基于单片机模块的农业大棚温湿度控制系统及其应用方法与流程

本发明涉及农业应用技术领域，特别是一种基于单片机模块的农业大棚温湿度控制系统及其应用方法。

背景技术：

现代农业生产中，不仅仅需要先进的农业科学种植技术，还应做到与信息科学等技术相互融合、相互渗透，从而才能达到优势互补，为农业生产提高生产力提供更好的保障。在农业生产中，比如说农业大棚作物管理中，为了作物的良好生长，需要实时采集温室大棚内温湿度数据，进而管理人员根据数据结果作出相应操作管理，保证作物的健康生长（比如湿度过低可启动加湿设备工作）。现有的管理中，对于农业大棚温湿度监测数据一般是通过人工采集温湿度数据，然后人工再根据数据结果操作温度控制设备、湿度控制设备工作，进而达到控制大棚内温湿度值的目的，这种传统的温湿度数据采集方法不仅浪费人力财力，而且各种数据处于动态变化中，采集人员不可能每时每刻进行温湿度数据的采集，因此很难保证采集的数据结果能达到有效值。

在现代化农业大棚的生产和管理过程中，农业大棚的温度和湿度变化对植物的健康成长有着极其重要影响，特别是在农作物开花结果时期，如果昼夜温湿度变化较大，会对其开花结果产生不利影响，导致农作物谢花落果，产生重大的农业经济损失。一系列国内外农业大棚农作物种植的实践生产经验表明，提高农业大棚环境的温湿度管理水平和自动化控制技术水平，可以为农作物的高产提供有利的保障。因此，为了保证农业大棚的作物高产性，对农业大棚中植物生长环境中的温度和湿度进行必要的实时监测与控制，可以有效维持温湿度数据在农作物适宜的合理生长范围内，避免温湿度出现较大的范围波动，对提高农作物的产量和质量有很大的积极因素。

arduino是一款功能强大的单片机，其工作具有较高的稳定性，还具有成本低、开发容易、控制功能齐全等优点，通过pc机编程，其可以实现输入数据处理及输出不同控制信号的功能。基于上述，提供一种基于arduino单片机，实现农业大棚内实时的温湿度数据采集，并能实现使用者根据需要随时打开或关闭大棚内温度控制设备、湿度控制设备，进而有效控制大棚内温湿度值在合理的范围内，保证作物高产和提质的控制系统和应用方法显得尤为必要。

技术实现要素：

为了克服现有农业大棚的生产和管理过程中，采集大棚内温湿度数据及控制中存在的弊端，本发明提供了一种采用arduin单片机作为整个系统的控制核心，工作时能将温湿度探头、水浸探头采集的数据实时进行处理，并经无线传输模块通过互联网将各种数据实时传递给用户互联网设备端（电脑、手机等），农业管理人员能实时了解到大棚内各种情况，在温湿度数据、水浸数据超过单片机的阈值时，短信模块能自动给远端的管理人员发送短信，从而管理人员能第一时间打开相应温度控制设备、湿度控制设备，保证大棚内作物生长在合适的温湿度数据下，从而有效保证农作物的产量和质量的基于单片机模块的农业大棚温湿度控制系统及其应用方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

基于单片机模块的农业大棚温湿度控制系统，包括用户互联网设备内的应用软件，其特征在于还具有单片机模块、温湿度探头、水浸探头、无线数据传输模块、短信发送模块、报警模块、开关电源，无线数据传输模块、短信发送模块、报警模块、开关电源、单片机模块安装在元件盒内，温湿度探头安装在农业大棚内，水浸探头安装在农业大棚内地面，开关电源的电源输入端和220v交流电源两极分别经导线连接，开关电源的电源输出两端和单片机模块、温湿度探头、水浸探头、无线数据传输模块、短信发送模块、报警模块的电源输入两端分别经导线连接，温湿度探头、水浸探头数据输出端分别和单片机模块三路信号输入端经信号线连接，单片机模块的两路数据信号输出端和无线数据传输模块、短信发送模块信号输入端分别经信号线连接，单片机模块四个控制信号输出端分别和报警模块及农业大棚内的升温控制设备、降温控制设备、湿度控制设备的控制信号输入端经导线连接。

所述单片机模块主控芯片是arduin，其具有多个信号输入端、多个数据信号输出端、多路控制信号输出端。

所述温湿度探头是型号dht11的复合数字式温湿度检测仪。

所述水浸探头是型号zz-pls-ira积水传感器，能实时对大棚内地面是否积水进行监测。

所述无线数据传输模块是型号esp8266的wi-fi无线数据传输模块，能将单片机模块采集处理的温湿度数据、水浸数据经路由器、有线或无线移动网络传递给远端管理人员的互联网设备。

