苗圃大棚自动灌溉控制系统的设计_顾光旭

科技与创新┃Science and Technology & Innovation

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文章编号：2095－6835（2015）18－0016－02

苗圃大棚自动灌溉控制系统的设计＊

顾光旭，李家荣

（盐城工学院，江苏 盐城 224000）

摘 要：设计了一种成本较低、集温室大棚环境监控和自动灌溉于一体的监测与控制系统。该系统利用A T89C51单片机实现对温室环境参数的实时检测，并根据实时数据和控制模型对温室通风、滴灌等系统进行控制，使温室内湿度环境参数处于设定值之间。通过分析智能灌溉系统的设计需求，完成了系统全部的软、硬件设计，并进行了系统仿真，实现了预期的设计目标。 关键词：苗圃大棚；自动灌溉控制系统；AT89C51单片机；系统仿真

中图分类号：S626 文献标识码：A DOI ：10.15913/ki.kjycx.2015.18.016 随着温室大棚规模的不断扩大和种植品种的日趋多样化，人们对温室大棚的灌溉提出了更高的要求，以往的人工灌溉方式在人力成本和时间上都显示出了极大的局限性。为此，本文设计了一种成本较低、集温室大棚环境监控和自动灌溉于一体的监测与控制系统。该系统控制精度高、成本低、易于实现，具有很高的实用价值。 1 系统总体设计方案

苗圃大棚自动灌溉控制系统总框图如图1所示。系统的硬件电

路主要由A T89C52单片机电路、

湿度传感器SHT11电路、电源电路、键盘输入电路、液晶显示电路、驱动电路、步进电机电路等组成。

图1 苗圃大棚自动灌溉控制系统总框图

选用单片机A T89C51芯片作为控制系统的核心，用C 语言编程，

用湿度传感器SHT11采集农田土壤湿度值，

将按键电路输入设定的湿度值作为参考，比较参考值与实时测得的湿度值，传感器通过I2C 总线与单片机通信，由此决定是否启动步进电机灌溉农田，从而实现对土壤湿度的自动控制，起到高效灌溉、节水、节能的作用。 2 系统的软件设计 苗圃大棚自动灌溉控制系统由主程序、读取并处理传感器数据程序、1602实时显示数据程序、键盘扫描程序和步进电机驱动程序组成，具体如图2所示。

苗圃大棚自动灌溉控制系统的主

程序流程图如图3所示。

首先使湿度传感器SHT11复位，并初始化显示屏LCD1602；然后测量土壤湿度，根据实际需要设定系统的下限值，并与测得的数据比较：如果测得的数据比设定值大，则不需要启动步进电机；如果测得的数据比设定值小，则需要启动电机灌溉。

3 系统仿真 Keil C51软件是51系列兼容单片机C 语言软件开发系统，Proteus 软件是电子设计自动化工具软件。本文采用Proteus7.5和Keil C51软件对系统进行仿真。

苗圃大棚自动灌溉控制系统仿真电路图如图4所示。系统

可以通过独立按键设置湿度的下限（0～99%）

，并通过LCD1602显示器实时显示湿度值。当所测湿度值低于设定湿度值时，系统自动启动驱动设备灌溉。 开机运行后，LCD1602显示器上的读数“Hum ”表示当前湿度传感器测出的农田实时湿度信息。如图5所示，当前显示

湿度值为39%，

“50-99”为设定的灌溉阈值，“50”为通过按键设定的下限值。此时，实际湿度值低于警戒值，单片机自动启动步进电机灌溉，如图6所示。

图3 苗圃大棚自动灌溉控制系统主程序流程图

图4 苗圃大棚自动灌溉控制系统仿真图

图5 湿度低于设定值时的传感器读数 ———————————————————————————

＊［基金项目］江苏省农业科技自主创新基金项目（编号：CX （13）3058）；盐城市2013年度农业科技指导性计划项目（编号：YKN2013008）

图2 苗圃大棚自动灌溉控

制系统的程序组成图

Science and Technology & Innovation ┃科技与创新

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文章编号：2095－6835（2015）18－0017－02

