单元包括指示灯、语音播报，所述的通讯模块与单片机双向相连，所述的接收终端与通讯模块双向相连，所述的调控设备单元与单片机通过数据485双向相连，所述的存储单元与单片机双向相连，所述的外信息采集模块包括红外传感器和声控传感器，所述红外传感器的输出端与A/D转换的输入端电连接，所述声控传感器的输出端与A/D转换的输入端电连接，所述A/D转换的输出端与开关组的第一开关的输入端电连接，所述A/D转换的输出端与开关组第二开关的输入端电连接，所述的内信息采集模块包括照明模块和摄像头模块，所述的照明模块与开关组第一开关的输出端电连接，所述的摄像头模块与开关组第二开关的输出端电连接。

如图2所示，单片机的最小系统图，主要由电源、晶振、复位电路组成，复位电路主要由按键、电阻和电容组成，当将按键按下后，便将高电位复位；晶振，晶振电路主要由晶振跟电容构成，为单片机系统提供基准时钟信号。

如图3所示，状态监测模块中传感器信号放大电路图，本实用新型所涉及的传感器信号是将检测到的信息转化为电流信号。所以，必须采用专用的信号放大电路，并且对电路的要求非常严格。基于此要求，所用的三个电极分别是：工作电极(S)、对电极(C)、参考电极(R)。

如图4所示， A/D转换单元,ADC0809芯片与单片机具体连接如图所示。通过相应的读写串口将数据直接传输到单片机。

如图5所示，将WTB031语音芯片与单片机具体连接方式如图所示，该芯片采用SPI通信方式，通过片选CS、数据DATA、时钟CLK实现语音播放。当片选信号为低时，接受单片机发送的数据，先后两次发送一遍8位2进制数据，当校验数据正确后，才能实现语音播放。

使用时，在智能显示屏上设定空气温湿度范围、土壤温湿度范围、光照度范围以及CO2浓度范围。状态监测模块内部的温度传感器、湿度传感器、土壤传感器、光照度传感器、CO2传感器可以采集大棚内的信息。温度传感器可以采集棚内的温度，湿度传感器可以采集棚内的湿度，土壤传感器可以采集土壤的温度和水分含量，当温湿度超过设定范围，单片机会通过数字485通讯控制打开调控设备单元的电动阀，棚内的喷淋系统开启，调节温度和湿度。光照度传感器可以监测棚内照度值，CO2传感器可以监测棚内体浓度值，通过设定合理的光照度与气体浓度来使农作物产量增加，当棚内光照度与气体浓度不符合设定值时，单片机通过数字485通讯控制打开调控设备单元的卷帘和风机改变光照度与气体浓度。在调控设备单元启动时，单片机启动报警单元，并且还将信息通过通讯模块发送到接收终端，让技术人员获取该信息，并记录在存储模块，方便后续查看和处理，双向连接的结构能够使接收终端反过来作用整个装置。温度传感器为电偶传感器，湿度传感器为电阻传感器，土壤传感器可采用MP-508C型传感器。光照度传感器可采用HA2003 光照传感器，采用先进光电转换模块，将光照强度值转化为电压值，再经调理电路将此电压值转换为0～2V或4～20 mA，CO2传感器采用红外二氧化碳传感器。所有传感器均应采用24V供电、通过A/D转换模块数据传输。外信息采集单元采集到声音信息与红外传感信息，可以得到是否有人进入大棚，其中声控传感器采取了声敏电阻，能够在受到声音信号影响时，发出相应的信号，同时红外传感器采集外界的红外信息，了解是否有人接近门口，红外传感器采取了红外探测器，红外探测器是将入射的红外辐射信号转变成电信号输出的器件。红外辐射是波长介于可见光与微波之间的电磁波，人眼察觉不到，要察觉这种辐射的存在并测量其强弱，必须把它转变成可以察觉和测量的其他物理量。一般说来，红外辐射照射物体所引起的任何效应，只要效果可以测量而且足够灵敏，均可用来度量红外辐射的强弱，现代红外探测器所利用的主要是红外热效应和光电效应，可用适当的方法转变成电量，其中A/D转换器可以将得到的信号转换为数字信号，便于控制开关组启动内信息采集单元，其中内信息采集单元的内部的照明模块采取了LED照明，摄像头模块采取了高清摄像机，并且内信息采集单元采集到的信息会传输给单片机，同时存入存储模块便于后续的查看和处理。

综上所述，该农业大棚智能监控系统，通过设置了状态监测模块、单片机、智能显示屏、警报单元、通讯模块、接收终端、调控设备单元、存储单元、外信息采集模块、A/D转换模块、开关组、内信息采集模块，利用各个模块互相联系做到对温室环境内的空气温湿度、土壤温湿度、光照、CO2浓度等温室因子进行测量与采集，并实时的通过通讯模块向控制终端提供信息并结合温室环境调控设备，有效地进行预警管理，为温室内作物生长提供重要的决策依据。而且利用联动的机制，用外信息采集单元控制内信息采集单元，做到了既能有效采集信息又节省资源的目的。

本系统中涉及到的相关模块均为硬件系统模块或者为现有技术中计算机软件程序或协议与硬件相结合的功能模块，该功能模块所涉及到的计算机软件程序或协议的本身均为本领域技术人员公知的技术，其不是本系统的改进之处；本系统的改进为各模块之间的相互作用关系或连接关系，即为对系统的整体的构造进行改进，以解决本系统所要解决的相应技术问题。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.一种基于单片机的农业大棚智能监控系统，其特征在于：包括状态监测模块、AT89S51单片机最小系统、智能显示屏、警报单元、通讯模块、接收终端、调控设备单元、存储单元、外信息采集模块、A/D转换模块、开关组、内信息采集模块；所述的状态监测模块包括温度传感器、湿度传感器、土壤传感器、光照度传感器、CO2传感器，所述的状态监测模块通过A/D转换模块与单片机双向相连，所述的单片机与智能显示屏双向相连，所述的警报单元与单片机输出端相连，所述的警报单元包括指示灯、语音播报，所述的通讯模块与单片机双向相连，所述的接收终端与通讯模块双向相连，所述的调控设备单元与单片机通过数据485双向相连，所述的存储单元与单片机双向相连，所述的外信息采集模块包括红外传感器和声控传感器，所述红外传感器的输出端与A/D转换的输入端电连接，所述声控传感器的输出端与A/D转换的输入端电连接，所述A/D转换的输出端与开关组的第一开关的输入端电连接，所述A/D转换的输出端与开关组第二开关的输入端电连接，所述的内信息采集模块包括照明模块和摄像头模块，所述的照明模块与开关组第一开关的输出端电连接，所述的摄像头模块与开关组第二开关的输出端电连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于单片机的农业大棚智能监控系统，其特征在于：所述警报单元包括指示灯和语音播报。

3.根据权利要求1所述的一种基于单片机的农业大棚智能监控系统，其特征在于：所述的状态监测模块包括温度传感器、湿度传感器、土壤传感器、光照度传感器、CO2传感器。

4.根据权利要求1所述的一种基于单片机的农业大棚智能监控系统，其特征在于：所述的单片机为AT89S51。