（北方民族大学 宁夏回族自治区银川市）
摘要：本文设计制作了一套基于Arduino的智能农场控制系统。该系统通过传感器采集植株生长环境的温度、湿度、土壤盐碱度，监控植株的生长环境。当植株生长环境发生变化时，系统会通过外围设备进行调控，让环境始终适合植株生长。系统设计有远程监控终端，农场主可以通远程监控终端实时查看田间的传感器数据。本系统主要有Arduino控制板、土壤复合传感器、水泵、无线通信模块、液晶显示模块组成。经过测试，系统安装方便、操作简单、运行稳定，能够完全自主的监控管理种植环境。
关键词：Arduino；智能大棚；C/C++
在农业生成中，植物对生长环境都有一定要求，只用到达了植物生长的适宜环境植物才能成活，所以大多数植物多有自己的生长区域和季节。为了能在不同的区域和季节种植出相同的植物，种植人员就需要营造出适宜植株生长的环境。植物生长的环境是在不断变化的，只就需要有人去维护这些环境，让环境始终维持在植株适宜的状态。本文设计制作的系统就是一套自动化的环境控制系统，利用该系统可以直接调节温、光、水、肥，可以实现植株的快速成长，稳定产量。
1 总体设计
该系统结构图如图1所示。系统工作的环境基础设施薄弱，没有完善的供电线路，因而系统采用太阳电池进行集中供电。系统内部设置有太阳能充电电路，不需要外接太阳能控制器。一套系统设置有一个主机，若干个传感器和执行机构。每一个主机和从机都有自己独立的控制器、太阳能供电电路和无线通信模块。主机和下挂从机设备之间通过无线通信模块进行数据传输。主机通过查询的方式采集每一个下挂从机传感器的工作状态和采集到的数据，来检测植物生长环境的数值。系统会根据采集到的数据通过执行机构对植物生长环境进行调节。
系统采用E32-TTL-100S1无线模块，该模块采用LoRa 扩频技术，传输距离可以达到三公里，有功率密度集中，抗干扰能力强的优势。模块具有软件 FEC 前向纠错算法，其编码效率较高，纠错能力强，在突发干扰的情况下，能主动纠正被干扰的数据包，大大提高可靠性和传输距离。该模块采用TTL 电平输出，3.3V电源供电。模块有5种工作模块，可以进行低功耗设置，在休眠模式下模块可以通过其他通信模块唤醒。
本系统采用土壤EC水分温度三合一传感器，该传感器供电为5V，485数据通信，模块内具有软件CRC（冗余循环码） 校验，精度高，响应快，输出稳定。受土壤含盐量影响较小，适用于各种土质。可长期埋入土壤中，耐电解，耐腐蚀，抽真空灌封，完全防水。
3 系统软件设计
该系统软件设计流程图如图3所示。本系统采用Arduino开原硬件平台，该平台包含有许多用C语言编写的开原函数库，所以该系统可以直接调用现有的库函数完成系统开发。系统上电后从机主动与主机进行网络连接，各个功能模块入网成功后，主机会查询从机采集的数据。从机设置为定时休眠模式，间隔一个时间周期从机就会采集一笔数据，并将采集到的数据保存在处理器的EPROOM中，然后从机进入休眠。当主机查询从机时，该从机会被唤醒并将保存的数据上传到主机中。主机根据传感器上传的数据控制执行机构进行调节。
4 结论
系统采用Arduino开源硬件平台，该平台包含许多开源函数库，利用该平台开源的资源能提高系统的可靠性和维护性。该测试系统已用于某温室大棚进行测试，实际应用表明该系统具有调控控制准确、稳定可靠、人机界面友好等特点，达到了设计要求。
论文作者:米热班古丽•阿不都肉苏,王金山,马国月
论文发表刊物:《电力设备》2018年第10期
论文发表时间:2018/7/24
标签：系统论文; 环境论文; 模块论文; 植株论文; 传感器论文; 主机论文; 数据论文; 《电力设备》2018年第10期论文;