智能大棚控制系統(tǒng)中的部分模塊詳解

智能大棚以IAP15F2K系列為主控制芯片。大棚外部設(shè)ZigBee通信模塊、GSM通信模塊、太陽能發(fā)電模塊、卷簾驅(qū)動(dòng)模塊、鍵盤模塊、電源模塊、WIFI模塊和無線模塊等組成，大棚內(nèi)部有溫濕度傳感器、攝像頭模塊、澆灌驅(qū)動(dòng)模塊、報(bào)警模塊、補(bǔ)光加熱等。太陽能電池板能自動(dòng)尋光給蓄電池和系統(tǒng)供電。

環(huán)境檢測(cè)由AM2301數(shù)字式溫濕度傳感器和土壤濕度傳感器等組成，分別檢測(cè)溫室大棚的空氣溫濕度、土壤濕度等。通過這些外圍傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，CPU對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后傳送到液晶顯示屏顯示實(shí)時(shí)信息，當(dāng)檢測(cè)到用戶的遠(yuǎn)程狀態(tài)請(qǐng)求時(shí)，主控芯片也可以通過GSM模塊將信息發(fā)送到用戶手機(jī)上，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程檢測(cè)和控制。通過WIFI模塊將信息和實(shí)時(shí)視頻發(fā)送到平板電腦上，進(jìn)行遠(yuǎn)程檢測(cè)和視頻監(jiān)控。在待機(jī)狀態(tài)下，主控芯片不斷監(jiān)測(cè)鍵盤、GSM模塊、WIFI模塊、無線遙控或計(jì)算機(jī)的控制指令，根據(jù)不同的指令控制相應(yīng)的繼電器驅(qū)動(dòng)電路，由繼電器來控制通風(fēng)、噴灌、加熱、補(bǔ)光和農(nóng)藥噴灑等裝置，從而實(shí)現(xiàn)大棚的自動(dòng)控制和無人值守。

控制板

部分模塊作用介紹

1、ZigBee通信模塊

采用ZigBee模塊，組網(wǎng)方便，無需新建網(wǎng)絡(luò)即可實(shí)現(xiàn)多個(gè)大棚的同時(shí)檢測(cè)控制。ZigBee接收模塊通過USB轉(zhuǎn)串口與PC機(jī)通信?？稍诰€查看各個(gè)當(dāng)前大棚的溫度、濕度和土壤濕度等。界面上還有許多控制按鈕，可控制大棚灌溉、農(nóng)業(yè)噴灑、通風(fēng)、加熱補(bǔ)光和卷簾等。

2、GSM通信模塊

采用GSM TC35i通訊模塊，充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)，無需單獨(dú)組網(wǎng)，運(yùn)行安全穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行靈活、經(jīng)濟(jì)可靠。而且可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制（跨省、跨區(qū)域）。GSM模塊接收到手機(jī)指令后，會(huì)通過串口通信與單片機(jī)連接，單片機(jī)接收到指令便會(huì)執(zhí)行。

3、攝像頭模塊

攝像頭連接WIFI模塊以后，可以通過平板電腦來實(shí)時(shí)查看大棚內(nèi)部情況。攝像頭可通過平板電腦控制對(duì)其上下左右移動(dòng)來查看大棚內(nèi)部信息，可做到查看大棚內(nèi)部無死角。

4、溫濕度傳感器

溫濕度傳感器的種類多，選擇余地大，本方案采用AM2301溫濕度傳感器。把溫度測(cè)量模塊直接送入主控器，通過單片機(jī)的內(nèi)部A/D采集信號(hào)，設(shè)置為第一路信號(hào)，可精確到0.50℃，滿足應(yīng)用要求。濕度測(cè)量模塊，調(diào)理后也送入主控芯片，設(shè)置為第2路信號(hào)。由于AM2301有0.70%RH的溫度系數(shù)，在信號(hào)調(diào)理電路中進(jìn)行了溫度補(bǔ)償，在35%--85%RH范圍內(nèi)可精確到2%RH。其測(cè)量結(jié)果會(huì)實(shí)時(shí)顯示液晶屏上。

5、土壤濕度傳感器

采用3線制土壤濕度傳感器。由于土壤中含有礦物質(zhì)離子，這些礦物質(zhì)離子都溶解在土壤中的水中。如果將兩個(gè)電極插入土壤中，電極之間就可以通過這些離子導(dǎo)電。通過測(cè)量?jī)呻姌O之間的電阻值來表征土壤濕度的大小。由于兩級(jí)間的電阻與電壓成正比，所以通過計(jì)算兩級(jí)的電壓來表征土壤濕度。在測(cè)量電壓之前，需將傳感器得到的模擬電壓信號(hào)經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)以便單片機(jī)處理。當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到低于設(shè)定值時(shí)，便自動(dòng)啟動(dòng)灌溉系統(tǒng)。

6、WIFI模塊

WIFI模塊，來實(shí)現(xiàn)與互聯(lián)網(wǎng)的通信和控制。攝像頭通過自動(dòng)連接WIFI，無線傳輸大棚內(nèi)部情況，在任何地方都可以隨時(shí)隨地查看大棚內(nèi)部情況。還可以通過平板電腦的控制按鈕，來遠(yuǎn)程控制大棚的卷簾、通風(fēng)、加熱補(bǔ)光、灌溉、農(nóng)藥噴灑等，在信息顯示欄還實(shí)時(shí)顯示大棚中的參數(shù)。

后期可新增功能

1、語音播報(bào)模塊

主控芯片通過檢測(cè)控制設(shè)備對(duì)大棚當(dāng)前的工作狀態(tài)，來給語音模塊反饋信息，使其播報(bào)當(dāng)前工作項(xiàng)目是什么。主要在大棚近場(chǎng)工作時(shí)使用。

2、點(diǎn)陣屏模塊

大棚外面可放置點(diǎn)陣屏，來顯示各個(gè)大棚的編號(hào)和當(dāng)前工作的工作狀態(tài)。

3、煙霧、氣體傳感器

大棚內(nèi)部可放置煙霧傳感器，防止有火災(zāi)發(fā)生。以及氣體傳感器，檢測(cè)內(nèi)部二氧化碳等其他。