基于短信技术的智能沼气池控制系统研究与实现

摘 要：文章研究了沼气池的温度监测控制问题，提出了一种基于短信技术的智能沼气池控制方案，利用STC89C52单片机和多种传感器进行数据采集，设计了智能沼气池温度控制系统。同时，利用GSM模块，结合手机APP，达到对沼气池温度的实时远程管理。该系统实时性好，操作方便，工作稳定，具有较大的市场应用前景。

关键词：单片机；GSM短信模块；沼气池

引言

以农业废弃物和生活垃圾为原料，可产出沼气来提供生活和生产用能，沼渣和沼液可用于农业生产，实现种植、养殖和加工的良性循环，减少环境污染。沼气是通过微生物厌氧发酵产生的，在影响沼气厌氧发酵的条件中温度直接关系到沼气的产出率和综合效益。温度适宜则细菌繁殖旺盛，活力强，厌氧分解和生成甲烷的速度快，产气多。沼气池靠自然温度发酵，屬于常温发酵（10～26℃），温度越高，产气越好，在低于10℃时的产气量微乎其微。因此，开发一套功能完善的智能沼气池温度控制系统，将具有良好的经济效益和社会意义。

文章研究的基于单片机的智能沼气池温度控制系统方案，能够实现温度参数的实时显示，同时充分利用现有的短信网络，完成感知节点与移动终端的数据传输，通过手机软件实现远程控制，更具人性化，可靠性、灵活度更高，利于管理。

1 工作原理

该系统以STC80C52单片机为核心，通过传感器进行数据采集，然后通过单片机处理数据，将采集的数据显示在LCD1602液晶显示模块上，同时利用GSM网络，以短信形式发送给移动终端，实现远程监控。

2 系统总体结构

系统采用模块化设计，由单片机、传感器、控制装置、GSM模块等组成智能监控系统。系统总体方案如图1所示。该监控系统充分利用GSM手机通信模块、温度检测模块和液晶显示模块，实时测量沼气池中的环境参数，测量结果可以通过短信通知工作人员。在参数异常时，可利用短信控制相关设备，直至沼气池中的相关参数恢复正常值。在Android平台上开发的、用于监测数据的APP，实现了智能终端硬件和软件的分离，从而极大地扩展整个系统的功能。

2.1 系统硬件设计

以单片机为控制核心，采用温度测量技术，通信技术，控制技术等技术，以温度传感器DS18B20作为测量元件，构成智能沼气池监测控制系统。

2.2 模块设计

2.2.1 GSM模块

GSM模块采用西门子GONGSI公司的TC35系列模块，其性价比很高，并且已经具有国内的无线电设备入网证。由西门子公司的GSM模块TC35i及其外围电路构成的移动终端，可以很好的完成短消息收发、数据和语音通信。该模块集射频电路和基带于一体，向用户提供标准的AT命令接口，为数据、语音、短消息和传真提供快速、可靠、安全的传输，方便用户的应用开发及设计。由于短消息具有实现简单、通信成本低、保密性好、直接面向用户手机、且不受地域限制等特点，是目前利用最为广泛的通讯方式。在该系统中，将工作人员手机作为接收终端，当沼气池内温度超过或低于预设值时，手机会自动收到一条来自智能系统的报警短信，并对此进行数据反馈，以便实时、可靠、快捷的实现远程控制。

2.2.2 温度检测模块

温度传感器采用了DS18B20，它能够将温度直接转换成数字信号，可以通过一根数据与单片机进行通讯，不需要外加模数转换电路，测量温度范围为-55～-125°C，在-10～85°C范围内，精度为±0.5°C，完全可以满足沼气池的温度要求。

2.2.3 液晶显示模块

人机交互部分由LCD组成，采用的是LCD1602，该点阵的屏显成本相对较低，适用于各类仪器、小型设备的显示领域，通过编程实现三组参数的滚动显示。同时利用单片机的串口连接GSM模块，实现大棚终端与手机的数据交换，并开发手机APP，能够实现远程获取数据和对环境的远程管理。

3 软件设计

在工作人员开机后，系统可以根据已经设定好的温度对沼气池中的温度进行自动调节。首先系统实时监测环境中的温度值，在LCD液晶屏上实时滚动显示，同时也可以进行相应的调节。如当沼气池温度低于设定阈值时，系统开启加热器提高沼气池中的温度，反之则关闭。为了安全起见，当沼气池环境发生剧烈变化时，系统会开启声光报警系统，同时会通过GSM模块向已设定的工作人员发送环境参数及报警信号，以便工作人员能及时采取措施。

4 结束语

文章所设计的智能沼气池控制系统是一个针对北方地区冬季沼气池环境的在线实时监控系统，用来实现对沼气池参数的监测、报警与控制，具有远程控制、测量准确、安全性好、适用性强、交互性好等优点。

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作者简介：叶倩（1985-），女，博士，讲师，主要研究方向：智能控制系统研究。