智能蔬菜种植温室技术论文(智慧温室大棚蔬菜种植技术研究)
随着社会的变迁，我国农业发展已从原有的单纯追求质量变为追求优产、优质、高效。智能化大棚的出现使人们开始重视农业科技。由于种植环境中的温湿度、光照度、二氧化碳浓度等环境因子对作物生长有很大的影响，通过蔬菜大
棚为作物创造一个可控的种植环境虽然可以提高作物产量，但如果没有大棚环境远程监控系统的应用，蔬菜大棚的管理成本和设施成本都相当高，而且人工管理始终不如智能管理方便和精准。
综上分析，由于我国农村的蔬菜大棚还是处于欠发展状态，我国有蔬菜大棚历史的农村，迫切需要一套远程蔬菜大棚控制系统，为此本项目研究了一套基于物联网的蔬菜大棚远程控制系统，对蔬菜大棚的环境做一个有效的管理以达到
更高的经济效益。
1 总体方案设计
本系统致力于我国农村蔬菜大棚研究，通过对国内国外资料的搜集与研究，针对蔬菜大棚发展的实际情况，确定系统的组成模块，然后对电路控制系统进行设计与制作。整个系统示意图如图 1 所示。
图 1 系统示意图
本设计采用的是扇形设计，这样方便卷帘收放，可以达到很好的散热与补光效果，由 AＲM 控制整个系统的运作，通过物联网实现数据发送与接收，蔬菜大棚室内数据经过云端服务器发送到用户终端( 手机 APP) ，用户实时监控蔬菜大棚室内环境，维持蔬菜大棚室内生长所需要的环境。
系统各模块功能如下:
( 1) 使用温度传感器，湿度传感器，CO2浓度传感器，光强传感器，p H 传感器等传感器搜集数据，向控制中心传达信息，以保证大棚室内环境质量。
( 2) 使用 TFT-LCD 液晶屏显示环境数据，使用太阳能与蓄电池一起进行系统供电，进行实时数据显示与系统供能。
( 3) 使用ARM作为控制核心，对采集的数据进行处理，使执行系统的卷帘机，风机，灌溉系统，二氧化碳补偿器等能进行自动起、停或定时开启，进行各项数据的补充与缩减。
( 4) 借助机智云服务平台实现产品手机 APP 的开发及数据点的接入与设置。用户通过安卓手机 APP 远程发送命令使系统进行工作，实现远程人机交互。
2 系统硬件设计
本系统主要的硬件电路包括 STM32F-103ZET6 核心主控电路、ESP8266Wi-Fi 模块连接电路、CC2530 数据采集电路、TFT-LCD 显示电路、继电器控制电路。传感器模块包括GY-39 温湿度光 强 度 传 感器、CCS811 二 氧 化 碳 传 感器、赛通 ST-TＲ-PH 土壤酸碱度传感器等，来检测环境参数。执行器件包括风机、卷帘、灌溉水泵、补光灯等。图 2 为总体硬件设计图。
图 2 总体硬件设计图
3 系统软件设计
除了硬件设计，本项目还需要进行软件设计，才能实现蔬菜大棚远程控制与联网等功能。本项目是通过 Zig Bee 网络来进行一个整体的网络连接，通过集中循环采集传感器数据，然后实时远程发送数据给主控进行数据处理，经过处理
后的数据经过与蔬菜生长需求环境数据相比较，如果数据相差大就自动进行执行装置的补偿，也可进行人工调整，不断检测不断的补偿，使大棚内环境数据达到一个稳态平衡。系统软件设计的主要结构框图如图 3。
图 3 系统软件设计主要结构框图
本系统采集的传感器数据汇集到 CC2530，再由 CC2530发送到 STM32F-103ZET6 单片机，把采集到的数据在 LCD 液晶屏上现场显示，单片机再与 ESP8266Wi-Fi 模块进行通讯，ESP8266Wi-Fi 与路由器网络连接，进而连接互联网，用户就可以实时通过互联网访问机智云平台进行监控，进而实现远
程控制。主控程序控制流程图如图 4。
图 4 主控程序流程图
4 验证
本系统以适宜大白菜生长环境为例，控制蔬菜大棚环境参数，生长温度范围是 15±10°C，光照需求为中等强度，光合补偿点为 1500Lx( 25umol/m2·s) ，光饱和点为 4000Lx( 950umol/m2·s) 。土壤 pH 需为中性或弱酸性( pH 值:
6. 5-7．0) ，含 水 量 保持 在 16% ～ 18%，空 气 中 CO2浓度在1000uL / L 左右。通过对整个系统的搭建，进行执行装置的动态调控，蔬菜大棚室内环境能稳定在适合大白菜生长的环境范围内。
在机智云平台经过注册登录、选择技术方案以及创建产品之后，平台会对应的生成手机 APP。经过手机 APP 上的环境参数调控，蔬菜大棚内的执行装置会进行相应的参数补偿，维持蔬菜大棚内的适合当前农作物的生长环境。手机APP 界面图如图 5 所示。
图 5 手机 APP 界面显示图
5 结语
经试验证明，本系统设计合理，功能性较强，系统工作整体稳定，较好地达到了设计目标。手机 APP 设置界面友好，操作简单，能较好地控制蔬菜大棚内的温湿度、光强、二氧化碳等环境参数。同时本系统还可以外接其他设备，未来可以在此基础上进行完善，如自动化施肥、除草等，通过更快更密集的无线网络进行补充控制、采用更为复杂的手机终端管理等等。
