一、項目概述

1.1 引言

當今溫室大棚產業不斷擴大，人們對于健康的要求也越來越高，溫室大棚提高農產品的質量，就必須要有適宜的生長環境。 本文介紹的基于GSM的太陽能農業大棚多功能智能監控系統，通過太陽能給單片機供電，設置不同的大棚植物所需的最適宜生長環境參數，系統實時檢測環境值，并在液晶模塊上顯示，如果與設置參數不同，則會啟動報警裝置，并通過GSM模塊給大棚管理者發送信息，同時自動采取相應操作。我們相信在未來的生活中，尤其是在溫室大棚中會起到很重要的作用。

1.2 項目背景/選題動機

近二十年來，我國十分重視農業的發展，對農業設施做了很多投資，溫室大棚就是其中最重要的一個項目。它作為一種新型的農業作物種植技術，已經突破了傳統作物種植受地域、自然環境、氣候等諸多因素的限制，對農業生產有重大意義。產量提高了，但是隨著人們生活水平的提高，健康也更加的被人們所關注，溫室大棚農產品的質量也是人們關心的焦點，。然而大棚綠色農產品怎么樣才能最好的生長呢？目前我國溫室大棚多依靠人工經驗進行管理，或單片機控制的單參數，單回路的較多，人們無法，通過自己的經驗能精準的控制給予蔬菜水果等植物，最佳適宜生長參數。溫室大棚自動化程度不高，效率低。就農作物的生長環境而言，光照，溫度，濕度是最基本的要素，而溫室大棚的智能監控系統是實現其生產自動化，高效率化的最關鍵，最重要的環節。作為智能監控系統必須能夠實現對以上要素的數據進行采集，分析，處理，并且進行相應的報警和智能控制，從而使得溫室大棚的農作物能生長在一個最佳適宜的生長環境中。

二、需求分析

2.1 功能要求

單片機所需電能有太陽能提供，可以設置各種植物生長所需的光照度，溫濕度值，系統實時采集環境值，并在液晶上顯示。如果超標或不足，系統會自動報警，并自動采取開關燈，開關門，灌溉，卷簾等操作。系統會通過GSM模塊給大棚管理者發送報警信息。本系統既可用于大面積的溫室大棚種植，也可用于特殊植物的小面積培育。系統架構如圖2.1所示：

圖2.1 系統架構

2.2 性能要求

由太陽能供電，濕度測量范圍：20％～90%RH，溫度測量范圍：0～+50℃，信號傳輸距離可達20米以上，采集的數據信息在液晶上顯示。單片機控制GSM模塊，將參數信息發送給管理者。

三、方案設計

3.1 系統功能實現原理

如下圖所示：該系統主要由以下幾大模塊組成：太陽能供電模塊，傳感器模塊（光照度傳感器，溫濕度傳感器），GSM模塊，智能控制模塊（開關門，開關燈，灌溉，卷簾），鍵盤模塊，液晶顯示模塊。系統硬件結構框圖如圖3.1所示：

圖3.1 系統硬件結構框圖

3.1.1 太陽能供電模塊

太陽能是一種干凈的可再生的新能源，越來越受到人們的青睞，在人們生活、工作中有廣泛的作用， 其中之一就是將太陽能轉換為電能，太陽能電池就是利用太陽能工作的。

太陽能供電模塊采用深圳市萬家好太陽能公司生產的5 W多晶硅太陽能電池，最大電壓18V，多晶硅太陽能電池的光電轉換效率約12％左右。從制作成本上來講，比單晶硅太陽能電池要便宜一些，材料制造簡便，節約電耗，總的生產成本較低，因此得到大量發展。

3.1.2 傳感器模塊

光照度傳感器：光照度是農作物生長的重要參數之一，在設施農業中光照度的檢測越來越得到科技工作者的重視。目前設施農業溫室大棚環境控制用的光照度檢測電路中，所使用的敏感元件大多為硅光電池。實際上光敏二極管較硅光電池有許多優點，有很高的帶寬，價格便宜，特別是光電流與光照度之間呈較好的線性關系，因此他在光耦合隔離器、光學數據傳輸裝置和測試技術中得到廣泛的應用。因此本系統是根據光敏二極管的感光特性，設計一種簡單實用的光照度檢測電路。

溫濕度傳感器： 溫濕度對農作物的生長也相當重要。本系統采用的是DHT11數字溫濕度傳感器，它是一款含有已校準數字信號輸出的溫濕度復合傳感器。它應用專用的數字模塊采集技術和溫濕度傳感技術，確保產品具有極高的可靠性與卓越的長期穩定性。傳感器包括一個電阻式感濕元件和一個NTC測溫元件，并與一個高性能8位單片機相連接。因此該產品具有品質卓越、超快響應、抗干擾能力強、性價比極高等優點。每個DHT11傳感器都在極為精確的濕度校驗室中進行校準。校準系數以程序的形式儲存在OTP內存中，傳感器內部在檢測信號的處理過程中要調用這些校準系數。單線制串行接口，使系統集成變得簡易快捷。超小的體積、極低的功耗，信號傳輸距離可達20米以上，使其成為各類應用甚至最為苛刻的應用場合的最佳選則。

3.1.3 GSM模塊