基于单片机的大棚智能节水灌溉系统设计

基于单片机的大棚智能节水灌溉系统设计

大棚智能节水灌溉系统设计采用AT89C51单片机为信息处理核心，系统主要由土壤湿度传感器、空气温度传感器、空气湿度传感器、液晶显示电路和故障报警电路等组成。系统在进行智能灌溉的同时，还能调节大棚内空气的湿度和温度。经过测试，该系统可以在无人的情况下实现智能节能，并根据作物的需要进行适时、有效的灌溉，并有效的调节大棚内的湿度和温度，做到定时喷洒农药。

标签：AT89C51单片机；节水灌溉；控制系统

随着农业现代化的发展，智能节水灌溉的需求越来越大[1]，然而，智能灌溉由于成本等因素发展缓慢[2]。本设计通过对大棚内土壤湿度的控制和大棚内空气温度和湿度分析，设计了一个简单经济实用的智能灌溉系统。

1 系统总体设计

系统总原理方框图如图1所示。硬件电路包括了传感器电路、单片机数据处理电路、液晶显示电路，继电器电磁阀电路，农药喷洒电路。首先，数据采样电路将土壤湿度传感器采集到的数据通过A/D转换后，将信息传递给单片机，然后单片机将测量的数据通过处理后在液晶显示屏上反应出来，同时控制电路将根据指令完成操作。

2 硬件部分设计

（1）系统主电路布局。该设计包括DH11温湿度电路，LED显示电路，晶振电路，继电器电池阀驱动电路，继电器风扇驱动电路，DH11温度湿度电路将土壤湿度通过A/D转换将数据传输给单片机主芯片，然后，单片机主芯片首先对数据做出判断，然后会分别对各个下属电路做出指示，LED电路的作用是显示工作的状态，农药喷洒系统的作用是定时定量喷洒农药。（2）DH11温度传感器电路设计。温度传感器采用DH11温湿度传感器，由于传感器的电阻较小，通电作用下，很容易被烧坏[3]，故此电路会选择串联一个电阻值较大的电阻，该电路中串联的电阻选择的是R3=43K的电阻来保护传感器。（3）DH11湿度传感器电路设计。土壤湿度传感器采用DH11，和温度传感器一样，R2的作用是保护传感器不被烧坏，这里R2取47K，3端口用不到，故此悬空。（4）继电器风扇驱动电路。当大棚中的空气湿度比设定好的温度高时，温度传感器将接受到的信号经过A/D转化后传输给单片机，单片机会调用散热子程序，完成三极管导通，使的继电器闭合，开启散热功能，当温度降到设定温度时，风扇就会停止转动，散热就会结束[4]。同样的，当空气湿度高于设定湿度时，电风扇会转动降低湿度，当湿度低于设定湿度时，电扇就会停止转动，散湿结束。

3 系统软件设计

3.1 系统主程序流程图

智能化灌溉系统的设计与实现

智能化灌溉系统的设计与实现 O 引言 我国农业用水量约占总用水量的80%左右，由于农业灌溉效率普遍低下，水的利用率仅为45%，而水资源利用率高的国家已达70%～80%，因而，解决农业灌溉用水的问题，对于缓解水资源的紧缺是非常重要的。我们的智能灌溉系统在这种背景下应运而生了。智能灌溉系统不仅可以提高源利用率，缓解水资源日趋紧张的矛盾，还可以增加农作物的产量，降低农产品的成本。基于传感器技术的智能灌溉系统是我国发展高效农业和精细农业的必由之路。智能灌溉系统涉及到传感器技术、自动控制技术、计算机技术、无线通信技术等多种高新技术，这些新技术的应用使我国的农业由传统的劳动密集型向技术密集型转变奠定了重要的基础。 我国北方各省水资源缺乏，然而多年来使用传统方式为植株浇水不仅效率低、成本高而且浪费十分来重。对于大面积种植的棉田实现精准灌溉，不仅可以提高源利用率，缓解水资源日趋紧张的矛盾，还可以增加农作物的产量，降低生产的成本。 由传统的充分灌溉向非充分灌溉发展，对灌区用水进行监测预报，实际动态管理。采用传感器来监测土壤的墒情，实现灌溉管理的自动化。高效农业和精细农业要求我们必须提高水资源的利用率。要真正实现水资源的高效，仅凭单项节水灌溉技术是不可能解决的。必须将水源开发、输配水、灌水技术和降雨、蒸发、土壤墒情以及农作物需水规律等方面做统一考虑。做到降雨、灌溉水、土壤水和地下水联合调用，实现按期、按需、按量自动供水。如何利用有限的水资源，走“节水农业”已经成为农业生产获得最佳的效益和持续稳定发展的增长点。因此使用自来水发电的智能灌溉系统，控制喷灌和微灌系统，能有效地减少田间灌水过程中的渗漏和蒸发损失。现有的灌溉系统都要外接电源，存在一定的安全隐患且较麻烦。本系统可在无供电条件的地区使用，其最大优点为节水、节能、节约劳动力。 1 设计目标与实现方案描述 针对现有的智能化灌溉系统都需要外加电源供电，存在一定安全隐患，而且现有的自动灌溉装置的程序一般固化在系统的程序存储器内，只能简单地设置灌溉时间及循环时间，不能灵活根据季节不同自动调节等缺点，该系统将小型直流发电机接上风叶至于密封特制的盒子中，用水流带动风叶旋转来发电，再将电能储存到蓄电池中以给监控电路和电磁阀供电。该装置是以湿敏电阻和光敏电阻检测信号，自来水发电用作供电的一种无需外接电源的自动灌溉装置。该装置监控电路由信号采集部分，灌溉控制部分，电源部分，执行部分4部分组成。如图1所示。 1．1 信号采集部分 1．1．1 土壤湿度检测 采用硅湿敏电阻作为检测土壤湿度的传感器，它在25℃时响应时间小于5 s，检测土壤含水量范围为O～100％。 当湿敏传感器插入土壤时，由于土壤含水量不同，使得湿敏传感器的阻值也不同。通过湿敏电阻和IC1NE555判断湿度强弱，如果是土壤较干燥，湿敏电阻阻值较大，NE555翻转，输出高电平(约为电源电压)。 调整时，将湿敏电阻插入水内，调Rp1使NE555的3脚输出为12 V，然后将湿敏电阻从水中取出并擦干，调Rp1使输出0 V，这样反复调节多次即可达到要求。 1．1．2 日光强弱检测 通过光敏电阻和NE555判断光线是否强烈，如果是中午光线较强烈，IC2 NE555的3脚输

