智能管理系统在小米种植中的应用

智能管理系统在小米种植中的应用

文章采用远距离无线串口透传技术设计了小米种植智能管理系统，该系统主要由温度监控模块、适度监控模块、水分监控模块温和管理主机组成。当超出了预设的作物最佳生长范围时，管理主机会根据系统设定自动控制风机和灌溉管道阀开关来调节。管理系统通过合理的施肥原则以及施肥技术等方面对谷子进行合理的施肥。实验结果表明，由管理系统种植的小米和普通种植的小米品质都能够满足人们的要求，但管理系统种植的小米谷粒较为饱满，口感更好。

标签：小米；自动智能管理系统；施肥

Abstract：In this paper，the remote wireless serial transmission technology is used to design the millet planting intelligent management system，which is mainly composed of temperature monitoring module，moderate monitoring module，water monitoring module and management host. When the optimal growth range of the crop is exceeded，the management host will adjust it according to the system setting automatic control fan and irrigation pipe valve switch. The management system carries on the reasonable fertilization to the millet through the reasonable fertilization principle and the fertilization technology and so on. The results show that the quality of millet planted by management system and common millet can meet the requirements of people，but the millet planted by management system is more full and tastes better.

Keywords：millet；automatic intelligent management system；fertilization

引言

小米，中國古称为粟或援，亦称作粱，俗称谷子。谷子为禾本科（Gramineae）狗尾草属（Setaria）植物。带壳的谷子是假果粒，圆形或卵圆形；壳由内外程组成，色泽有黄、乳白、灰、褐等多种。谷子去壳后的颖果即为小米，色泽有黄、灰白、褐或黑色；因其粒小，直径2mm左右，故名。我国是小米的起源地，在长长的历史长河中小米在人们的食物中占有重要地位，它抗寒抗旱等优势，是五谷之一。它的生长发育期比其他植物较短，对环境有强大的适应性，不像小麦那样经常那样浇水就可以很好生长，它的存储条件很简单，不容易变质，是我国北方地区主要的农作物。小米品质的优劣不仅受遗传因素的影响，而且还与水小生长期间的环境条件和栽培技术有很大关系其中肥料对小米品质性状有很大影响。迄今，许多研究人员对肥料施用量和施用期与小米品质的关系进行了研究，现将近年来国内关于肥料对小米品质影响的研究进行分析，以期为我国优质小大面积生产提供科学的肥料运筹依据。

1 小米不施肥种植

小米在不同的生长发育阶段，需要的水分和温度也是不一样的。如果对大鹏

的某个点进行温度湿度的检测不能反映整个大棚的湿度和温度。[1]因此针对传统大棚这样一个缺点，本系统设计了大棚温湿度和土壤水分自动智能管理系统，从而大棚内的参数会得到及时、充分的调节。这一系统主要由温度传感器、湿度传感器、水分传感器和无线通信装置等构成。系统通过检测整个大棚的温度和湿度，通过反馈调节使大棚温度和湿度保持在一个恒定的范围，从而使小米处于去最有利的生长环境。系统通过传感器检测周围环境信息，通过无线通讯模块将采集到的信传输至上位机管理机，同时将数据存储在数据库SQL2008中。管理机对接受到的数据进行分析、处理，跟预设值进行比较，判断该时刻温度和湿度是否符合预定值，如果不符合则进行温度和湿度调节。存储在SQL2008的数据还可以用来数据回放，将历史数据显示。

采用无线串口透传模块E17TTL100-SMA可以使传输的距离加长，从而保证数据传输的准确性和稳定性。该模块的核心是无线射频芯片，工作频率为440MHz，供电直流电压为1.5-3.5V，醉倒功率可达1000mW，接受的电流大小为38uA。该芯片还有低功耗特性，休眠时电流仅为2uA。通过串口通信可以传输到2000m外的距离；具有标准的TTL接口，接收方和发信方之间就像连接了一条串行总线，不需要编写复杂的通信协议，使设计更加方便，该接口可以支持多种波特率。该模块以串口通信的方式与控制器进行通信，两者之间的比特率设置为9600进行通讯。[3]由于无线模块一直是等待接受信息，考虑到节能，本设计为当主节点接收到指令后，先处理接收到的指令，在执行发送，把数据上传至上位机。

小米植物在大棚内进行光合作用会使很多水分蒸发，导致大棚内湿度不足，与此同时还会产生热量，使大棚温度升高。如果没有精确地温度传感器和湿度传感器，将无法精确地对温度和湿度进行精确反馈调节。本系统选用温度湿度模块AM2302，该模块为数字输出周围环境的温度和湿度，它主要由电容式湿敏元件和高精度温度元件组成。连接方式为3引脚，电源电压为3.5V至5.5V。单总线数据线SDA引脚是三态结构，用于数据交换和控制，确保其具有超快速响应和高可靠性和抗干扰能力。数据总线降低到至少800s，STM32F103处理器从睡眠模式转换到高速模式，从数据总线SDA串行数据输出40Bit数据，其次是高湿度，低湿度，高温度，低温度和奇偶校验，发送后数据自动进入睡眠模式。2 小米施肥种植

2.1 谷子的施肥原则

（1）有机物肥料和无机物肥料相结合。谷子在种植中可以加入有机肥，可以增加土壤有机质，改善土壤理化性状，提高土壤保水保肥能力，增强微生物活性，提高化肥利用率。因此，有机肥应该是绿谷子的主要肥料。为了实现小米高产，优质，高效，要坚持多种形式的有机肥投入，适量适量中，小量化肥，提高土壤肥力。（2）大量、中量、微量元素配合。绿谷子施肥技术的重要内容是合理应用各种营养元素。人们必须重视氮磷钾肥的合理配方施用，及时补充必要的硼，锌等微量元素，以获得高而稳定的谷子产量。（3）用地和养地相结合。为了使土壤肥料的良性循环必须是由投入产出平衡形成的小米物质和能源，必须坚持土地利用与开发相结合。如果土壤肥力被破坏或消耗，土壤的复壮能力和谷子的产量