吴旭

摘 要：文章所述系统以单片机为核心，采用加热炉、加湿器、风机、滴灌装置、文丘里施肥器、荧光灯和步进电机控制的卷帘，分别为温室大棚进行加热、加湿、通风、滴灌、施肥、采光。使用传感器，将数据通过W5100网络模块上传到Yeelink物联网平台，实时查看温室大棚内各传感器数值及动作装置状态。基于物联网技术的智能温室大棚，实现温室种植的高效和精细化管理。同时在温室大棚棚顶铺设太阳能电池板，为大棚内系统设施供电，提供清洁能源。

关键词：物联网；温室大棚；太阳能；单片机

1研制背景

当前我国处在城镇化快速发展阶段，农村发展面临着资源约束和基础设施不完善等问题。在物联网，大数据技术迅猛发展的今天，农业温室大棚内影响农作物生长发育的各项数据信息应该掌握并重视，例如，空气湿度、土壤湿度、二氧化碳浓等。传统温室大棚（沟灌型），在一次浇灌后，用水量大，这就导致地面土壤水分无法及时蒸发而长时间湿润，相应的，大棚内温度、地表温度降低快，加大蒸发量，在这种环境下，病虫害易发生。本文所述基于物联网技术的智能太阳能温室大棚采用滴灌和文丘里施肥技术，可以有效缓解并改善传统大棚的缺点并使水分损失降低到最低限度。此外，由于水分可及时地到达农作物根部吸水区，从而显著提升灌溉效率。本系统采用太阳能电池供电，充分利用了温室大棚的空间资源。

2设计方案

2.1数据采集系统设计

通过物联网系统连接传感器采集下列信息：棚内光照强度、空气与土壤温度、空气湿度与土壤湿度、土壤湿度与PH值、二氧化碳浓度、气压值。通过对数据进行分析，获取农作物生长最佳条件。实时调控或自动控制温室系统、灌溉系统，施肥系统（通过数据变化），卷帘采光装置，喷雾加湿装置、通风装置、加热装置等。

2.1.1光强传感器

在光照较强，不适合大棚中作物生长时，光强传感器会给控制器一个信号，控制器自动控制大棚上的卷帘装置，调节大棚内的光照强度。

2.1.2二氧化碳傳感器

二氧化碳传感器能够测出大气中的二氧化碳含量。在本系统中，二氧化碳传感器将大棚中二氧化碳含量信号传给控制器，当二氧化碳含量不正常时，控制器自动使大棚上的风扇启动，当二氧化碳含量正常时，关闭风扇。实现通风控制。

2.1.3土壤PH值传感器

土壤PH值传感器可以检测土壤中的酸碱度，并判断植物是否需要进行施肥。

2.1.4大气压传感器

大气压传感器是用来检测大棚中的气压值，当大棚中的气压不适合农作物生长时，它可以将信号传给控制器，从而打开大棚上的风扇来调节大棚里的气压。

2.1.5土壤湿度传感器

土壤湿度传感器检测植物土壤湿度，判断是否需要浇水，并自动控制电磁阀动作进行滴灌。

2.1.6空气湿度传感器

空气湿度传感器是检测大棚中的空气温、湿度的，工作原理与土壤湿度传感器类似，通过传感器值来判断是否启动加湿器。

2.1.7温度传感器

采集温室大棚内空气温度和土壤温度，通过判断控制加热炉。

2.2物联网接入平台Yeelink

本系统使用公共物联网接入平台Yeelink，该平台具有高并发接入服务器和云存储方案。接入平台，通过应用进行远程管理控制。当数据达到某个设定阈值，其会自动调用预先设定的規则，发送通知。所有数据，均可以通过地图和时间轴方式进行展现，使用IOS或Android系统的智能设备，均可查看传感器状态并进行远程控制。

2.3智能控制

传感器通过总线与控制中心相连接，控制中心采用Ardui-nomega2560开发板和W5100网络模块构建物联网平台，该平台实现了远程控制或自动控制采光、滴灌、喷雾加湿、通风、加热、施肥等设备，保证温室大棚内环境最适宜作物生长。传感器监测、微型控制、数据传输和物联网是本系统的主要技术。系统工作流程如下：采用各种传感器采集温室大棚内的数据信息并同步对其进行分析，以此为依据，适当、准确、高效地控制滴灌的水量。同时在云端平台上设置了相应的动作机制和报警机制，当传感器数值达到设定的阈值时，对应动作机构自动动作，开启自动控制功能。同时设置了消息推送功能，将动作机构等状态消息及时发送给用户。

3创新点及应用

（1）大幅度节省水量。平均可节水约50%，将灌溉用水利用系数提高到95%以上，亩产灌水定额减少了30%左右。

（2）可使土壤环境维持平衡状态。灌溉水流量小且均匀，对农作物冲击力降低，有利于农作物生长。

（3）便于施加肥料，提高效率。利用本系统对农作物施加肥料，肥料可以顺滴灌孔直接到达农作物根基部位被其吸收，大大降低肥料的浪费，从而提高了化肥的利用率。

（4）节省人力成本。不同于传统温室大棚需要人工保护过水渠道、浇灌等。本系统实现浇灌自动化，比传统灌省工近50%。此外，由于物联网技术的发展和普及，成本进一步降低，正在达到了低投资，高收入的水平。技术简便，易于农民学习、掌握、使用、维护和管理。

参考文献：

[1]管继刚.物联网技术在智能农业中的应用[J].通信管理与技术，2010（03）：24-27.