花卉大棚喷灌系统设计方案图纸

大棚建设布置图 根据以上布局平整土地,可建成6m*30m标准大棚120栋/2008年12月10日1

药肥池长 2M×宽3M×深2M 水泵 ∮63(2寸)进口叠片式过滤器 清水池长 4M×宽6M×深2M 接甲方预留∮63(2寸)外螺纹接口 设计说明 1.该设计中，采用进口叠片式过滤器，以保证该喷灌系统长期可靠的运行； 2. 该设计中，所选择的水泵扬程32M，流量为25M /H，功率为4KW； 图例说明 PVC-U管 一级叠片式过滤器二级叠片式过滤器法兰盘 水泵启动控制柜 水流方向 3.该设计中，首部系统管理房建设规格为内空3M×3M，并且配置380V、 4KW电源,共设置两台水泵,一用一备； 4.该设计中，建设方须预留∮63(2寸)外螺纹水池进水口； 5.未尽事宜，严格按照施工规范执行。 PVC-U球阀压力表设计 单位云南大丰田现代农业 科技工程有限公司 建设单位 建设项目喷灌工程 设计郭豪审核张勇大棚内喷灌系统设计号比例1:1000 制图杜义波专业负责廖招永审定 校对 赵越超 郭豪 首部系统设计安装图图别施工日期 图号 2 3

∮20PE管∮20PE管 ∮20PVC-U球阀 ∮32PVC-U主管或∮63PVC-U主管 PE管安装示意图 设计说明： 1、该设计中，选用灌溉专用的PVC-U管,该管道承压1.0MPa,安装时 埋设在40CM深的管道沟内； 2、该设计中，30M长区域微喷头在PE管上的安装间距为3M，温室棚 ∮20PVC-U管喷头安装示意图 头的两个喷头安装位置距离棚头均为1.5M； 3、该设计中，选用国产旋转式喷洒微喷头，并配套止漏阀及吊挂毛 图例说明 管，该微喷头有效喷射半径为3M-3.5M，流量105L/H，正常工作压力0.2-0.3MPa； 4、该设计中，未标注尺寸单位均为M； 5、未尽事宜，严格按照有关施工规范执行。 PVC-U管 PE管 3 建设单位 郭豪 校对 专业负责廖招永 制图杜义波审定赵越超 建设项目 设计 单位 云南大丰田现代农业 科技工程有限公司 设计郭豪审核张勇设计号 图别施工日期 图号 大棚内喷灌系统 设计安装图 喷灌工程 比例1:1000

智能温室大棚整体控制设计报告

智能温室大棚整体控制设计报告设计人员：

目录 一、智能温室大棚简介 (3) 二、智能温室大棚结构设计 (3) 一、温室结构设计 (3) 1.温室结构布局 (3) 2.温室覆盖材料 (3) 3.温室的通风 (4) 二、温室运行机构 (4) 1.电力系统 (4) 2.降温增湿系统 (4) 3.遮阳系统 (4) 4.增温系统 (4) 5.浇灌系统 (4) 三、智能温室大棚控制系统 (5) 一、控制系统的主要构成 (5) 1、传感器 (5) 2、控制器 (5) 3、执行器件 (6) 4、上位机 (6) 二、具体控制过程 (6)

一、智能温室大棚简介 智能温室也称作自动化温室，是指由计算机控制温室内的执行器件来改善温室内的环境，营造适合农作物生长的环境。温室内的主要系统主要有可移动天窗、遮阳系统、保温系统、升温系统、降温系统、浇灌系统、移动苗床等自动化设施系统。 智能温室的控制一般有信号采集系统、中心计算机和控制系统三大部分组成。 二、智能温室大棚结构设计 一、温室结构设计 首先应进行温室建筑布局、形式、尺寸等方面设计,应考虑结构、机械、覆盖与支撑材料、荷载、通风、保温、给排水以及环境调控设备等多种因素,同时还应该考虑本地的地理气候条件,充分利用自然资源,力图降低制造成本和运行费用。 其结构框架设计的基本特点 1.温室结构布局尽量采用南北栋方式建筑可使太阳直射光 平均日总量透过率最高。 2.温室覆盖材料温室材料透光率对温室的光照总量有着重 要影响,可采用浮法玻璃其透光率可达90%以上。亦可采用超 长塑料薄膜(阳光穿透率85%)为覆盖材料。但其耐用性不高。 PC塑料板在造价、使用年限、透光率等方面是一个不错的选

