智能大棚第课程设计.doc

报告名称： 智能大棚设计方案
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目录

1. 项目背景 1
2. 需求分析 1
2.1 土壤酸碱度速测仪 1
2.2 土壤养分速测仪 1
2.3 摄像头 1
2.4 LED 1
2.5 温湿度传感器 1
2.6 中央控制器 1
3. 系统总体设计 2
3.1 系统框架设计. 2
3.2 大棚设计. 2
4. 土壤酸碱度控制 3
4.1 土壤检测. 3
4.1.1土壤酸碱度速测仪. 3
4.1.2 使用方法. 3
4.2 土壤改良. 3
5. 土壤养分测定. 4
5.1 设备选择. 4
5.2 设备简介. 4
5.3 设备特点. 4
5.4 技术指标. 5
5.5 软件流程图. 5
5.6 硬件流程图. 6
6. 视频监控数据中心. 7
6.1 视频监控应用系统. 7
6.2 数据中心. 8
7. 智能大棚光照控制. 9
7.1 简单介绍. 9
7.2 硬件设计. 9
7.3 软件设计. 11
8. 温湿度监控（土壤、空气）. 12
8.1 温度控制. 12
8.2 湿度控制. 13

项目背景
近年来，国家大力推进农业和农村信息化建设，在2005年至2016年连续12年的中央一号文件中，均明确提出了大力发展农业和农村信息化的建设的任务和要求。为了深入贯彻党中央的决定，加快推进社会主义新农村建设，我们将对智能大棚方案进行设计。

需求分析
2.1土壤酸碱度速测仪
利用土壤酸碱度速测仪对土壤进行检测，可以实时对土壤酸碱度进行监控，防止土壤PH值过高或过低引起的大棚蔬菜生长发育不良。

2.2土壤养分速测仪
利用土壤养分速测仪对土壤养分进行分析，得出土壤所缺失或过多的养分，及时添加或降低肥料的使用量，使得土壤养分得到均衡。

2.3摄像头
大棚内视频采集部分主要采用球机对大棚全景、四个角采用枪机进行定位监控，实现长期的管理。

2.4 LED
利用LED灯光的变化改变大棚内的光照强度，从而使大棚内的蔬菜得到更好的生长。

2.5 温湿度传感器
通过温湿度传感器感应大棚内的温湿度，24小时不间断检测，保证实时监控，防止温湿度对大棚蔬菜带来的影响。

2.6 中央控制器
中央控制器将接受大棚内各种传感器的信息并处理，使得整个系统运行更加流畅高效。

系统总体设计
3.1系统框架设计

3.2 大棚设计

土壤酸碱度控制
4.1土壤检测
4.1.1土壤酸碱度速测仪

4.1.2使用方法
分析土壤pH值
1. 先移去被测土壤表土约5厘米；然后向下将土壤捣碎至13厘米深。并清理土壤中一切会影响测试结果的有机杂质，如叶子、根系等。
2. 将土壤用水浸透，成泥状。（最好使用雨水或蒸馏水）
3. 将功能键拨至最右边的档位上。
4. 湿润探棒。用购买时随附的特殊清洁棉片[2]将三个探棒中的最右边一根擦净。
5. 将探棒完全插入被测土壤中。
6. 等待1分钟即可读取数据。
7. 测试结束后，将探棒擦净并晾干。

4.2.土壤改良
1土壤酸性土改良
经常使用石灰。达到中和活性酸、潜性酸、改良土壤结构的目的。
沿海地区使用含钙的贝壳灰。也可用紫色页岩粉、粉煤灰、草木灰等。
石灰施用量：生石灰需要量（g/m2 )=阳离子代换量*（1—盐基饱和度）*土壤重量*28*1/1000

2中性和石灰性土壤的人工酸化
露地花卉可用硫磺粉（50g/平方米）或硫酸亚铁（150克/平方米），可降低0.5——1个pH单位。也可用矾肥水浇制。

3 碱性土壤
施用石膏，还可用磷石膏、硫酸亚铁、硫磺粉、酸性风化煤。

土壤养分测定
5.1.设备选择：
TY-600土壤养分速测仪

5.2.设备简介：
TY-600土壤养分速测仪由山东安博仪器研发制造，适用于各级农业检测中心、农业科研院校、肥料生产、农资经营、农技服务、种植基地、农机推广、林木、花卉、环保、蔬菜基地等单位,可快速检测出土壤、空气、水、植株和肥料中的速效氮、速效磷、有效钾、全氮、全磷、全钾、有机质含量、土壤含盐量及土壤PH值等。

