基于单片机的葡萄大棚控制系统设计.pdf

1.1.引言引言 1.1研究背景及发展现状 江浙地区作为沿海的发达经济区，我国的许多现代化建设，一直是在江浙地 区率先进行，并且取得了一些成就。农业是江浙地区的支柱产业，古语就有“江 南富，天下足”的美誉，而随着农业现代化要求的不断提高，电子科学技术在其 间也开始产生着重大的作用。 以浙江为例，由于气候和土壤条件适宜，浙江的农业一直十分发达，并且， [1] 由于产业布局合理，浙江的农业特色产业飞速发展 。到今天，在浙江以各种“特 产之乡”命名的乡镇已经达到一百二十余个，不仅是当地的产业支柱之一，乃至 在发展休闲观光农业方面，也走在了全国的前列。 在浙江地区，葡萄是常见的经济植物，它的种植面积大，且范围覆盖全省。 葡萄的质量与它的生长发育需要有一定的环境条件，这些环境条件主要有温度、 水分、光照、空气成分、土壤成分、物理机械性质、营养液的温度和成分等，其 中最为重要的影响因素是空气温度和土壤湿度，这两项因素贯穿影响着整个葡萄 的生长环节。每年的8-10月份，是天然种植葡萄的成熟季节，此段时间内葡萄 多到泛滥，导致价格很低，很多种植者都只能保本，很少盈利；而在反季节，葡 萄很少，人们想买，却供不应求，价格也是相当的高，相比平时可以翻好几倍。 这现象和葡萄挑剔的生长条件和不易控制的环境是有一定联系的。如何能有效及 时的控制好温度和土壤湿度问题已经成为蔬果种植者们最为关心的问题，而大棚 种植也成为解决这一问题的首选的方式。 ①. 大棚发展现状 目前，大棚在我国的应用相当广泛，甚至是占主导地位的。我国大多数温室 [1] 大棚 采用塑料薄膜为覆盖材料。这不仅因为它质量轻，透光保温性好，可大面 积覆盖，可塑性强，而且价格低廉。又因为它可以使用轻便的材料作大棚骨架， 容易建造和造形，可就地取材，建筑投资少，经济效益也高，还能抵抗自然灾害， 防寒保温，现在在我国北方旱区发展也很快。无论是玻璃或者是塑料的大棚，其 最简单的基本原理，就是通过保留阳光照射的温度，在不同的季节保证植物的生 长环境，使其具有适合生长的环境，可以营造一个天然的保温房和保湿器。 但其实在本质上，传统的大棚环境依然与自然环境是密切联系的，没有完全 11 摆脱自然的环境因素；大棚内的环境控制，更多的依靠种植者的农业经验而不是 科学依据，在管理上，依靠人工管理，依然是占绝大部分的，人工管理更多依靠 的是经验，而不是科学，虽然经验在一定程度上可以较好的完成管理，但其具有 的弊端也是明显的，比如，可能某个经验在传授的时候就是有错误的，那可能导 致不良的后果，我国各个地方的大棚都存在着不同程度的因人工控制的失误造成 的水果和经济效益上的损失，而发现与改进这些错误，需要种植周期与实践摸索， 对于很多依靠农业种植为生的产业者，他们没有时间去摸索，更不会专门辟出一 部分土地和大棚作为改进品质的实验基地，因此，葡萄生长虽然摆脱了季节的限 制，但对提高品质方面，依然是有很多值得改进和开发的地方的。目前飞速发展 [2] 的现代电子科学技术，完全可以应用于农业的现代化生产 。可以采用数据采集 技术、通信技术、控制技术来实现大棚的运作，实现对温湿度的测量、信息的 输和环境的控制。因此，依据作物生长规律而研发的控制系统，是可以使他们直 接受益的。 ②. 大棚智能控制系统 [6] 作为最普遍的温室环境，在对大棚进行智能化控制 是现代农业发展的趋 势，它以建立植物生长的数学模型为理论依据，以温室综合环境因子作为采集与 分析对象，通过专家系统的咨询与决策，给出不同时期作物生长所需要的最佳环 境参数，并且依据此最佳参数对实时测得的数据进行模糊处理，自动选择合理、 优化的调整方案，控制执行机构的相应动作，实现温室的智能化管理与生产。目 前，在世界范围内有多种的智能技术，比如，基于单片机的智能温室控制系统， 基于PLC 的智能温室控制系统，基于PC 的模糊控制系统，以及物联网智能控制 系统。 [7] 单片机 是典型的嵌入式微控制器，它是由运算器，控制器，存储器，输入 输出设备构成，相当于一个微型的计算机的