温室大棚方案设计说明

温室大棚方案设计 一、方案概述 根据自贡的气候温度（年平均气温17.5℃至18.0℃）、湿度、日照（年日照1150至1200小时）等自然因素、建造成本并兼顾作物的生长需要，采用连栋96型文洛式（Venlo）玻璃温室方案。 Venlo型温室来源于荷兰，是一种小屋面玻璃温室，这种类型的温室得到了世界的认可，成为世界上应用最广、使用数量最多的玻璃温室类型，它具有构件截面小、安装简单、透光率高、密封性好、通风面积大等特点。 温室主体结构安装为装配式（无焊接）及专用铝合金型材（符合GB 5237-2008），骨架及各种连接件均经热浸镀锌防腐蚀处理。 覆盖材料为浮法玻璃，透光率90%-92%，热传递效率3%，正常使用寿命≥15年，抗结露，适合于南方种植温室、展览温室和科研用温室。 另外温室还配置：外遮阳系统、内保温遮荫系统、喷灌系统、计算机控制系统、供水系统、补光/补气系统、降温/加温设备、配电系统、循环通风系统等。 图样： 二、主要技术参数 1、连栋温室规格尺寸 温室跨度 9.6m×4跨，采用一跨三（尖顶）屋面；开间 4.0m，共10个开间，屋面倾斜角21°。 2、温室排列方式及面积 （1）温室东西向排跨，屋脊走向为南北向(南北向排开间) （2）连栋长：9.6m×4=38.4m 开间长：4m×10开间=40m （3）总面积：38.4m×40m=1536m2 3、温室性能指标 （1）抗风载荷：≤0.45KN/m2； （2）抗雪载荷：≤0.30KN/m2； （3）最大排雨量：110 mm/h； （4）电参数：220V/380V，50Hz； （5）温室主体骨架寿命（正常使用）：≥15年。 4、其它主要参数 （1）温室基础及室内地面 基础钢筋混凝土结构，钢筋I、II级，混凝土C20。基础埋深0.8m。顶面标高0.5m，采用两端排水，其余地面夯实铺地布，提供给水、排水系统。排水管采用PVC110。 （2）温室主体骨架 温室主体物料采用国产优质热镀锌碳素结构钢，温室钢柱和侧面梁截面尺寸为100×60×3mm、80×40×2.5mm、50×30×2mm的热镀锌矩形管，立柱底板采用10mm厚的钢板。桁架截面尺寸为50×50×2mm，天沟采用2.5mm厚，冷弯热镀锌钢板用于排水。温室钢材均按行业标准配备，骨架及各种连接件均经热浸镀锌防腐蚀处理。 （3）温室门 为方便温室日常使用和操作管理，在温室东侧及隔断处设一套铝合金推拉门，在东门内设一缓冲间，防止开门时冷气进入，温室每个隔间设一扇铝合金门。 （4）覆盖材料

智能节水灌溉系统的设计原理及使用方法

智能节水灌溉系统的设计原理及使用方法 智能节水灌溉系统也叫智能农业物联网精细农业自控系统，是托普云农物联网为保证农业作物需水量的前提下，实现节约用水而提出的一整套解决方案。智能节水灌溉系统简单的说就是农业灌溉不需要人的控制，系统能自动感测到什么时候需要灌溉，灌溉多长时间；智能节水灌溉系统可以自动开启灌溉，也可以自动关闭灌溉；可以实现土壤太干时增大喷灌量，太湿时减少喷灌量。 一、智能节水灌溉系统的功能设计 智能节水灌溉系统要实现上述功能就要充分利用可编程控制器的控制作用。系统要实现自动感测土壤湿度的功能必须要有土壤湿度传感器。要实现灌溉水量的多与少的调节，必须要有变频器。在可编程控制器内预先设定50%—60%RH为标准湿度，传感器采集的湿度模拟信号经A/D模块转换成数字信号。 针对灌溉水利用系数较低,文中提出一种基于嵌入式智能灌溉控制系统。依托无线传感器网络采集灌区作物需水信息,汇聚到网关节点发送给主控中心,中心主机根据信息确定灌溉状态并计算灌水量,控制灌溉设备工作实现智能灌溉;依托Internet管理员有权对系统远程管理,满足了规模化灌溉的需求。根据示范区观测,灌溉水利用系数由原来的0.6提高到0.9。系统结合了无线传感、计算和网络通信技术,解决了精确农业亟待解决的关键技术问题。 智能节水灌溉系统涉及到传感器技术、自动控制技术、计算机技术、无线通信技术等多种高新技术，这些新技术的应用使我国的农业由传统的劳动密集型向

技术密集型转变奠定了重要的基础。 智能节水灌溉系统可以根据植物和土壤种类，光照数量来优化用水量，还可以在雨後监控土壤的湿度。有研究现实，和传统灌溉系统相比，智能节水灌溉系统的成本差不多，却可节水16%到30%。加州出台的新法案要求2012年起新公司必须使用智能节水灌溉系统。 二、智能节水灌溉系统的设计背景 灌溉造成水资源大量浪费 美国每年浪费掉的水资源高达8,520亿升，而若安装一种智能节水灌溉系统则可有效地控制水流量，达到节水目的。HydroPoint公司负责可持续领域业务的Chris Spain援引美国用水工程协会的报告称，美国住宅区和商业区的草坪、植物灌溉用水浪费了30%到300%。 水资源被浪费的原因是技术不行，美国有4,500万个仅是安有简易计时器的灌溉系统，们在时间控制上还可以，但精准度不高。Spain称，城市灌溉系统占城市用水的58%，这些被浪费的水资源每年生产54.4万吨温室气体。 在中国农业用水量约占总用水量的80%左右，由于农业灌溉效率普遍低下，水的利用率仅为45%，而水资源利用率高的国家已达70%～80%，因而，解决农业灌溉用水的问题，对于缓解水资源的紧缺是非常重要的。我们的智能节水灌溉系统在这种背景下应运而生了。 不仅美国，英国也开始关注节水问题。英国节能信托基金会和能源部警告，随着越来越多的家庭开始节约能源，使用热水可能会超过取暖成为制造二氧化碳的主要途径。 三、智能节水灌溉系统工作原理 灌溉系统工作时，湿度传感器采集土壤里的干湿度信号，检测到的湿度信号