所述短信发送模块是安可达品牌、型号rpxk的gsm短信报警模块成品，短信报警模块成品内部预先储存有一条短信，内容是“大棚内有异情”，并存入需要通知的大棚管理人员电话号码。

所述报警模块是品牌翼盟的有源连续声报警器。

所述升温控制设备、降温控制设备、湿度控制设备在控制信号输入端输入工作及停止工作指令后，会分别工作及分别停止工作。

所述开关电源是交流220v转直流5v的开关电源模块成品。

基于单片机模块的农业大棚温湿度控制系统的应用方法，其特征在于温湿度探头实时采集农业大棚内温湿度数据、水浸探头实时采集农业大棚内地面是否被水淹数据，三种模拟数据信号输入至单片机模块的三路信号输入端，单片机模块在内部编程作用下，将各种数据进行处理并转换为数字信号后，经无线数据传输模块、路由器通过有线或无线移动网络传递给远端管理人员的互联网设备，管理人员通过互联网设备内的应用软件可以实时监测大棚内温湿度数据、是否被水淹数据，大棚内发生温湿度数据异常、被水淹时，管理人员能根据监测掌握的数据经互联网设备操作界面发出控制指令，控制指令经互联网、路由器、无线数据传输模块回传至单片机模块，单片机模块根据控制指令分别输出控制信号进入升温控制设备、降温控制设备、湿度控制设备的控制信号输入端，进而，升温控制设备、降温控制设备、湿度控制设备根据控制指令工作或停止工作。

所述单片机模块内预先编程储存有大棚内温湿度数据阈值，在发生温湿度数据超过设定阈值，以及大棚地面发生浸水时，单片机模块会输出信号进入短信发送模块信号输入端，短信发送模块自动为管理人员推送一条短信，最多可为6位管理人员推送短信，同时，单片机模块还会输出控制信号进入报警模块，报警模块发出声音对大棚内现场管理人员进行提示。

本发明有益效果是：本发明采用工作具有较高稳定性、成本低、开发容易、控制功能齐全等优点的arduin单片机模块作为整个系统的核心，工作时能将温湿度探头、水浸探头采集的数据实时进行处理，并经无线传输模块通过互联网将各种数据实时传递给用户互联网设备端（电脑、手机等），这样，农业管理人员能实时了解到大棚内各种情况。在温湿度数据、水浸数据超过单片机的阈值时，单片机模块能控制短信模块能自动给远端的管理人员发送给短信，并能控制现场的报警模块工作给予现场管理人员有效提示，这样管理人员可在现场，或通过互联网设备操作界面发出控制指令，控制指令经互联网、路由器、无线数据传输模块回传至单片机模块，从而，单片机模块根据控制指令分别输出控制信号进入升温控制设备、降温控制设备、湿度控制设备的控制信号输入端，进而，升温控制设备、降温控制设备、湿度控制设备根据控制指令工作或停止工作；达到控制大棚内温湿度数据的目的，当发生大棚内进水时，管理人员可及时赶到现场进行处置。本发明能保证大棚内作物生长在合适的温湿度数值下，从而为有效保证农作物的产量和质量提供了有利技术支撑。基于上述，所以本新型具有好的应用前景。

附图说明

以下结合附图和实施例将本发明做进一步说明。

图1是本发明基于单片机模块的农业大棚温湿度控制系统的结构框图。

图2是本发明基于单片机模块的农业大棚温湿度控制系统的电路图。

具体实施方式

图1、2中所示，基于单片机模块的农业大棚温湿度控制系统，包括用户互联网设备内的应用软件，还具有单片机模块u1、温湿度探头u2、水浸探头u3、无线数据传输模块u4、短信发送模块u5、报警模块u6、开关电源u7，无线数据传输模块u4、短信发送模块u5、报警模块u6、开关电源u7、单片机模块u1安装在元件盒内，温湿度探头u2安装在农业大棚内，水浸探头u3安装在农业大棚内地面。

