智能温室大棚自动控制系统的设计
吴彬，刘煜，马鑫磊
（鄂尔多斯应用技术学院，017020，内象古鄂尔多斯）
摘要：我国温室大棚应用比较普遍，很大程度上促进了我国农业的发展.但我国温室大棚长期以来主要依靠人工管理，工作量大，而且对植物生长环境的把控不精确，对农作物产量造成影有.针对这些间题，设计以CC2530搭建的 ZigBee无线网络为核心的智能温室大相自动控制系统，将各传感器及各执行机构连接到CC2530上形成不同功能的网络节点，可以实时监测大相内空气湿度、土填湿度、光照 强度、温度，同时按照植物的生长环境需求进行补光、浇水、通风、降温等操作，将环境变量控制在用户设定的范国内.此系统通过元线网络进行信息传输，解决长距离信号不良的问题，对各节点的控制更加灵活.在农业温室大相中，此 系统具有较大的实用价值与较高的经济效益.
执行机构的集合体；采集节点就相当于节点；通用节点相当于比较环节、控制器、放大环节、执行机构和环节的结合（其就相当于采集节点、中继节点和控给定环节就可以构成自动控制系统.将这些节点通过 制节点的结合），其内部已经构成回路，只需加上上述输人输出关系进行连接就能组成一个多输入多输出的多控制变量的数字计算机控制系统.设计的控制系统结构框图如图1所示.
关键词：ZigBee；无线传输；白动控制；环境；智能温室大
业生产中起着关键作用.随着科学技术的发展，温室大 农业在我国有着举足轻重的地位，温室大棚在农棚也从传统模式向现代模式发展.自1999年美国麻省理工学院的教授Kevin Ashton提出了物联网IoT(Inter-nel ofThing的概念以来，万物互联不断发展已经衍生 出农业物联网的概念.但是我国温室大棚分散、不集中，导致物联网铺设线路复杂困难，维护成本高.在智能温室大棚领域，一些西方发达国家对农业控制系统涉足较早，以色列基于计算机控制技术开发了环境变量调控系统，并辅助以一些机械装置如天窗、幕帘等自 动调节光线强度，再通过计算机与现场设备通信实现自动灌与施肥.总的来说，我国温室大棚自动控制与管理和发达国家相比还存在较大的差距.
图1多控制变量控制系统结构框图
2系统硬件设计
2.1 ZigBee 芯片 CC2530
CC2530是一个内核为8051的单片机，最高时钟频率为32MHz，提供了18个中断源和4级中断优先 级，片内集成8kSRAM、32-256kFLASH，并配有1个DMA控制器，配有21个I/O端口，挂有定时器、ADC、DAC、看门狗、串口、随机数发生器和AES协处理器等外设.CC2530最小系统为维持正常运行必需的外围电路，由于芯片涉及无线传输，故还必须有高频无线信号传输电路.
CC2530是一块41脚的芯片，各引脚所连接电路如图2所示，其中第41脚在芯片封装底部为接地端.P1_4所接LED的作用是显示网络的状态.
结合以上问题，本文设计了一种可以自动将温室大棚内的温度、湿度、光照控制在人为设定值范围内的控制系统，采用无线网传输的方式，并与各传感器节点相结合，具 有成本低、时效性强、操作简单的特点.
1系统整体设计方案
控制系统通常有给定环节、比较环节、控制器、放大器、执行机构和环节.主控节点相当于给定环节；控制节点就相当于比较环节、控制器、放大环节和 基金项目：鄂尔多斯应用技术学院大学生创新训练项目-智能温室大概自动控制系统的设计“（）.作者简介：吴彬（2001一），男，内蒙古呼伦贝尔人，大学本科，主要研究方向为计算机嵌人技术.
图2CC2530芯片主体及外围网络
2.2FC-28土壤湿度采集模块（4线）
2.4GY-302光照度采集模块
4线制的FC-28可以将土壤湿度采集并转化为 模拟电压信号输出，可以用CC2530的ADC对其进行采集.其连接电路如图3所示.
GY-302光照度采集模块板载了BH1750芯片，可以实 现光照度的采集并通过IC总线将采集的数据数字量进行传输.其连接电路如图5所示.
图3FC-28连接电路
3 系统软件设计
图5GY-302连接电路
2.3DHT11温湿度采集电路
户通过主控节点设定的环境变量的期望值来控制环境变 控制节点功能是通过采集节点的环境数据和用量.程序中当节点睡眠时若有发给该节点的数据，则数据会暂存到其父节点中，待睡眠唤醒时，节点会自动从其父节点读取数据.若控制节点长时间未收到采集节点采集到的数据，则说明采集节点可能已经掉线.程序中对于这 种情况的做法是向主控制节点发送一个设备离线信息，同时停止执行机构的动作.程序流程如图6所示.