温室灌溉设计

某市郊有20个日光温室大棚，规格为东西长80m，南北跨度8m，所在的地方地形平整，多年平均降雨量250mm，多年平均蒸发量1500mm。温室内种植黄瓜，每个温室内畦长75m,宽1m，共有6个畦，每畦种植两行黄瓜，，东西株距为0.33m。 其温室群的中间地带有一口水井，出水量为50m3/h，动水位为20米 1、基本资料 ①地形面积 该园东西长200米，南北长120米，约36亩 ②土壤质地 :该地块土壤主要为壤土，土壤容重约为1.38 g/cm3,田间持水量约为23.2 %（重量）。根据蔬菜的水分需求特征和管理要求土壤适宜含水率的上限取田间持水量的95 %。 ③气象资料 该地区属温带大陆性季风气候,冬季寒冷,春季多风干旱,夏季多雨,秋季凉爽少雨，是暖温带与中温带，半干旱与半湿润的过渡地带。特点是春季干旱多风；夏季热，雨季多有冰雹，有时出现伏旱；秋季凉爽少雨；冬季寒冷干燥，多风少雪。一年四季分明，昼夜温差大，无霜期短，年无霜期平原区为152～175天,冻土1m 左右。陆面蒸发量250 mm/年,水面蒸发量1500 mm/年，多年平均气温8.5 ℃，最高气温39℃,最低气温-27.3 ℃,最热的七月份平均气温23.1 ℃，最冷的一月份平均气温-8.8℃，年日照时数为3120.8 h，光资源比较丰富。多年平均降水量为493.0 mm。降水量时空分布不均，6～8月降水量占全年降水量的72％，年际变化大，最多年份为747.1 mm，最少年份为274 mm。 ④种植情况 项目地块温室和大棚内主要种植黄瓜，东西种植，株距0.33m,行距0.5m ⑤水源状况 目前温室群中间水源井1眼,出水量可达50 m3/h，可为该地块提供灌溉水源。2、温室蔬菜滴灌工程设计 （1）灌溉系统设计参数 灌溉设计日耗水强度I=5mm/d 土壤湿润比P：黄瓜滴灌取P=70% 灌溉水的有效利用系数η=0.90

温室大棚控制系统-设计报告详解

哈尔滨师范大学 物联网感知综合课程设计报告 题目：温室大棚控制系统 年级： 2013级专业：物联网工程姓名：高英亮袁昊慈指导教师：李世明杜军

温室大棚控制系统 高英亮、袁昊慈 摘要中国农业的发展必须走现代化农业这条道路，随着国民经济的迅速增长，农业的研究和应用技术越来越受到重视，特别是温室大棚已经成为高效农业的一个重要组成部分。现代化农业生产中的重要一环就是对农业生产环境的一些重要参数进行检测和控制。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素，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、单片机模块和控制模块组成，采集模块包括光照度传感器和空气温湿度传感器。该系统采用传感器技术和单片机相结合，由上位机和下位机( 都用单片机实现) 构成，采用接口进行通讯，实现温室大棚自动化控制。本系统环保节能、节水、省力，具有很好的实用性和推广性。 1 引言 中国农业的发展必须走现代化农业这条道路，随着国民经济的迅速增长，农业的研究和应用技术越来越受到重视，特别是温室大棚已经成为高效农业的一个重要组成部分。现代化农业生产中的重要一环就是对农业生产环境的一些重要参数进行检测和控制。例如：空气的温度、湿度、二氧化碳含量、土壤的含水量等。在农业种植问题中，温室环境与生物的生长、发育、能量交换密切相关，进行环境测控是实现温室生产管理自动化、科学化的基本保证，通过对监测数据的分析，结合作物生长发育规律，控制环境条件，使作物达到优质、高产、高效的栽培目的。以蔬菜大棚为代表的现代农业设施在现代化农业生产中发挥着巨大的作用。大棚内的温度、湿度与二氧化碳含量等参数，直接关系到蔬菜和水果的生长。国外的温室设施己经发展到比较完备的程度，并形成了一定的标准，但是价格非常昂贵，缺乏与我国气候特点相适应的测控软件。而当今大多数对大棚温度、湿度、二氧化碳含量的检测与控制都采用人工管理，这样不可避免的有测控精度低、劳动强度大及由于测控不及时等弊端，容易造成不可弥补的损失，结果不但大大增加了成本，浪费了人力资源，而且很难达到预期的效果。因此，为了实现高效农业生产的科学化并提高农业研究的准确性，推动我国农业的发展，必须大力发展农业设施与相应的农业工程，科学合理地调节大棚内温度、湿度以及二氧化碳的含量，使大棚内形成有利于蔬菜、水果生长的环境，是大棚蔬菜和水果早熟、优质、高效益的重要环节。 目前，随着蔬菜大棚的迅速增多，人们对其性能要求也越来越高，特别是为了提高生产效率，对大棚的自动化程度要求也越来越高。由于单片机及各种电子器件性价比的迅速提高，使得这种要求变为可能。

农业大棚远程智能监控与PLC自动化控制系统解决方案

农业大棚远程智能监控与P L C自动化控制系统解决方案 目录

1前言 1.1 智能农业远程智能监控系统的概念 智能农业是采用比较先进、系统的人工设施，改善农作物生产环境，进行优质高效生产的一种农业生产方式，20世纪80年代以来，智能农业发展很快，特别是欧美、日本等一些发达国家，目前已经普遍采用计算机控制的大型工厂化设施，进行恒定条件下全年候生产，效益大为提高；在社会主义市场经济条件下，我国的智能农业以其较高的科技含量、市场取向的新机制、短平快的产销特点、效益显着的竞争力，取得了快速发展，改善了传统农业的生产方式、组织方式和运行机制，提高了农业科技含量和物质装备水平，成为现代农业重要的生产方式。 深圳市信立科技有限公司智能农业远程智能监控系统是指利用现代电子技术、移动网络通信技术、计算机及网络技术相结合，将农业生产最密切相关的空气的温度、湿度及土壤水分等数据通过各种传感器以无线ZigBee技术动态采集，并利用中国电信的4G，4G CDMA网络通讯技术，将数据及时传送到智能专家平台，使智能农业管理人员、农业专家通过手机或手持终端就可以及时掌握农作物的生长环境，及时发现农作物生长症结，及时采取控制措施，及时调度指挥，及时操作，达到最大限度的提高农作物生长环境，