基于地热井深实时液位-温度测量系统的研究

张红杰

1，2

，郭知明2

（1.天津科技大学，天津 300222；2.天津市计量监督检测科学研究院 天津 300192）

摘 要：基于地热井深实时液位-温度系统的研究主要是对地下压力和地下水温度进行实时监测，其监测指标是监测地面沉降和地质板结的重要指标，且采取的手段多种多样，最普遍的为压力法和射频导纳监测法，测量范围为0～1 000 m 。评估方法采用《测量不确定度评定与表示》（JJF 1059［1］.1—2012）和国家计量检定规程《液位计检定规程》（JJG 971—2002），严格按照国家规程测量。

关键词：液位-温度系统；射频导纳法；地面沉降；土质板结

中图分类号：TF391.41 文献标识码：A DOI ：10.15913/ki.kjycx.2015.18.017 地面沉降和土质板结一直是困扰城市建设和农业生产的重要问题，其地下水位压力和地下水温度是监测地面沉降和土质板结的重要指标。现在国内外普遍采用压力式水位计于冷水井中监测水位和温度。采用这种方式测得的温度、水位范围较小，不能从根本上体现地面沉降所监测的数值和造成土质板结所监测的温度。本文所研究的在线地热井深实时液位-温度测量系统采用压力法和射频导纳法，能够很好地解决现有监测手段在监测过程中所遇到的普遍问题，是对现有地面沉降和土质板结监测技术创新性的改良与拓展，是对共性关键技术的突破。其在线地热井深动态液位-温度测量系统监测技术的研发和应用将满足多监测地点的监测任务和需求，也是对其他监测手段的带动与促进。系统液位测量范围为0～1 000 m ，温度测量范围为－20～125 ℃。同时，该系统具有动态、抗干扰、深动态水位射频导纳在线测量等优点。系统采用微型模块化设计，传感器芯片采用快速测深和混合芯片设计网表，设计了测量数据数字长线耐高温传输功能模块。 1 基本思路

从“放置”“以静测动”的研究理念出发，克服了压差传感原理的长线测量线缆中心导气管折堵问题和电导原理的不可能深动态测量问题，消除了深动态水位直接电容在线测量监测系统因潜水电泵变频带来的水位数据可靠性低的弊端。 2 集成传感器的设计

集成传感器的设计流程：分立元器件试制成功—嵌入集成模块化设计—形成微型片上系统—嵌入地热井智能检测系统。

图6 湿度低于设定值时的电机工作状态

如果将灌溉下限阈值最低湿度值设定为25，如图7所示，而农田实时湿度值为39%，此时，实时湿度值大于设定的湿度下限值，则步进电机不工作，如图8所示。

通过分析系统仿真情况可知，设计的苗圃大棚自动灌溉控制系统达到了预期的设计要求。 4 结论

通过系统仿真验证了设计的苗圃大棚自动灌溉控制系统可以对

土壤的湿度进行自动检测和控制。该系统以A T89C51单片机为主控元件，将接收到的实时湿度数据与单片机内存的数据进行比较，如果接收的数据低于设定的数值，则需要启动步进电机灌溉；如果接收到的数据高于设定的数值，则不需要启动步进电机灌溉。

图8 湿度高于设定值时的电机工作状态

参考文献

［1］景东升.单片机自动灌溉控制系统研究、设计及应用［D ］.

北京：北京农业工程大学，1994.

〔编辑：刘晓芳〕

Design of automatic irrigation control system for the nursery greenhouse

Gu Guangxu, Li Jiarong

Abstract: A greenhouse environment monitoring and automatic irrigation monitoring system is designed. In this system, AT89C51 single chip microcomputer is used to realize the real-time detection of greenhouse environment parameters. According to the real-time data and control ling model, the greenhouse ventilation and automatic irrigation system is be controlled, and the environment temperature and humidity parameters in greenhouse can be maked between the set values. The intelligent irrigation system design requirements are mainly be analyzed. The designing of the system hardware and software has been completed, and the simulation has been carried on. The expected goal has been achieved.

Key words: nursery shed; automatic irrigation control system; AT89C51 single chip microcomputer; system simulation

图7 湿度高于设定值时

的传感器读数