温室大棚研制报告精要.doc

基于太阳能供电的温室环境智能监控系统研制报告 系统概述 随着能源的日益短缺，利用太阳能供电系统的温室大棚智能控制系统越来越受欢迎温室大棚又称暖房，，栽培农作物的设施。多用于低温季节喜温蔬菜、花卉、林木等植物栽培或育苗等。温室的种类多，依不同的屋架材料、采光材料、外形及加温条件等又可分为很多种类。温室结构应密封保温，但又通风降温。现代化温室中用电脑自动控制创造植物所需的最佳环境条件具有控制温湿度、等条件的 本装置采用太阳能光伏系统进行供电，使用转换效率较高的多晶硅太阳能电池板进行能源转化，所转化的电能储存在蓄电池中，并为整个温室环境检测装置提供电能。装置主要针对温室大棚环境中的温度、湿度、以及CO2浓度这些对农作物的生长起着重要作用的环境参数进行实时测量，并将采集的数据进行存储和显示，通过控制输出启动各种设备制造出适宜农作物生长的温室环境。硬件电路核心部分采用STC公司生产的具有高速，低功耗的、自带A/D转换的STC12C5A60S2单片机，传感器选择成本较低、有一定集成度、应用比较广泛、精度较高、可靠性良好的产品。 本次课题主要设计利用实现温度、湿度CO2浓度实时自动监测，实现，最大程度地提高农作物的产量与质量 系统总体组成及总体设计方案 温室环境智能监控系统由检测系统、控制系统和太阳能供电系统共同组成。采用太阳能供电技术，利用MPPT方法进行太阳最大功率点跟踪，从而实先太阳能最大化利用。CPU接口电路模块。检测系统电路部分包括：电源模块、传感器电路模块、单片机最小系统模块、输出控制电路模块。检测系统将采集到的数据传输到单片机中之后将信息发送给控制系统，控制系统读取各种数据，进行处理并作出适当的应答。其核心是利用单片机进行控制，利用太阳能供电、温室大棚内温度、湿度、CO2浓度的实时监测以及采集数据的人机交互具有实时检测、自动监控功能，实现的温室大棚技术的自动化、智能化、无线化。 在设计总体方案时，首先设计太阳能供电系统，其主要包括太阳能电池板选择、MPPT的实现、蓄电池充放电监控以及电压转换4个部分。利用BUCK变换器来实现MPPT，通过调节BUCK变换器的PWM占空比输出，使负载等效阻抗跟随太阳能光伏组件阵列的输出阻抗，从而使光伏阵列在任何条件下均可获得最大功率输出。测温度、湿度设备选择DHT11温湿度数字传感器，CO2浓度的测定可采用CO2浓度。 升温设备，白天可采用太阳能加热器加热，在太阳不足时，采取电加热器，由蓄电池组供电。降温设备采用湿帘风机，当实际湿度低于所需要湿度时，通过控制安装在大棚顶端的喷嘴来实现。CO2浓度的控制，可通过控制CO2发生器的开关来提高；当浓度过高时，通过打开通风机即可。 图2.1 系统结构图 检测系统硬件电路设计 3.1传感器的选择 在设计该温室大棚环境自动监控系统时，其检测系统中要采用传感器的特点要具有微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化等特点。所以本设计中检测温湿度传感器使用是DHT11数字式温度传感器；而检测CO2气体传感器使用MG811CO2气体传感器。 DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传 感器。它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。因此该产品具有品质卓越、超快响应抗干扰能力强、性价比等优点。每个DHT1传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式储存在OTP内存中，传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗，信号传输距离可达20米以上，使其成为各类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳。产品为 4 针单排引脚 封装。连接方便，特殊封装形式可根据用户需求而提供。 图3.1 DHT11数字式温湿度传感器 3.1.2 MG811CO2气体传感器 MG811型CO2传感器的特点是对CO2有良好的灵敏度和选择性，受温湿度的变化影响较小，具有快速响应恢复特性，带有温度补偿输出，标称温度环境下Tcm输出为VCC/2电压，当环境温度变化时，输出电压信号变化，温度变化量转换为对应的电压输出变化量，从而通过程序补偿该温度变化量，控制探头更有效的检测。而且还有良好的稳定性与再现性，其主要应用领域有，空气质量控制系统、发酵过程控制、温室CO2浓度检测等，其中在温室CO2浓度检测中广为应用。 该传感器由固体电解质层（1），金电极（2），铂引线（3），加热器（4），陶瓷管（5），100目双层不锈钢网（6），镀镍铜卡环（7），胶木基座（8），针状镀镍铜管脚（9）组成。本装置采用DHT11传感器的供电电压为直流3.3V~5.5V，输出单总线数字信号模式，其测