降低运营成本，提高生产产量，降低劳动量，增加收益。 1.2 实施农业远程智能监控系统的必要性 江苏智能农业发展，已经初步形成了政府引导、社会支持、市场推动和农民投入的良性运行机制，当前，全省发展智能农业，有丰富的资源、成熟的技术和广阔的市场，具备了进一步发展的基础，也蕴藏着巨大的潜力。 智能农业远程监控管理系统融合先进的信息技术、自动化控制、无线通讯技术等高新技术和农业科技专家为一体的综合平台，实现资金、技术、人才和信息的有效调配，改善农民的传统作业和手工操作，将产生巨大的经济和社会效益，推动农业和农村经济发展，成为江苏统筹城乡经济发展，建设现代化农业的重要内容和全面建设小康社会的强势产业。 2背景分析 江苏省在“十二五”期间加大智慧城市建设，将智能农业纳入六大智慧产业之一，突出显示了农业信息化在智慧城市建设中的重要地位。智慧农业建设较好地适应了市场经济发展要求和农业增效、农民增收的需要，取得了突破性进展，生产规模稳步扩大，突破了光热水气资源的限制，基本实现了淡季不淡、全年生产、保障供应；科技含量较快提高，无立柱日光温室、二氧化碳气肥、病虫害生物防治、无公害栽培、组织培养、工厂化育苗等先进技术得到推广应用，科技进步贡献率达到65%以上，成为种植业中科技含量较高的产业；智能农业以其病虫害相对较轻、用药量少、标准化程度高的优势，成为全省无公害蔬菜的骨干，质量安全水平明显提高。 随着自动化农业、精准农业、绿色农业的发展需求，迫切需要在农业领域引入物联网、4G等技术，进一步深化农业各环节的信息化水平，结合ZigBee技术、CDMA网络数据传输和传感器技术组成无线传感网络，通过ZigBee无线网络实时采集温室内温度、湿度信号以及光照、土壤湿度、CO2浓度、叶面湿度、露点温度等环境参数，自动开启或者关闭指定设备。可以根据用户需求，随时进行处理，为智能农业综合生态信息自动监测、对环境进行自动控制和智能化管理提供科学依

基于单片机的节水灌溉自动控制系统设计

本科生毕业设计 摘要 自动控制节水灌溉技术代表了农业现代化的发展状况，灌溉系统自动化水平比较低下是制约我国高效农业发展的主要原因。本文就此问题研究了基于单片机的节水灌溉自动控制系统，系统对土壤湿度进行监控，并按照农作物的要求进行适时适量的灌水，其核心部分是单片机控制部分，主要对灌溉控制技术以及系统的硬件设计，软件编程各个部分进行深入的研究。 控制部分以单片机为核心，研制了一种基于单片机的节水灌溉自动控制系统。介绍了系统总体结构、单片机系统主机电路、数据采集处理电路、I/O口的扩展电路。为了进行大规模灌溉工程的监控，采用分布式控制模式，以提高控制系统的可靠性、降低系统的成本。 该套基于单片机控制的节水灌溉自动控制系统造成本低，体积小、安装方便、抗干扰性强、运行可靠，相比其他控制方式来说，性价比高，更易形成产品，便于推广应用。这是我国灌溉自动控制技术的一种新尝试，为目前农业在较低生产力水平的状况下，向智能化、市场化方向发展开辟了一条新途径。 关键词： AT89C51单片机；湿度传感器；A/D转换；采样；芯片 1

本科生毕业设计 ABSTRACT The level of auto-control water-saving irrigation technology reflects the development condition of agriculture modernization.The low automatic level of irrigation system is the main reason that prevented our agriculture’s development.As to this condition,this paper mainly studies the water-saving irrigation system that controlled by MCU.This system can supervise humidity.it can irrigate to the demand of the farm crops with right amunt of water at well time.The control part that consists of MCU is its core.Research work had been carried on irrigation control technology,hardware and software program and so . The control that consists of MCU is its core.A set of automatic water-saving system which is controlled by sing-chip controller have been developed in this paper.The overall structure of system、the main circuit of the MCU system、data-collecting circuit、I/O expanding circuit are all the designed.For monitoring large-scale irrigation system,we use distributional control model to enhance stability of the system de reduce the cost. It is small,easy to fit,a strong capability to resist interfere and low-cost.So the control system is more economic compared to other control system such as thuter system and all these demonstrate this production is adept to be popularized.This work is a fresh attempt to bring our agriculture into an advanced stage,which now is relative to be backward greenhouse control technique,especially on the aspect of nutrient liquid supplying when crops cultivated on tissue. Key words: AT89C51 MCU; Humidity Sensor; A/D transform; Sampling; Chip 2

温室大棚自动灌溉技术

温室大棚自动喷灌控制系统设计与研究 1.1课题研究目的与意义 1.1.1水资源危机已经到来 众所周知,水是生命之源，尤其是人类生存和社会发展不可缺少的基本条件，是实现人类社会和自然界可持续发展的重要物质基础。早在1972年联合国召开的人类环境会议和1977年召开的水资源会议就向全世界发出警告:水不久将成为一项严重的社会危机，石油危机之后的下一个危机便是水川。而当今占世界人口总量40%的80个国家缺水，其中26个国家严重缺水，特别是发展中国家，普遍受到不同程度水源危机和污染严重的威胁。水资源日益成为不亚于能源和粮食不足的一个严重问题，并已成为当今世界各国经济发展的重要制约因素。这使人们越来越深刻的意识到，水不仅是农业的命脉,也是经济发展的命脉，人类生存的命脉，水的重要性已成为国际共识，水资源的开发、利用和保护己为世界各国所重视。而就如何合理高效利用有限的淡水资源,充分发挥资源效益己成为一个全球性急需解决的重要课题。 1.1.2节水成为历史发展的必然 在诸多缺水国家之中，我国是水资源严重短缺的国家之一。我国的水资源总量约为2.8万亿立方米，居世界第6位;但人均水资源占有量仅为2200m3，约为界平均水平的1/4。从理论研究上讲，有“开源”和“节流”两条路可走。但实践中开源己不具多大潜力,因为水资源毕竟是有限的，且过度的、无节制的开发将造成水资源严重枯竭，进而导致各种危害人类社会本身的生态环境问题，制约人类社会经济的发展；而节流却是行之有效更具潜力的方案，因为传统粗放的用水方式造成了水资源的巨大浪费。水资源的利用率和利用效率低下使水资源在节流方面呈现巨大的挖掘潜力，因此节水成为历史发展的必然。而在各行各业、各方各面中，农业,是用水、也是浪费水资源的大头，更有必要进行节水技术的探讨和研究。1.1.3微灌技术的发展 农业用水的合理使用和发挥最大效益应该说是具有非常重要的意义。节水将是可持续发展需要解决的重要问题。于是,节水灌溉便提上了日程，节水灌溉技术以其节水、增产、节地、省工等优点变革了传统粗放落后的灌溉方式和灌溉管理方式，其能够有效改善作物产品品质，提高产品附加值，同时对促进农业现代化,扩大内需，开拓国内市场,带动节水灌溉设备的产业化具有显著的作用。在当今世界上工农业生产迅速发展，人口不断膨胀，水资源危机波及全球地情况下，节水灌溉技术一出现便引起了世界各国地普遍关注和重视，促使各国在节水灌溉技术及设备方面展开了深入的研究和开发。目前，全国节水灌溉面积仅占有效灌溉面积的30%左右。农业用水的主要方式,仍然是大水漫灌,粗放低效。因此,党的十五届三中全会提出要把节水灌溉作为一项革命性措施来抓，大力发展节水灌溉，大幅度节约农业用水，提高水的有效利用率。预计21世纪必将是节水的世纪，21世纪的节水农业技术将是农业科技革命的重要组成部分，节水灌溉将具有更为广阔的前景。 1.1.4温室微灌是发展的趋势 温室设施生产是科学技术含量较高的一种生产形式,其通过人工、机械或自动化技术来调控气象条件和栽培介质等环境因素，克服恶劣的自然条件的影响，为作物创造良好的水、气、热环境，使作物处于最佳生长状态，以大幅度增加作物产量，改进作物品质，提高经济效益。微灌技术的应用在我国还处于初级阶段，根据多年来的节水灌溉应用的实践，在温室中推广微灌技术势在必行，且与其它节水灌溉方式相比，温室大棚的节水灌溉方式效果最好，节水最明显。这种方式可根据作物生产过程中对水的需要进行灌溉,采用先进的灌溉设备，可以作到适时、按需对作物灌水，水的利用率可达90%以上。这种灌溉方式将是我国今后节水灌溉的主要发展方向。

