基于GSM的太阳能农业大棚多功能智能监控系统模块设计

基于GSM的太阳能农业大棚多功能智能监控系统模块设计,第1张

一、项目概述

1.1 引言

当今温室大棚产业不断扩大,人们对于健康的要求也越来越高,温室大棚提高农产品的质量,就必须要有适宜的生长环境。 本文介绍的基于GSM的太阳能农业大棚多功能智能监控系统,通过太阳能给单片机供电,设置不同的大棚植物所需的最适宜生长环境参数,系统实时检测环境值,并在液晶模块上显示,如果与设置参数不同,则会启动报警装置,并通过GSM模块给大棚管理者发送信息,同时自动采取相应 *** 作。我们相信在未来的生活中,尤其是在温室大棚中会起到很重要的作用。

1.2 项目背景/选题动机

近二十年来,我国十分重视农业的发展,对农业设施做了很多投资,温室大棚就是其中最重要的一个项目。它作为一种新型的农业作物种植技术,已经突破了传统作物种植受地域、自然环境、气候等诸多因素的限制,对农业生产有重大意义。产量提高了,但是随着人们生活水平的提高,健康也更加的被人们所关注,温室大棚农产品的质量也是人们关心的焦点,。然而大棚绿色农产品怎么样才能最好的生长呢?目前我国温室大棚多依靠人工经验进行管理,或单片机控制的单参数,单回路的较多,人们无法,通过自己的经验能精准的控制给予蔬菜水果等植物,最佳适宜生长参数。温室大棚自动化程度不高,效率低。就农作物的生长环境而言,光照,温度,湿度是最基本的要素,而温室大棚的智能监控系统是实现其生产自动化,高效率化的最关键,最重要的环节。作为智能监控系统必须能够实现对以上要素的数据进行采集,分析,处理,并且进行相应的报警和智能控制,从而使得温室大棚的农作物能生长在一个最佳适宜的生长环境中。

二、需求分析

2.1 功能要求

单片机所需电能有太阳能提供,可以设置各种植物生长所需的光照度,温湿度值,系统实时采集环境值,并在液晶上显示。如果超标或不足,系统会自动报警,并自动采取开关灯,开关门,灌溉,卷帘等 *** 作。系统会通过GSM模块给大棚管理者发送报警信息。本系统既可用于大面积的温室大棚种植,也可用于特殊植物的小面积培育。系统架构如图2.1所示:

基于GSM的太阳能农业大棚多功能智能监控系统模块设计,图2.1 系统架构,第2张

图2.1 系统架构

2.2 性能要求

由太阳能供电,湿度测量范围:20%~90%RH,温度测量范围:0~+50℃,信号传输距离可达20米以上,采集的数据信息在液晶上显示。单片机控制GSM模块,将参数信息发送给管理者。

三、方案设计

3.1 系统功能实现原理

如下图所示:该系统主要由以下几大模块组成:太阳能供电模块,传感器模块(光照度传感器,温湿度传感器),GSM模块,智能控制模块(开关门,开关灯,灌溉,卷帘),键盘模块,液晶显示模块。系统硬件结构框图如图3.1所示:

基于GSM的太阳能农业大棚多功能智能监控系统模块设计,图3.1 系统硬件结构框图,第3张

图3.1 系统硬件结构框图

3.1.1 太阳能供电模块

太阳能是一种干净的可再生的新能源,越来越受到人们的青睐,在人们生活、工作中有广泛的作用, 其中之一就是将太阳能转换为电能,太阳能电池就是利用太阳能工作的。

太阳能供电模块采用深圳市万家好太阳能公司生产的5 W多晶硅太阳能电池,最大电压18V,多晶硅太阳能电池的光电转换效率约12%左右。从制作成本上来讲,比单晶硅太阳能电池要便宜一些,材料制造简便,节约电耗,总的生产成本较低,因此得到大量发展。

3.1.2 传感器模块

光照度传感器:光照度是农作物生长的重要参数之一,在设施农业中光照度的检测越来越得到科技工作者的重视。目前设施农业温室大棚环境控制用的光照度检测电路中,所使用的敏感元件大多为硅光电池。实际上光敏二极管较硅光电池有许多优点,有很高的带宽,价格便宜,特别是光电流与光照度之间呈较好的线性关系,因此他在光耦隔离器光学数据传输装置和测试技术中得到广泛的应用。因此本系统是根据光敏二极管的感光特性,设计一种简单实用的光照度检测电路。

温湿度传感器: 温湿度对农作物的生长也相当重要。本系统采用的是DHT11数字温湿度传感器,它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,确保产品具有极高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、性价比极高等优点。每个DHT11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选则。

3.1.3 GSM模块

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