基于arm的育苗架智能监控系统设计

《基于arm的育苗架智能监控系统设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、2015年2月农机化研究第2期基于AＲM的育苗架智能监控系统设计1，21221，2耿杏雨，杨帆，王秀，姜凯，王莎(1．河北工业大学信息工程学院，天津300401;2．国家农业信息化工程技术研究中心，北京100097)摘要:为了解决当前育苗过程中环境参数控制不便等问题，提出一种新的基于嵌入式AＲM平台的育苗架智能监控系统。该系统搭载嵌入式Linux操作系统，采用Pt100温度传感器和NWSF－1AT湿度传感器，以及加热、加湿装置，可以对育苗架内的环境参数进行实时监测和智能控制。系统采用Modbus通信

2、协议和ＲS－485数据接口，利用Qt开发用户界面，同时包含数据库功能，能够自动记录历史数据，便于后续的数据分析。大量实验表明，本系统可以实时监测育苗架内温湿度变化，当设定期望温度为25℃、湿度为40%ＲH时，能够有效地将育苗架内的温湿度环境稳定在设定值，能够为催芽育苗工作提供所良好的内部环境。关键词:育苗架;嵌入式;AＲM;Linux;Qt中图分类号:S223．1文献标识码:A文章编号:1003－188X(2015)02－0199－04DOI:10.13427/j.cnki.njyi.2015.02

3、.0470引言1系统总体设计温室是设施农业的重要组成部分，能够显著增强系统由分布在育苗架中的多个传感器节点、数据农业的抗灾、减灾与反季节生产能力。长期以来，温采集单元、设备控制单元和存放在嵌入式AＲM设备中室被用来进行农作物的大批量培养。目前的现代化的监控软件4部分组成，如图1所示。温室已经可以在没有任何人工干预的情况下对温室的环境参数(温湿度、光照、二氧化碳浓度等)进行检测，并对作物进行施肥、喷药、灌溉等培养，大大地提高了生产效率。在农作物的育苗催芽阶段，仍需要半人工、半自动化控制其培养过程中所需

4、的环境参数，而当前所用的控制终端为PC机，影响了系统的灵活性。因此，利用嵌入式系统来提高育苗催芽阶段的自动化程度，可以进一步提高农作物的生产效率，具有重要的意义。同时，为了解决当前已有的基于PC机的智能温室系统成本高、占用面积大、系统不灵活等［1］问题，设计出一套精度高、性能稳定的育苗架智能监控系统，将育苗催芽工作转移到相对封闭的育苗架中进行。该系统采用了嵌入式AＲM平台，搭载了嵌图1系统结构框图［2］入式Linux操作系统和Qt用户界面，可实现对多点育苗架由钢制材料构成，共有4层。每一层上面温湿度

5、等参数的实时采集、处理、显示和记录功能;并都布有4个温度传感器和加热、加湿装置，苗架内布可以实时分析采集的数据，自动进行加热、加湿等过有1个湿度传感器。苗架工作时处于完全密封状态，程，使育苗架内的环境参数维持在一个特定的范围苗体生长所需的温湿度环境均由外部智能控制。数内，有利于提高秧苗成活率、缩短培养周期。据采集单元负责向传感器节点发送指令，进行温湿度数据采集，并通过处理、打包过程，将数据通过ＲS－收稿日期:2014－03－06485总线接口发送到嵌入式设备上的智能监控软件基金项目:国家高技术研究发

6、展计划项目(2012AA10A503)［3］作者简介:耿杏雨(1990－)，男，河北邢台人，硕士研究生，(E－mail)中，数据传输所使用的协议为Modbus。智能监控jeconny@163．com。软件收到采集单元发来的数据之后，进行解包、分析、通讯作者:杨帆(1966－)，男，吉林吉林人，博士生导师，(E－mail)lamithe1990@hotmail．com。处理等过程，然后显示到用户界面上，同时软件具有·199·2015年2月农机化研究第2期记录历史数据的功能。用户在监控软件上可以设定心是

7、碳纤维加热毯，它使用碳纤维作为加热介质。碳期望达到的温度、湿度值，软件会发送包含这些期望纤维(carbonfiber，简称CF)，是一种含碳量在95%以值的指令给数据采集单元。数据采集单元收到这些上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。它是由片指令之后，会判断当前是否符合条件。当条件符合状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经后，数据处理单元会自动调用设备控制单元对育苗架碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维［4］进行相应的加热、加湿操作。的导热性能好，热膨胀系数小且具有各向异性。因此，碳

8、纤维加热毯的功耗低、加热速度快，适合在农业2系统硬件设计上使用。加湿装置分布在育苗架的每一层，核心是双2．1嵌入式平台向高压喷头，可以均匀覆盖待加湿区域。本单元既可嵌入式平台CPU型号为博通公司的BCM2835，以接收由数据采集单元发来的指令，打开或者关闭加采用AＲM11微架构，主频为700MHz，同时平台配有热、加湿装置;也可以设定一个阈值，自动地打开或者512MBDDＲＲAM和8GBNandFlash，提供高效、稳定关闭加热、加湿装置。的运行和存储环境。平台配有H