基于无线传感器网络的精细农业智能节水灌溉系统_中文

基于无线传感网络的精细农业智能节水灌溉系统 肖克辉2,1 ，肖德琴 2,1 ，罗锡文 1 (1.华南农业大学南方农业机械与装备关键技术省部共建教育部重点实验室，广州510642； 2.华南农业大学大学信息学院，广州510624） 摘要：在精细农业相关应用和理论研究基础上，自行设计用于检测农业水分含量和水层高度的无线传感器，构建农田水分无线传感器网络体系结构，设计基于水分无线传感网络的智能节水灌溉控制系统，通过实时农田水分数据和农作物水分需求专家数据形成灌溉决策，由灌溉控制系统实施定量灌溉，在水稻生长过程中的实际应用表明，该系统体现出可行性和高效性，有利于精细农业的发展和水资源的可持续利用。 关键词：无线传感网络；智能灌溉控制系统；精细农业；构架 0 前言 通过不同集成微型传感器的相互合作，无线传感网络常用于检测并获取监测对象中的各种信息。利用嵌入式信息处理和随机自组织无线网络，将信息发送到用户终端来实现“无处不在的计算”理念。基于无线传感网络的自动化、自组织和以数据为中心等特点，它能够应用于获取土壤水分数据，然后自动地将这些数据融合传输形成一个高效的田间水分数据采集平台，从而实现智能节水灌溉。 传统的田间灌溉通常由人亲自控制，而且需要大量的人力和物力，这将导致缺乏实时性和精确性，这也有悖于长期农业生产的发展趋势和水资源的可持续利用。无线传感网络被广泛地应用于精细农业和智能灌溉来克服上述存在的问题。 G Vellidis 和他的同事开发了一个典型的实时智能检测的传感器阵列来检测土壤水分，测试土壤水分使用现成的组件。这个阵列由一个位于中间位置的接收机组成，这台接收机连接在一台笔记本电脑和田间的多个传感器节点上。具有精密灌溉技术的集成传感器提供了一个闭环的灌溉系统，能够确定从智能传感器阵列的哪一位置将时间和数量输入到实时定位灌溉应用程序中。

农业温室大棚智能控制系统详解

随着温室大棚近年来的发展，农业智能温室大棚控制系统也被广泛的应用，该监控系统充分应用现代信息技术，集成软件、物联网技术、音视频技术、智能控制、3S技术、无线通信技术及专家智慧与知识，实现大棚控制各关键环节的信息化、标准化，是云计算、物联网、地理信息系统等多种信息技术在大棚控制中综合、的应用，实现更完备的信息化基础支撑、更透彻的农业信息感知、更集中的数据资源、更广泛的互联互通、更深入的智能控制、更贴心的公众服务。 【温室大棚控制系统作用】 （农业温室大棚智能控制系统构架-图例） 农业智能温室大棚控制系统可以实时远程获取温室大棚内部的空气温湿度、土壤水分温度、二氧化碳浓度、光照强度及视频图像、通过模型分析，自动控制温室湿帘风机、喷淋灌溉、内外遮阳、顶窗侧窗、加温补光等设备。同时，系统还可以通过手机、计算机等信息终端向管理者发送实时监测信息、

报警信息，以实现温室大棚智能化远程管理，充分发挥物联网技术在设施农业生产中的作用，保证温室大棚内环境适宜作物生长，实现精细化的管理，为作物的高产、生态、安全创造条件，帮助客户提率、降低成本、增加收益。 【温室大棚控制系统组成部分】 （农业温室大棚智能控制系统-图例） 一、智能控制 通过控制系统，可以对农业生产区域内各种设备运行条件进行设定，当传感器采集的实时数据结果超出设定的阈值时，系统会自动通过继电器控制设备或模拟输出模块对温室大棚自动化设备进行控制操作，如自动喷洒系统、自动换气系统等，确保温室内为植物生长适宜环境。 常用的现场设备包括灌溉设备、风机、水帘、遮阳板等，这些设备均可以通过信号线进行控制，服务