DHT11采用4引脚的封装，1脚为电源引脚，2脚为单线双向的串行数据接口用于数据的传输，3脚悬空，4脚为地，为使传输更为 稳定，常在2脚上拉电阻其连接电路如图4所示.
图4DHT11连接电路
图6控制节点程序流程图
功能测试与结果分析
定值时，补光灯自动亮起，当光照度高于设定值时补光灯自动熄灭.
4.1系统调试目的
由于实际条件的限制，在系统数据测试时，选择一间有玻璃窗的封闭房间用于模拟温室大棚来测试系统 的稳定性与准确性.
系统调试是系统设计的重要环节，调试是为了发现并排除系统中存在的错误，完善系统功能，有利于更 好开展之后的工作.
4.2测试方法
4.3测试结果分析
连接好电路后，在计算机上对温室大棚内土壤湿度、光照度、温度进行范围值的设定.当大棚内温度高定值时，抽水泵开始工作灌水，当检测到土壤湿度到达 于设定值时，排风扇开始旋转通风：当土壤湿度低于设设定值时抽水泵停止工作：当大棚内光线不足低于设
通过实验得出各传感器都存在误差，但都在传感器要求范围内，水泵、补光灯、换气扇作出反应也是很迅速的.测试结果表明该系统的测量精度还是比较高 的，显示器显示的数据和温室大棚内真实环境的状况基本上同步，实际应用功能基本达到要求.
基于物联网技术的浮游植物清理机械设计研究
1引言
5结语
参考文献：
摘要：针对现阶段小型、狭窄水域评游植物难清理，打捞船等大型机械作业难、投入大等问题，结合浮游植物的特性，设计了一种基于物联网技术的评游植物清理机械.该新型清理机械采用电驱动，结合网络通信模块，实现聚找收集、 挤压、切割、传选功能.通过实物样机验证，证实该机械对水生浮游椎物可进行有效的清理.
关键词：浮游植物；清理机械；物联网技术
有效利用的淡水总量并不充足，生态环境不断受到破 淡水是人类赖以生存的重要资源，然而全球可被坏，《2019中国生态环境状况公报》显示，中国水域污染严重，水域环境治理仍是重中之重，其中水生植物是主要污染源之一.国内常见的水葫芦等水生植物即是入侵物种，在20世纪30年代被引人中国，此物种累 殖速度极快且易使水体富营养化，导致水体出现赤潮等灾难，被世界范围列为害草之一口.采用何种效率高、成本低且无害的方式解决这一问题成为关键.
最常用的方法包括人工或工程机械打捞、生物防治、化学防治等.已有水域垃圾清理船尤其是水生植物
基金项目：2022年度湖北省教育厅科学研究计划指导性项目 “基于物联网技术的水生浮游植物清理机械实践研究”(B2022553 )
作者简介：王欣（1984一），男，湖北荆州人，大学本科，讲师，主要研究方向为机械设计制造及其自动化、模具设计、职业教育.
2.5.1a协议栈平台以及物联网的概念设计的，设计的 本次设计是基于芯片CC2530和ZStark-CC2530-系统可以24h实时监测温室大棚内的环境变化，同时对环境作出调节，直至达到设定值范围，实现对温室大棚的自动控制.本系统成本低、功耗低、节点控制灵活、的自动化控制和管理提供了新的途径. 精度高、拓展容易，具有较高的经济效益，为温室大棚
[1] LIU X X. Wireless measurment and control system oftechnology[Cj/中国自动化学会控制理论专业委员会.第 environmental parameters in greenhouse based on ZigBee
王欣
（荆州职业技术学院，434020，湖北荆州）
整机结构
清理船常用于清理大江大河，难以清理小型水域.国外，在此项研究上除了采用传统的机械打捞方法和化学除草剂、抑制剂等方法防治外，还实施了有针对性的天敌昆虫（如水葫芦象甲等）防治技术，但外来引种 如果没有其“天敌”抑制，也会带来祸害.还有研究人员采用病原体微生物以降低浮游植物繁殖力的方式进行控制，但这种真菌防治方式需要大规模筛选、驯化及培养当地水体中的菌种才能进行.
环境及水域浮游植物复杂多样的特点，提出了一种新 本研究针对小型河流、湖泊、公园等狭窄水域作业型水域浮游植物清理机械的设计方法.
该浮游植物清理机械的主体结构由采集机构、辊切挤压机构、传输收集机构、机架、控制器、电机、船式浮动 载体等构成，主要工作部件装于船体中，如图1所示.
图1浮游植物清理机械整体结构图
37届中国控制会议论文集（E）.[出版者不详] 2018:410-415.
[2] LI F. Design of greenhouse temperature control systembased on ZigBee wireless [Cy/lnstitute of man agementscience and industrial engineering Proceedings of 2018(ICZBE 2018).Francis academic pres 2018:4954. international conference on zoology botany and ecology
[3]朱明，曹越，基于LoRa技术的设施农业温室大棚智能控制系统的设计与实现[.南方农业 2019 13(27]:175-177 180.
