基于物联网技术的温室大棚控制系统设计

杨国庆

摘 要：随着物联网技术的普及和应用，AT89S52单片机已经成为温室大棚技术控制系统中的核心。AT89S52单片机主要的结构是以主从或者双单片机为主，负责数据采集、转化以及防御系统的工作，进而获取温室大棚的温度、湿度、土壤成分、CO2的浓度以及光照等方面的数据。而单片机的显示输出数据，通过控制灌溉系统、照明系统、温度控制系统等调节温室大棚的温度、湿度以及光照等。

关键词：物联网技术；温室大棚；系统性能

中图分类号：TP391.44 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）30-0079-02

1 概 述

在物联网技术迅猛发展的时代，新的技术越来越快地应用到各个行业生产活动中，温室大棚控制系统的优化设计也离不开物联网技术的支撑。物联网技术能够将温室大棚中不同的结构联系起来，而联系不同的结构则需要现代网络通信方式（Internet of things）作为中介技术。

从根本上来讲，网联网就是将不同的物体（包括硬件和软件）相联系的一个综合的网络系统。在农业温室大棚系统中，物联网的应用省去了人工劳动，在系统内的物体可通过物联网技术互相连接起来。

2 基于物联网的温室大棚控制系统的设计策略

从生产的角度来讲，新技术的应用主要是为了提高生产效率。但农业生产与现代科学技术相结合还要考虑到技术应用的成本。因此，应用物联网技术设计温室大棚控制系统要考虑到技术应用成本以及温室大棚控制系统的高效性能。基于各种因素考虑，设计策略如下：

MSP430主控制器在总体上将温室大棚控制系统的各个结构板块联结，提升控制系统的性能。MSP430主控制器在基础上能够协调各方，从全局上控制各个分系统的运转。在数据信息的搜集和处理技术上，系统内部设计A/D生成技术进行数据管理和信息处理，温室大棚各个分系统能够在一个共同的主控制器指令下进行分工合作，共同完成各个板块的任务。外部数据SWTR系统将系统内容的数据信息进行整理，建立系统数据信息管理库。

在此基础上，外部数据SWTR系统能够提取数据信息管理库中的各项信息参数，调节温度控制系统（比如加热炉）、风力控制系统（风机）、灌溉系统（如喷灌或者滴管技术）以及照明系统（日光灯、荧光灯）等，此外，外部数据SWTR系统还能够发出名利命令，控制各个分系统，这就能够最及时地反应温室大棚内部的各项数据情况，而且能够及时优化温室大棚内部的环境，提升农作物的生长速率，改善农作物的生长环境，使农作物的成活率更高，最终提高农作物的产量。在这个设计策略中，设计理念是提升系统反应的速度，提高温室大棚控制系统的运作速率。从这个角度来讲，我们要提高显示器的反应速度，而MSP430主控制器能够在总体上控制液晶显示器，也就是说，当MSP430控制温度控制系统（比如加热炉）、风力控制系统（风机）、灌溉系统（如喷灌或者滴管技术）以及照明系统（日光灯、荧光灯）等等主要系统时，将这一系列系统的数据传输到液晶显示器上，并且能够以最快速度将数据显示出来，然后有进行数据整理工作，这个过程中，从数九信息搜集到显示的时间大大缩短，系统的反应速度大大提高。在系统终端，可以设置4个端口，设置这4个端口主要目的是拓宽数据信息的传输渠道，MSP430主控制器能够运用A/D生成技术将4个端口形成一个封闭的循环通道，数据信息在这个通道内快速地生成。在系统调节板块，我们运用TGS4160智能传感器搜集温室大棚CO2浓度信息。这个设计策略在技术上能够充分利用物联网信息的性能，最大限度地提升温室大棚控制系统的总体性能。控制系统设计策略结构，如图1所示。

3 温室大棚控制系统设计策略分析

3.1 系统优化技术分析

从技术优化的层面来分析，温室大棚控制系统的性能需要优化不同的结构系统。上文分析的设计策略是基于物联网控制技术的特点以及现代农业发展的规律进行阐述的。就系统优化技术来说，AT89S52单片机作为温室大棚控制系统的基础，基于物联网技术的温室大棚控制系统的核心控制器则是MSP430单片机，温室大棚的关键控制技术则是改进版AT89S52单片机，运用改进版单片机技术有一个最大的优点就是性能高，功能消耗比较少，运行成本也比较低。温室大棚控制系统基于物联网优化技术将不同的结构有效的联系起来，提高整个系统的总体性能。

3.2 传感器技术性能分析

从传感器技术优化的角度分析，温室大棚控制系统总体上都改进了传感器技术的性能，提高了数据检测的精度。比如，温室大棚的控制系统采用数字化传感器技术，一般是运用SHT10智能化温度和湿度控制传感器对温室大棚控制系统进行检测。SHT10传感器技术能够将控制技术最优化，优化温室大棚内部的环境，及时地将数据进行优化整合。设计策略采用多向控制传感技术，TMP275是传感器的核心，它能够实时监控温室大棚内部的空气湿度以及土壤水分，保证农作物能够吸收到充足的水分，同时也能调节空气的温度和湿度。

3.3 系统性能分析

通过系统优化技术分析，发现物联网技术的应用在一定程度上提升了温室大棚控制系统的性能。就传感器技术而言，温室大棚控制系统结合了现代物联网技术的理念，因为DS18B20传感器技术搜集温室大棚内部的数据信息，它减少了控制板块的边缘组件，快速传输检测到的数据信息，减去了部分转化环节。但是它忽略了温室大棚控制系统的总体调节功能，不能有效地将整体的数据进行调节。从总体性能分析，每个设计策略都提高了系统性能，都有各自的特点。

4 温室大棚控制系统设计程序分析

本文所分析的温室大棚控制系统主要是以现代传感器和控制器技术为依托。温室大棚控制系统的电路图，如图2所示，以及流程图，如图3所示的系统主要程序是以传感器、控制器、通信系统以及下位机构成，下位机连接主控制器，与控制器和传感器形成闭路系统，互相联通。如图3所示，传感器进行数据检测并搜集数据，最终将数据传输到单片机。单片机作为控制器的主要仪器，分析传感器传输的数据，并进行筛选，对于不符合要求的数据则继续检测下一类数据。比如，单片机在最开始时检测湿度传感器的数据，如果数据符合要求（Y），则分析土壤湿度传感器的数据；如果不符合要求（N），则分析空气温度传感器的数据，并且进入温度控制器系统，调节温度控制器的温度，以使空气温度和湿度带到合适的范围。主系统程序就是以这样的原理进行工作，使温室大棚内部的环境达到最佳。

5 结 语

本文分析基于物联网技术的温室大棚控制系统设计策略原理以及特点，旨在提升温室大棚控制系统的总体性能。虽然不同的优化策略都有优缺点，但是它们提高了系统运转效率。不论是AT89S52单片机技术还是MSP430单片机技术，它们都能在总体上调控各个系统的运转。此外，不同的传感器技术也优化了温度控制系统 、风力控制系统、灌溉系统以及照明系统的性能。

参考文献：

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