器发送的指令被转化成控制信号后即可实现远程启动/关闭现场设备的运转。 用户通过点击界面上的按钮即可完成启动/关闭现场设备的指令发送。 除了手工进行指令的发送之外，系统还能够根据检测到的环境指标进行自动控制现场设备的启动/关闭。用户可以自定义温湿度、光照、CO2浓度等指标的上限值、下限值，并定义当指标超过上限或者下限时，现场设备如何响应（启动/关闭）；此外，用户可以设置触发后的设备工作时间。 建立手机系统，客户直接采用微信客户端就可以控制和查看实时数据，手机端具有手动启动、关闭电磁阀，水泵等设备功能。 二、视频监控 （农业温室大棚智能控制系统-图例） 通过在农业生产区域内安装高清摄像机置，对包括种植作物的生长情况、投入品使用情况、病虫害状况情况进行实时视频监控，实现现场无人职守情况下，种植者对作物生长状况的远程在线监控，农业专家远程在线病虫害作物图像信息获取，质量监督检验检疫部门及上主管部门对生产过程的有效监督和及时干预，以及信息技术管理人员对现场数据信息和图像信息的获取、备份和分析处理。

园林绿化喷灌系统方案施工安装技术基础知识总结

园林绿化喷灌系统方案施工安装技术基础知识总结 1、园林绿化喷灌系统管道安装技术 管道安装是园林绿化喷灌系统方案施工工程中的主要施工项目。受运输条件限制，管材的供货长度一般为4或6米，现场安装工作量较大。管道安装用工一般占总用工量的一半以上。所以，了解绿地喷灌系统管道安装的基本要求，掌握管道安装的施工方法，对于保证工程质量，按期完成施工任务非常必要。 一、基本要求管道敷设应在槽床标高和管道基础质量检查合格后进行。管道的最大承受压力必须满足设计要求，不得采用无测压试验报告的产品。敷设管道前要对管材、管件、密封圈等重新进行一次外观检查，有质量问题的均不得采用。在昼夜温差变化较大的地区，刚性接口管道施工时，应采取防止因温差产生的应力而破坏管道及接口的措施。胶合承插接口不宜在低于5℃的气温下施工，密封圈接口不宜在低于－10℃的气温下施工。 管材应平稳下沟，不得与沟壁或槽床激烈碰撞。一般情况下，将单根管道放入沟槽内粘接。当管径小于32毫米时，也可将2或3根管材在沟槽上接好，再平稳地放入沟槽内。在安装法兰接口的阀门和管件时，应采取防止造成外加拉应力的措施。口径大于100毫米的阀门下应设支墩。管道在敷设过程中可以适当弯曲，但曲率半径不得小于管径的300倍。在管道穿墙处，应设预留孔或安装套管，在套管范围内管道不得有接口，管道与套管之间应用油麻堵塞。管道穿越铁路、公路时，应设钢筋混凝土板或钢套管，套管的内径应根据喷灌管道的管径和套管长度确定，便于施工和维修。管道安装施工中断时，应采取管口封堵措施，防止杂物进入。施工结束后，敷设管道时所用的垫块应及时拆除。管道系统中设置的阀门井的井壁应勾缝，管道穿墙处应进行砖混封堵，防止地表水夹带泥土泄入。阀门井底用砾石回填，满足阀门井的泄水要求。 二、管道连接对于不同材质的管道，其连接方法也不相同。由于硬聚氯乙烯（PVC）管在绿地喷灌系统中被普遍采用。硬聚氯乙烯管道的连接方式有冷接法和热接法。虽然这两种方法都能满足喷灌系统管网设计要求和使用要求，但由于冷接法无需加热设备，便于现场操作，故广泛用于绿地喷灌工程。根据密封原理和操作方法的不同，冷接法又分为胶合承插法、密封圈承插法和法兰连接法，不同连接方法的适用条件及选用的连接管件亦不相同。因此，在选择连接方法时，

农业智能灌溉系统解决方案

农业智能灌溉系统解决方案 农业智能灌溉系统又叫物联网智能滴灌控制系统，是托普云农为实现现代农业所提倡的节水、节肥、省力、高效而研发出的一种自动化控制灌溉浇水系统。 农业智能灌溉系统是将灌溉节水技术、农作物栽培技术及节水灌溉工程的运行管理技术有机结合，同时集电子信息技术、远程测控网络技术、计算机控制技术及信息采集处理技术于一体，通过计算机通用化和模块化的设计程序，构筑供水流量、压力、土壤水分、作物生长信息、气象资料的自动监测控制系统，进行水、土环境因子的模拟优化，实现灌溉节水、作物生理、土壤湿度等技术控制指标的逼近控制，从而将农业高效节水的理论研究提高到现实的应用技术水平。农业智能灌溉系统实用性强，灌溉定时定量，适用范围广，功能强大，操作简单，可广泛应用于粮食、蔬菜、花卉、果树、大棚等灌溉管理。 一、农业智能灌溉系统组成： 浙江托普物联网研制的农业智能灌溉系统由首部枢纽、管路和滴头组成。 1．首部枢纽：包括水泵(及动力机)、施肥罐、过滤器、控制与测量仪表等。其作用是抽水、施肥、过滤，以一定的压力将一定数量的水送入干管。 2．管路：包括干管、支管、毛管以及必要的调节设备(如压力表、闸阀、流量调节器等)。其作用是将加压水均匀地输送到滴头。 3．滴头：其作用是使水流经过微小的孔道，形成能量损失，减小其压力，使它以点滴的方式滴入土壤中。滴头通常放在土壤表面，亦可以浅埋保护。

