温室大棚环境监测仿真系统设计概述

TECHNOLOGY AND INFORMATION
农业与信息化
强度等一系列对温室农作物生长具有影响的环境数据，然后通 过STM32单片机连接的ESP8266 WIFI无线传输模块将采集到的 数据发送至OneNET平台。利用OneNET平台的开放资源，在用 户自创建的应用中以图表的方式来实时更新当前温室内的环境 信息。同时可以通过实时比较已采集到的数据值与人为设定的 阈值之间的差距，使用用户端应用内的按钮远程控制大棚内的 补光灯、水管和风扇的使用，实现温室内环境智能化的调节。
Design of Environmental Monitoring Simulation System for Greenhouse*
Du Wei Jiao Xueyan Huang Liangshuai Yao Lixuan Gong Xiugang School of computer Science and Technology, Shandong University of Technology, Zibo Shandong 255049, China Abstract In recent years, traditional greenhouses have faced challenges such as rapidly increasing management costs. In order to solve the above problems, a set of greenhouse greenhouse environment monitoring simulation system with STM32 as the main control chip was designed. The system combines sensors and intelligent control technology, simulates the monitoring of some basic environmental factors in the greenhouse, and uploads the collected data to the OneNET platform through wireless transmission technology, which can independently adjust the greenhouse environment according to actual needs. The system can adjust the environmental threshold according to different plant growth habits, and can be applied to different planting environments. Key words Greenhouse; Environmental monitoring; Intelligent control; Cloud platform
引言 近年来，由于缺乏科学高效的管理方法，大多数的传统农
户是根据自身经验和简易设备来对温室环境进行调节，而且缺 少智能化和机械化的结构设施，需要大量人力资源进行管理， 稍有不慎便会造成经济损失。温室大棚环境监测仿真系统结合 传感器技术、智能控制技术以及与云平台的数据共享，可以实 现少数人使用终端设备来实时监测大棚内的环境数据并实行相
农业与信息化
TECHNOLOGY AND INFORMATION
温室大棚环境监测仿真系统设计概述*
杜伟 焦雪燕 黄良帅 姚力煊 巩秀钢(通讯作者) 山东理工大学计算机科学与技术学院 山东 淄博 255049
摘 要 近年来，传统的温室大棚面临着管理成本急剧增长等挑战。为了解决上述问题，研究并设计了一套以 STM32为主控芯片的温室大棚环境监测仿真系统。系统结合传感器和智能控制技术，模拟了对温室大棚的一些基本 环境因子的监测，并通过无线传输技术将采集的数据上传至OneNET平台，可根据实际需要对温室环境进行自主调 节。该系统能够根据植物生长习性的不同而调整环境阈值，可以适用于不同的种植环境。 关键词 温室大棚；环境监测；智能控制；云平台
2 系统硬件设计 2.1 数据采集模块 数据采集模块综合价格低，灵敏度高，输出稳定等考虑
选用了MG811电解质二氧化碳传感器，在此系统中我们选择其 TTL电平输出。基于系统出于仿真的考虑和实行的复杂性和性 价比，选用了精度相对适中的YL-69土壤湿度传感器。在温湿 度和光照强度采集方面，由于直接选用数字输出的传感器可以 去除模数转换的复杂过程，分别选用了DHT11和GY-30。其采 集原理均为检测STM32I/O口的高低电平。在设计时将蜂鸣器 的响声作为接入云平台的提示音，所以系统工作时只需等待蜂 鸣器发出“滴”的声音。单片机所连接的传感器通过UART串 口通信的方式将数据发送给单片机，并保存在单片机的储存卡 中，完成温室环境因子的采集。
对应的远程智能控制。能帮助管理者及时掌握温室内环境数据 并加以调控，降低经济损失和管理成本。
1 系统组成 本次开发的温室大棚环境监测仿真系统以STM32F103RET6
单片机作为主控制器，外围主要包括OneNET网络平台、数据 采集模块和智能控制模块三部分。其具体结构如图1所示。
图1 系统结构图
2.2 智能控制模块 系统需要使用大量的继电器，其连接方式如下：继电器的 IN口与单片机的I/O口直接相连接，NO口和COM口分别与12V 电源和外围机械相连接，使得继电器、电源和外围机械连接成 一个闭合回路。其控制原理为：将上层命令转化为数字量，根 据数值的不同控制单片机I/O口输出的高低电平，分别对应着继 电器的通断状态，从而间接地控制风扇、水管、灯泡等外围机 械设备的使用。
系统主要功能为通过已安装的外围传感器来实时精确地采 集当前温室大棚内的空气温湿度、土壤湿度、CO2浓度和光照 *[创新项目] 国家创新创业训练项目，编号：201910433013；山东省新旧动能转换专业群对接产业项目，编号：1180042005；山东理工 科学与信息化2020年7月上