基于Arduino和Android系统的温室智能控制系统

开发研究
基于Arduino和Android系统的温室智能控制系统刘春林刘岚李朋刚赵玉瑶谭毅龙
(河海大学计算机与信息学院，江苏南京211100)
摘要:设计了一种基于Arduin o和Android设备的温室智能控制系统。

该系统基于传感器模块采集的数据，实现独立决策的功能，并生成控制信号，操控智能微型温室中的执行器，对温室的环境进行调节。

关键词:Arduino；Android；智能温室；自动控制系统一般而言，智能控制系统价格昂贵，而基于Arduino和Android设备的智能温室控制系统，显著降低了使用成本,为系统的开发和广泛应用提供了可能。

系统能够监测和分析温室内部环境，根据植物生长所需要的最佳环境，对温度、湿度、光照强度等环境变量做出及时有效的调节;系统的使用及其维护操作简单。

1系统总体设计概述
为实现上述系统要求,我们对结构进行了不断优化，建立了微型温室智能控制系统。

该智能控制系统温室主要由以下几个模块组成:(1)嵌入式WIFI模块和安卓设备组成的安卓模块;(2)Arduino、连接本地网络的以太网模块、系统定时器和SD卡模块组成的Arduino模块;(3)温度、湿度、光强传感器组成的传感器模块;(4冰泵、风扇、红外线供暖器、光电二极管组成的执行模块。

为了实现智能微型温室控制系统的原型，使用了以下组件:Arduino Mega2560单片机、W5100以太网屏蔽网络扩展板、DS1307实时时钟、LCD模块。

传感器主要有：DHT11温湿度传感器、带有辅助电路的光敏电阻。

2系统各模块功能
Android设备执行以下功能:(1)控制智能温室,采集系统运行数据,系统时间，控制手动执行器。

(2)通过选择适宜的小气候和光照条件，对温室进行微调,以维持植物生长的良好条件。

通过无线传输模块向控制子系统发送控制指令，调节大棚内的环境。

(3)显示传感器采集的数据和执行模块的工作状态。

(4)创建并维护安卓设备和Arduino 之间的双向沟通。

WiFi模块负责通过无线网络连接Android设备和局域网。

以太网模块负责Arduino与局域网之间的通信。

系统定时器负责记录系统时间。

当电池寿命模式开启时,需要精确记录单片机时间。

SD卡模块用来保存自主系统的设置、维护统计等。

这个模块可以帮助重启系统，即使系统出现故障也可以重启O Arduino模块执行以下操作功能：保存和加载系统配置;按运行方式对温室进行智能化处理;控制传感器,包括初始化、设置、从传感器读取数据;控钿亍器，其中包括初始化设置执行器的切换;本地服务器分析和请求处理。

传感器模块包括大量的传感器:如温度、湿度和光强传感器。

执行器模块包括以下执行器灌溉用水泵、空气冷却器风扇、红外线加热器。

3系统运行算法
该系统的核心是Arduino,它可以离线管理微型温室。

为了与Android设备通信，部署了能够按照协议通信处理请求的服务器。

由于微控制器一次只能执行1项任务，我们采用了如下算法，使系统能够在温室管理和与客户端通信之间切换。

算法包括以下几个步骤：
Stepl:启动系统;开启电源为单片机R其外围设缺电。

Step2:初始化系统；初始化传感器，检查执行器、通信模块、SD卡模块、系统定时器等。

Step3:读取系统配置；是指根据配置文件从配置文件和系统操作中读取指令。

Step4：检查请求;判断是继续进行分析和处理请求，还是继续驱动微型温室。

step5
Step6:当请求更改系统设置时,保存系统配置。

在本例中，配置文件系统被覆盖。

传感器采集数据时,每个传感器都持续进行通信,读取数据并存储系统的当前状态。

在执行器的检查过程中，对从传感器接收到的数据进行分析，并为每个执行器制定工作计划。

基于这种工作计划，执行器被打开/关闭。

检查计时器时，同时检查当前系统时间，并比较计时器和当前系统时间。

如果当前时间在计时器操作中，执行器将根据工作场景重置。

4软件系统特征
系统软件由用于Arduino的程序和Android设备的程序组成。

Arduino单片机程序采用C语言编写,该程序的一个特点是将几个模块与扩展模块和外围模块组合在一起。

Android客户端软件使用Java编写，由显示温室监测数据、与服务器通信，设置等模块构成。

5总结
经过测试，本文所设计的系统能够精准地测量温室的环境数据，同时能够对温室环境进行及时地调节。

并且本系统价格低廉、操作简单，便于维护，具有很强的实用性。

参考文献：
［1］王宪磊.基于ZigBee的智能温室大棚环境自动化监测系统设计［J］侬业科技与装备2016(07):27-29+33.
(收稿日期=2019-06-18)
《湖北农机化》2019年第仃期。