农业温室大棚监控系统的整体设计方案（包括软硬件实现）

技术发展现状：

现代温室中常见的能自动控制的调控机构有:顶部通风窗、侧面通风窗、外遮阳帘幕、内遮阳帘幕、轴流通风机、降温湿帘、人工补光灯、二氧化碳施肥器、加热设备、喷雾系统及熏蒸设备。控制器综合调节各个机构，使系统在运行中节约能源的同时保证室内气候满足植物生长需求。使用的控制器可以有很多选择，如单片机、工控机、PLC、通用PC机等。控制器之间可以通过局域网或现场总线进行信息交换。国内外研究学者对控制系统和控制算法做了大量的研究。

我国温室产业起步比较晚。自70年代末起，我国先后从日本、美国、荷兰和保加利亚等国引进了40套左右的现代化温室成套设备。虽然这些温室技术领先、设备先进，但在我国的使用过程中还存在较严重问题，主要有以下几点:引进价格高，运行经济效益差;技术要求过高，要求经营者既要懂农业技术，熟悉英文，还要掌握电脑操作和机械运营和维护;运营模式没有与中国的实际结合起来，不适合于我国的气候特征。所以，研究开发符合我国国情、产生明显经济效益并适用于大范围推广应用的自动控制温室系统己经迫在眉睫。基于以上的种种原因，我国的农业工程技术人员在吸收发达国家高科技温室生产技术的基础上，进行了温室中温度、湿度、光照等单因子控制技术的研究，并逐步推出既适宜我国经济发展水平又能满足不同生态气候条件要求的温室控制系统。

二、需求分析

2.1 功能要求

图1 系统架构

用户可以通过上位机软件、手机短信，查询大棚温度、湿度和水位并控制大棚薄膜、排风口、进出水阀、加热器的打开与关闭。主控器将温度、湿度和水位等信息发送至上位机软件或用户手机。也可将温度和水位调整至设定值,实现闭环控制，从而实现了对农业大棚的高效管理、对自然资源的高效利用。用户也可以通过网址访问大棚的情况，通过网络来对大棚实施监控。

网络部分我们将使用AT32UC3A0512片内集成的10/100 Mbps的以太网MAC接口来实现网络的监控。初步方案，我们将网络的数据单独用一个单片机来实现，再通过UART来实现个模块间的数据的交互。不过在不影响主控单片机的反应速率和执行效率下，我们会尽量把网络部分和主控部分集成在一块单片机内，以此来降低产品的成本与功耗。