基于物联网技术的温室自动喷灌系统的设计内容.doc

《基于物联网技术的温室自动喷灌系统的设计内容.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、托普物联网开创智慧农业新时代！基于物联网技术的温室自动喷灌系统的设计摘要：利用物联网的传感器技术实时采集温室环境的空气温湿度、土壤水分和光照度等因子，单片机将数据进行分析处理做出合理的控制决策，控制执行器进行自动喷灌，实现了计算机自动控制，按需、按期和按量喷灌。系统主要由温室环境信息采集模块、单片机AT89c52模块和控制模块组成，采集模块包括光照度传感器2Du6硅光电池、土壤水分传感器TDR一3和空气温湿度传感器LTM一8901。本系统环保节能、节水、省力，具有很好的实用性和推广性。关键词：温室自动喷灌系统；节水；温度；湿度O引言

2、灌溉是影响温室生产效益的重要因素。在温室采用微灌控制的情况下，温室作物对水分的需求达到最理想的状态，以有限的、节约的和精确的供水量最大化地提高了水资源的利用率，并且合理地调控了温室作物生长环境小气候，既节约了水资源，又保证了作物的增产增收，同时也保护了生态环境¨o。而目前我国大面积温室大棚仍然采用传统的大水漫灌，其水分利用率仅20％～30％，植物根系只有40％～50％的时间处于其理想的水、气组合条件下L2J。此外，土壤板结、养分流失、灌水量大和肥料用量高是长期沿用畦灌与沟灌等传统灌溉方式造成的严重后果。再者，传统灌溉方式也会导致温室

3、环境的高温与高湿状态，进而产生病虫害∞j，制约了温室作物产量和质量的提高。近几年，微灌技术在我国得到了大面积的推广应用，不仅节约水资源，而且可以为农业发展提供最优服务HJ。所以，在温室大棚中大力推广现代节水灌溉技术，可以科学有效地控制土壤水分含量，进行合理调度，做到计划用水和优化配水。采用先进灌溉方式，按时按量地对温室作物进行灌溉，一方面可以提高作物产量，提升作物品质；另一方面可以使水的利用率保持在90％以上的节水状态下¨。喷灌是最早也是最为普遍的一种节水灌溉方式，这种方式可以很高效地为植物正常生长提供必要的水分。它能够调节温室小气

4、候，增加空气湿度，降低空气温度。实践表明，喷灌比地面灌溉可提高15％～25％的作物产量M托普物联网开创智慧农业新时代！J。目前，我国温室节水喷灌系统自动化程度还较低，国内还没有成型的自动控制喷灌系统，基本还是人工灌溉或通过手动阀门来操作。本文针对这一现状设计了温室自动喷灌检测控制系统。该系统通过对空气温湿度和土壤湿度的实时监测，实现了对温室作物用水适时和适量的控制。1温室自动喷灌系统整体构架设计该系统主要由温室大棚环境信息采集模块、单片机AT89c52模块和控制模块组成。采集模块包括光照度传感器2Du6硅光电池、土壤水分传感器TDR

5、一3和空气温湿度传感器LTM一8901。光照度传感器采用硅光电池2Du6作为光电传感器器件，土壤水分传感器采用锦州阳光科技发展有限公司设计开发的TDR一3。这两类传感器输出都是模拟量，所以需要经信号调理电路及A／D转换等预处理后传输给单片机AT89c52。温室环境空气温度与湿度的采集采用温湿度一体数字式传感器SHT71，直接输出数字量给单片机AT89C52。控制模块主要由光电耦合器、继电器和执行器组成，总体结构如图1所示。2信号采集系统2．1光照度采集模块在温室环境中，光照度是植物健康生长的重要能源因素，直接影响植物的生长、发育过程

6、、产量和果实品质。另外，光照度也影响地表与大气的物质与能量交换，即与土壤水分含量有着密切关系，在节水灌溉中是一个重要的数据信息。所以，在设施农业中光照度的检测和监测工作越来越得到重视。系统采用硅光电池2Du6作为光电传感器件，将该器件的短路电流信号对此进行放大到0～5V，经模数转换模块送给单片机AT89C52。由于硅光电池的短路特性随光照强度是线性变化的，光电池在不同照度下的内阻也不同，因而应选取适当的外接负载近似地满足“短路”条件。A／D转换器只能够接受电压信号，因此在硅光电池2Du6和单片机AT89c52之间需要一个电流电压转换

7、电路。这个电流转换电压模块使用的是放大器0P777，其电路图如图2所示。托普物联网开创智慧农业新时代！托普物联网开创智慧农业新时代！2．2土壤水分采集模块节水自动喷灌系统中，土壤湿度的检测是至关重要的，此信号的准确与否直接关系到节水程度和自动化程度。在作物生长期内，需要及时准确地获取土壤湿度数据，计算机实时地将这些数据进行处理分析，并结合温室中光照度和空气温湿度的数据，最终做出精确灌溉决策，以达到维持土壤适中的湿度以及节水的目的。土壤湿度的增减过程受温室环境中的因素影响，环境中的气候因素均是天天在变化的，因此土壤水分的变化过程需要进

8、行实时监测，通过对土壤水分的变化进行监测，计算机可以分析土壤水分变化的影响主因，进而预测土壤水分变化，保证了精确与准确地进行自动节水灌溉。TDR一3土壤水分传感器可测量土壤水分的体积百分比，与土壤本身的机理无关，是目前国际上最流行的土