二、农业智能灌溉系统系统工作原理： 1.灌溉控制 灌溉分为人工干预、定时定量、条件控制3种灌溉控制方式,不论哪一种控制方式,当达到灌溉开始条件时,先打开田间阀和主控阀,然后启动水泵,开始进行灌溉。当一组阀门灌溉结束时,先打开下一组阀门,再关闭正在灌溉的阀门(水泵一直处于运行状态)。当所有需要灌溉的田间阀灌溉完毕,先关闭水泵,再关闭主控阀和田间阀,这样,一个灌溉过程结束。 2.营养控制 营养液控制方式也分为人工干预、定时定量、条件控制三种。当进行营养液时,计算机系统根据选定的配方和已设定好的营养液PH、EC值,利用文丘里注肥器进行水肥混合,同时在线实时监测混合营养液的PH、EC值,根据PH、EC设定值与检测值之间的偏差来调整混肥阀的注肥频率,在短时间内使营养液的检测值和设定值之差达到允许的范围内。当一组田间阀门结束时,先打开下一组阀门,再关闭正在运行的阀门。当所有需要的田间阀完毕,先关闭泵和水泵,再关闭正在运行的所有阀门,结束控制。 3.过滤器自动反冲洗控制 过滤器反冲洗有2种控制方式,一种为自动控制,一种为计算机手动控制。自动控制是利用差压开关监测过滤器进、出口两端差压,当过滤器由于堵塞,两端差压达到设定值时,立即中断当前的工作,对过滤器组依次进行反冲洗,冲洗时长可任意设定,冲洗完毕,恢复系统原来的运行状态。过滤器反冲洗手动控制是当认为过滤器需要反冲洗时,通过启动反冲洗程序界面上的启动键,随时可进行过滤器的反冲洗,冲洗方式与自动控制相同。 4.优先权控制

基于物联网的智能大棚灌溉系统的设计

基于物联网的智能大棚灌溉系统的设计 【摘要】本文对智能大棚的灌溉系统进行了研究，提出了基于物联网的智能大棚灌溉系统的自动控制，利用各种传感器采集信息传送到C8051F340从机，从机通过Can控制器和Can收发器，传到总线，总线再通过Can控制器和Can 收发器传到到主机，将数据信息通过以太网输送到上位机，采集的信息与数据库里的参数进行比较，实现上位机控制下位机，根据温度，湿度等配置控制配置营养液进行自动灌溉。 【关键词】C8051F340；can；物联网；cp2200 物联网就是“物物相连的互联网”，通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物体与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。我国是农业大国，人口众多，对粮食蔬菜等农作物需求巨大，随着农村大量劳动力流向城市，农村劳动力长远看会出现短缺，而我国农业灌溉中大多还是采用传统的灌溉方式，不仅耗人力而且水资源也是浪费，传统的灌溉还有不及时，效率低，灌溉量不精确等问题。本文提出了智能大棚灌溉系统的设计，研究了通过传感器检测来判定是否灌溉，灌溉是否完成，充分考虑关照，温湿度等对需求量的影响，并考虑到不同季节不同作物需水量的不同，通过水位监测判定是否灌溉完成，通过vc界面选择不同季节，不同作物，通过传感器检测到的环境参数与上位机数据库中的标准参数比较，判定是否要进行灌溉，灌溉量是多少，由上位机传达命令到下位机控制执行机构工作，进行浇水灌溉，达到最佳的灌溉效果。 1.总体设计 1.1 总体框图 如图1所示，由C8051F340构成网络节点，传感器采集的信息输入到这些从机，从机通过can总线传递给主机C8051F340，主控机汇总消息，传输到网络然后传到上位机电脑，采集的数据信息与上位机中数据库内的标准参数比较，分析，优化，最后上位机发出控制命令控制下位机工作。 1.2 下位机框图 下位机（如图2）由C8051F340单片机和采集装置、执行机构组成。其中C8051F340单片机是核心，起控制作用；采集装置由一些传感器构成。灌溉时要考虑光照，空气温湿度故检测装置有光照传感器和温湿度传感器，灌溉是否完成需要水位监测；执行机构有通风装置，灌溉装置和加温装置，在灌溉时需要通风，而冬天东风温室大棚内温度会低，故要进行加热升温，当需要灌溉时，单片机从机接收指令，控制执行机构动作，实现灌溉。 2.硬件设计 C8051F340是美国Silabs公司生产的与标准8051兼容的高速单片机，它具有速度高，功耗低，有丰富的外围设备，片内还集成了数据采集和控制所常用的模拟部件、其他数字外设和功能部件，是完全集成的混合信号系统及芯片。 2.1 传感器与单片机的连接 如图3，温湿度传感器选用SHT11，这是瑞士Sensirion公司生产的具有二线串行接口的单片全校准数字式新型相对湿度和温度传感器，可用来测量相对湿度、温度等，分辨率高。光传感器选用TSC2561，它是TAOS公司推出的一种

农业智能大棚控制溯源系统设计方案

农业智能大棚控制溯源系统设计方案

生态农业智能温室大棚监测、溯源及控制系统 设 计 方 案xxxxxxxx有限公司

目录 背景......................................................................错误!未定义书签。一：客户需求 ......................................................错误!未定义书签。二：系统结构及控制模式 ..................................错误!未定义书签。三：现场数据采集与控制功能...........................错误!未定义书签。四：监测软件数据平台 ......................................错误!未定义书签。五：功能应用 ......................................................错误!未定义书签。六：农产品溯源系统 ..........................................错误!未定义书签。 七、条码仓储管理系统(WMS) ...........................错误!未定义书签。 八、商品盘点 ......................................................错误!未定义书签。

背景 温室智能控制系统是利用环境数据与作物信息，指导用户进行正确的栽培管理。物联网温室环境监测系统可广泛应用于农业、园艺、畜牧业等领域，在需要特殊环境要求的场所实施监控和管理，为实现对生态作物的健康成长和及时调整栽培、管理等措施提供及时的科学的依据，同时实现监管自动化。 近年来，随着温室大棚化种植、工厂化育秧和设施栽培等农业生产技术的广泛应用，快速准确地环境参数的收集和分析就成为现实的需求，利用计算机技术对相应的农业气象参数进行采集，则一方面可及时了解作物生长的环境参数，另一方面也可根据采集的参数控制大棚环境的调节从而为农作物的生长提供适宜的生长环境。由于温室内的湿度、温度等环境条件不适合于普通PC 机工作，故这里选用单片机进行数据采集，而采集的数据可经过串口发射接收设备传送给上位PC 机进行分析处理。 一：客户需求 （1）智能温室大棚控制系统 随着国民经济的迅速发展，现代农业得到了长足的进步，全国各地根据需要普遍建设了日光温室、塑料大棚等为农作物创造出良好的生长环境。温室工程成为高效农业的重要组成。