图1、2中所示，单片机模块u1主控芯片是arduin，其具有多个信号输入端、多个数据信号输出端、多路控制信号输出端。温湿度探头u2是型号dht11的复合数字式温湿度检测仪。水浸探头u3是型号zz-pls-ira积水传感器，能实时对大棚内地面是否积水进行监测。无线数据传输模块u4是型号esp8266的wi-fi无线数据传输模块，能将单片机模块u1采集处理的温湿度数据、水浸数据经路由器、有线或无线移动网络传递给远端管理人员的互联网设备。短信发送模块u5是安可达品牌、型号rpxk的gsm短信报警模块成品，短信报警模块成品内部预先储存有一条短信，内容是“大棚内有异情”，并存入需要通知的大棚管理人员电话号码。报警模块u6是品牌翼盟的有源连续声报警器。升温控制设备sk、降温控制设备jk、湿度控制设备wk在控制信号输入端输入工作及停止工作指令后，会分别工作及分别停止工作。开关电源u7是交流220v转直流5v开关电源模块成品。开关电源u7的电源输入端1及2脚和220v交流电源两极分别经导线连接，开关电源u7的电源输出两端3及4脚和单片机模块u1电源输入两端1及2脚、温湿度探头u2电源输入两端1及2脚、水浸探头u3电源输入两端1及2脚、无线数据传输模块u4电源输入两端1及2脚、短信发送模块u5电源输入两端1及2脚、报警模块u6电源输入两端1及2脚分别经导线连接，温湿度探头u2数据输出端3脚及4脚、水浸探头数据输出端3脚分别和单片机模块u1三路信号输入端3及4、5脚经信号线连接，单片机模块u1的两路数据信号输出端6及7脚和无线数据传输模块u4信号输入端3脚、短信发送模块u5信号输入端3脚分别经信号线连接，单片机模块u1四个控制信号输出端8、9、10\11脚分别和报警模块u6、升温控制设备sk、降温控制设备jk、湿度控制设备wk的控制信号输入端经导线连接。

图1、2中所示，基于单片机模块的农业大棚温湿度控制系统的应用方法，应用中，220v交流电源进入开关电源u7的电源输入两端1及2脚后，开关电源u7的电源输出两端3及4脚会输出稳定的5v直流电源进入单片机模块u1、温湿度探头u2、水浸探头u3、无线数据传输模块u4、短信发送模块u5、报警模块u6的电源输入两端，于是，单片机模块u1、温湿度探头u2、水浸探头u3、无线数据传输模块u4、短信发送模块u5、报警模块u6处于得电工作状态。工作时，温湿度探头u2实时采集农业大棚内温湿度数据、水浸探头u3实时采集农业大棚内地面是否被水淹数据(比如外面沟渠的水进入大棚内)，三种模拟数据信号输入至单片机模块u1的三路信号输入端3、4、5脚，单片机模块u1在内部编程作用下，将各种数据进行处理并转换为数字信号后输出进入无线数据传输模块u4信号输入端，然后无线数据传输模块u4将数字信号通过路由器经有线或无线移动网络传递给远端管理人员的互联网设备（手机、平板电脑、pc机等），管理人员通过互联网设备内的应用软件可以实时监测大棚内温湿度数据、是否被水淹数据；大棚内发生温湿度数据异常、被水淹时，管理人员能根据监测掌握的数据经互联网设备操作界面发出控制指令，控制指令经互联网、路由器、无线数据传输模块u4回传至单片机模块u1，单片机模块u1根据控制指令分别输出控制信号进入升温控制设备sk(比如电加热设备)、降温控制设备jk（比如风扇或制冷设备）、湿度控制设备wk（比如喷雾设备）的控制信号输入端，进而，升温控制设备sk、降温控制设备jk、湿度控制设备wk根据控制指令工作或停止工作。本发明中，单片机模块u1内预先编程储存有大棚内温湿度数据阈值，在发生温湿度数据超过设定阈值，以及大棚地面发生浸水时，单片机模块u1会输出信号进入短信发送模块u5信号输入端，短信发送模块u5能自动为管理人员推送一条短信，最多可为6位管理人员推送短信，短信内容是“大棚内有异情”，并能输出控制信号进入报警模块u6信号输入端，于是，报警模块u6发出响亮提示声音给予现场人员提示，这样，管理人员接到提示信息后，可在现场直接控制或在远端经互联网设备根据需要打开升温控制设备sk、降温控制设备jk、湿度控制设备wk，来改变大棚内温湿度数值达到需要。当发生大棚内进水时，管理人员可及时赶到现场进行处置。本发明能保证大棚内作物生长在合适的温湿度数值下，从而为有效保证农作物的产量和质量提供了有利技术支撑。基于上述，所以本新型具有好的应用前景。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。