5.3.设备特点：
1）菜单式操作界面，彩色LCD大屏幕显示，可实时显示测量过程中各种数据、测量结果和其他操作提示信息，实现良好的人机对话功能；
2）操作过程中的每一步都有声音提示，出现故障或操作错误都有报警提示，并显示在液晶显示屏上；
3）高精度光信号采集转换电路，提高检测精确度；
4）提供两种打印模式，可进行单次测量结果和多次测量结果转换打印；
5）微机通讯接口，带上位机软件，既可电脑操控也可独立操作仪器；
6）常用设置记忆功能，出厂设置复位功能，方便用户使用；
7）大容量存储器，能存储一万五千条以上数据，并能根据时间或序号查询所存储的任意一组原始数据；
8）独特的滚轮操作设计，选择、确认快速便捷；
9)样池结构：六联池旋转比色装置；(可根据要求)
10）可以通过GPRS模块，将数据无线传输到手机或者指定网络；（选配）
11）内置高容量充电电池，可以在掉电后工作4小时以上，同时，仪器可配汽车电源接口，置于流动检测车上使用；（选配）
12）支持农产品安全检测信息网络,即时信息传输功能，通过软件接口与农产品安全检测信息网络数据库对接，即时把监测结果传送至农产品安全监测信息网络， 实现实时监测功能。(选配）

5.4.技术指标：
养分测量技术指标：
（1）稳 定 性：A值（吸光度）三分钟内飘移小于0.003
（2）重 复 性：A值（吸光度）小于0.005
（3）线性误差：小于3.0%
（4）灵 敏 度：红光≥4.5 ×10-5， 蓝光≥3.17×10-3
（5）波长范围：红光620±4nm， 蓝光440±4nm， 绿光520±4nm。

5.5.软件流程图：

5.6.硬件流程图：

视屏监控数据中心
6.1视频监控应用系统

6.1.1 系统概述
   根据大棚内的实际情况,在相应位置布置视屏采集点,每个视频采集点分别把实时图像传送到物联网生产管理平台,以便能远程实时查看大棚全景和作物生长状况
6.1.2 系统架构   
6.1.3系统模块说明
6.1.3.1 大棚内视频监控
大棚内视频采集部分主要采用球机对大棚全景、四个角采用枪机进行定位监控，实现长期的管理。

6.1.3.2 实时显示和存储
显示部分主要由硬盘录像机的电脑显示器和远程计算机在中心机房有工作人员查看
存储采用数字硬盘录像机进行视频图像的存储
采用1080P高清摄像头：4个枪机、1个球机；配备1个400T硬盘

6.1.3.3病虫害检测
根据现场的实际需要，室内种植管理人员可以通过监控中心视频查看农作物是否存在病虫害。在大棚内安装虫情测报灯

虫情测报灯工作原理
该灯利用光电技术实现自动诱虫、杀虫、分装等功能。可配备风速风向、环境温度湿度、光照等多种传感器接口，在需要时监测环境参数，并可通过GPRS上传数据。以监测环境与病虫害之间的关系集成光控、雨控，白天自动关灯，夜间自动开灯，雨天自动排水，有效将雨虫分离；
利用远红外加热杀虫技术，有效杀虫，虫体完整率大于95%；
红外处理仓温度控制：工作15分钟后达到85±5℃，处理时间可调；

6.2.数据中心
数据中心是网络汇接中心和互联网接入中心、网络管理和安全承中心，承载者平台数据存储、数据交换的运行

6.2..1数据中心拓扑图

6.2..1.1系统硬件平台
服务器是数据中心核心装备，提供数据存储、数据处理、网络应用和其他服务。根据数据中心网络结构的设计，服务器系统有数据服务器、磁盘阵列、备份服务器、业务服务器、应急电源组成

智能大棚光照控制
7.1简单介绍

针对光照进行控制，光照的时间常数非常小，非常便于控制，另外由上表可知，白天室外光照度满足大于光补偿点，小于光饱和点的要求，所以针对白天我们不需要对光照度进行控制，到了夜间，光照度几乎等于零，我们只需要根据不同的参数控制对应的led灯提供大于光补偿点的光照就能达到既节能又提高蔬菜光合作用效率的目的。

7.2硬件设计
芯片选取：光敏二极管、光敏三极管、LCD1602芯片、STC89C51单片机芯片、MAX232 ttl转串口电平芯片、达林顿陈列—ULN2003芯片

7.2.1系统程序框图：

7.2.2光照度传感电路设计

3.RS232通信电路：两个指示灯能直观的反映数据是否传送

显示电路设计：显示光照度系数
八段数码管显示电路

7.3软件设计
软件设计采用模块化结构和中断触发技术，键盘输入中断、定时器中断、和串行通信中断等。

温湿度监控（土壤、空气）
8.1温度控制：
以AT89C2051单片机为基础，结合温度传感变送器、A/D转换器、LED显示器、固态继电器、大功率发热器等组成一个基于AT89C2051单片机的温度控制系统。
1.工作原理:由集成的热电偶变送器对系统温度进行检查，并完成信号标准化、变送功能。单片机执行控制功能、由固态继电器控制大功率发热电源的导通与断开，从而达到控制温度的目的。
2.硬件流程图

3. 软件流程图

4. 硬件布置图

8.2湿度控制：
以AT89C2051单片机为基础，结合湿度传感器、lcd显示、调节按钮和电磁阀实现湿度的实时监控。
1. 系统流程图

2. 软件流程图

3. 传感器布局

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