基于arm的農(nóng)業(yè)智能溫室控制系統(tǒng)設(shè)計

1、基于基于ARMARM的農(nóng)業(yè)智能溫室控制系統(tǒng)設(shè)計的農(nóng)業(yè)智能溫室控制系統(tǒng)設(shè)計摘要：為實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)智能溫室控制系統(tǒng)的智能控制。系統(tǒng)以ARM9嵌入式處理器為核心，將各類數(shù)字傳感器收集的數(shù)據(jù)通過模糊控制算法進(jìn)行處理，采用自動控制、GUl和遠(yuǎn)程監(jiān)控等多種方式調(diào)整溫室執(zhí)行機(jī)構(gòu)，在搭建的溫室模型中取得穩(wěn)定、可靠的運(yùn)行效果。ARM系統(tǒng)比傳統(tǒng)溫室控制系統(tǒng)維護(hù)簡單、功耗低、經(jīng)濟(jì)實(shí)用。較之同類設(shè)計。該系統(tǒng)開發(fā)了數(shù)字傳感器驅(qū)動、圖形化窗口、模糊控制程序、網(wǎng)絡(luò)攝像頭監(jiān)

2、控，實(shí)現(xiàn)了溫室控制的智能化、網(wǎng)絡(luò)化和可視化。關(guān)鍵詞：ARM；嵌入式系統(tǒng)；智能溫室控制系統(tǒng)；遠(yuǎn)程監(jiān)控；模糊控制托普物聯(lián)網(wǎng)了解到智能溫室控制系統(tǒng)是近年來發(fā)展起來的節(jié)約型設(shè)施農(nóng)業(yè)技術(shù)，在充分利用自然資源的基礎(chǔ)上，通過計算機(jī)綜合控制，通過調(diào)節(jié)環(huán)境因子中的溫度、濕度、光照強(qiáng)度等來獲得作物生長的最佳條件，從而達(dá)到增加作物產(chǎn)量、改善品質(zhì)、調(diào)節(jié)生長周期、提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。目前，荷蘭、以色列等國的智能溫室技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，我國也曾多次引進(jìn)其產(chǎn)品，但由于

3、環(huán)境差異，荷蘭采用的玻璃溫室在國內(nèi)的效果沒有預(yù)期理想且造價過高，且關(guān)鍵技術(shù)對我國保密，于是國內(nèi)多所大學(xué)及科研機(jī)構(gòu)也進(jìn)行過許多相關(guān)研究，設(shè)計方案包括單片機(jī)(MCU)控制、工業(yè)控制機(jī)(IPC)、PLC控制、分布式控制(DSC)等方法。傳統(tǒng)的單片機(jī)控制系統(tǒng)運(yùn)算能力較差，難以完成復(fù)雜的控制算法；1PC控制系統(tǒng)布線復(fù)雜、維護(hù)困難；而PI。C控制系統(tǒng)造價高昂，應(yīng)用不便[7]。針對這一問題，本設(shè)計采用基于ARM的嵌入式Linux控制系統(tǒng)。旨在提高溫室

4、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)支持、并發(fā)處理能力和系統(tǒng)穩(wěn)定性，同時降低系統(tǒng)開發(fā)難度、成本和功耗，滿足溫室計算機(jī)控制系統(tǒng)13益復(fù)雜化的需要。而較之同類ARM控制系統(tǒng)，本系統(tǒng)開發(fā)了數(shù)字傳感器驅(qū)動、圖形化窗口、模糊控制程序、網(wǎng)絡(luò)攝像頭監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的智能化、網(wǎng)絡(luò)化和可視化。1系統(tǒng)方案本設(shè)計基于ARM9平臺開發(fā)平臺，構(gòu)建嵌入式開發(fā)環(huán)境，裁剪移植Linux操作系統(tǒng)。系統(tǒng)根據(jù)溫度、濕度、光照強(qiáng)度傳感器采集數(shù)據(jù)通過控制程序調(diào)控，協(xié)調(diào)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)對溫室參數(shù)實(shí)施控制并對控制參

5、數(shù)進(jìn)行監(jiān)測，從而為溫室中的作物提供最佳的生長環(huán)境。系統(tǒng)具有多種運(yùn)行模式。既可以根據(jù)農(nóng)業(yè)專家給出的參數(shù)預(yù)設(shè)值實(shí)現(xiàn)無人值守的自動調(diào)控，也可以通過按鍵和觸控屏進(jìn)行手動控制以應(yīng)對特殊情況；通過溫室內(nèi)的監(jiān)控攝像頭，可以在開發(fā)板的LCD上對溫室進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)控，同時系統(tǒng)將攝像頭通過ARM開發(fā)板連接到以太網(wǎng)，利用linux強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能，建立boa網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。遠(yuǎn)程計算機(jī)作為客戶機(jī)，只需登陸開發(fā)板的網(wǎng)址，就可以看到溫室的錄像并獲得溫室環(huán)境的數(shù)據(jù)。度為3o％

6、RH，符合系統(tǒng)要求[9]。SH7F11通過二線數(shù)字串行接口，硬件電路簡單。其通信協(xié)議類似于12C總線，但時序有所不同。I)Aq、A數(shù)據(jù)線需要外接上拉電阻；時鐘線SCK用于微處理器和SHTll之間通信同步，所以可以使用多個傳感器公用一條時鐘線，用以節(jié)省IO端口。222光照傳感器根據(jù)溫室環(huán)境控制的要求，光照傳感器的測量范圍應(yīng)在0“12萬lx，本系統(tǒng)選用的光照傳感器為Intersil公司的ISL29001，它可以感應(yīng)可見光(380～770ri

7、m)，并能將光強(qiáng)度轉(zhuǎn)化成簡便易用的15位、12C標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字輸出信號。集成了電流放大器、用于消除人為光閃爍的50Hz／60Hz抑制濾波器和15位ADC。這砦集成式光／數(shù)字傳感器實(shí)現(xiàn)了最高的靈敏度?？梢赃_(dá)到人眼的靈敏度。并具有低功耗，延長了背光控制應(yīng)用巾的電池壽命和面板可見度。23溫室模型溫室模型如圖2所示，整個溫室架構(gòu)采用PRE／E仿真設(shè)計。實(shí)物模型用有機(jī)玻璃搭建，造型美觀大方。模型內(nèi)的執(zhí)行器件包括4臺控制開窗角度的直流電機(jī)作為自然通風(fēng)設(shè)備

8、，1臺控制遮光卷簾的直流電機(jī)，3排LED補(bǔ)光燈，2臺用來強(qiáng)制通風(fēng)的風(fēng)扇，l部加濕器、1塊加熱板和1個監(jiān)控攝像頭。其中直流電機(jī)型號為WRF一130CH，采用AE2501作為驅(qū)動芯片；加熱板采用220v交流電源供電，由GC一4F05DOM光控町控硅進(jìn)行功率調(diào)控；攝像芯片為中星微301，與utuLinux具有良好的兼容性。由于s3c2440芯片的輸出電壓為33V，而外圍電路電壓為5V，故選用Tl公司的SN74ALVCl64245作為電壓轉(zhuǎn)換芯