智能管理系統在小米種植中的應用

李寶生++康健麗++禹化有++李鳳平

摘 要：文章采用遠距離無線串口透傳技術設計了小米種植智能管理系統，該系統主要由溫度監控模塊、適度監控模塊、水分監控模塊溫和管理主機組成。當超出了預設的作物最佳生長范圍時，管理主機會根據系統設定自動控制風機和灌溉管道閥開關來調節。管理系統通過合理的施肥原則以及施肥技術等方面對谷子進行合理的施肥。實驗結果表明，由管理系統種植的小米和普通種植的小米品質都能夠滿足人們的要求，但管理系統種植的小米谷粒較為飽滿，口感更好。

關鍵詞：小米；自動智能管理系統；施肥

中圖分類號：S515 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）02-0157-02

Abstract： In this paper， the remote wireless serial transmission technology is used to design the millet planting intelligent management system， which is mainly composed of temperature monitoring module， moderate monitoring module， water monitoring module and management host. When the optimal growth range of the crop is exceeded， the management host will adjust it according to the system setting automatic control fan and irrigation pipe valve switch. The management system carries on the reasonable fertilization to the millet through the reasonable fertilization principle and the fertilization technology and so on. The results show that the quality of millet planted by management system and common millet can meet the requirements of people， but the millet planted by management system is more full and tastes better.

Keywords： millet； automatic intelligent management system； fertilization

引言

小米，中國古稱為粟或援，亦稱作粱，俗稱谷子。谷子為禾本科（Gramineae）狗尾草屬（Setaria）植物。帶殼的谷子是假果粒，圓形或卵圓形；殼由內外程組成，色澤有黃、乳白、灰、褐等多種。谷子去殼后的穎果即為小米，色澤有黃、灰白、褐或黑色；因其粒小，直徑2mm左右，故名。我國是小米的起源地，在長長的歷史長河中小米在人們的食物中占有重要地位，它抗寒抗旱等優勢，是五谷之一。它的生長發育期比其他植物較短，對環境有強大的適應性，不像小麥那樣經常那樣澆水就可以很好生長，它的存儲條件很簡單，不容易變質，是我國北方地區主要的農作物。小米品質的優劣不僅受遺傳因素的影響，而且還與水小生長期間的環境條件和栽培技術有很大關系其中肥料對小米品質性狀有很大影響。迄今，許多研究人員對肥料施用量和施用期與小米品質的關系進行了研究，現將近年來國內關于肥料對小米品質影響的研究進行分析，以期為我國優質小大面積生產提供科學的肥料運籌依據。

1 小米不施肥種植

小米在不同的生長發育階段，需要的水分和溫度也是不一樣的。如果對大鵬的某個點進行溫度濕度的檢測不能反映整個大棚的濕度和溫度。[1]因此針對傳統大棚這樣一個缺點，本系統設計了大棚溫濕度和土壤水分自動智能管理系統，從而大棚內的參數會得到及時、充分的調節。這一系統主要由溫度傳感器、濕度傳感器、水分傳感器和無線通信裝置等構成。系統通過檢測整個大棚的溫度和濕度，通過反饋調節使大棚溫度和濕度保持在一個恒定的范圍，從而使小米處于去最有利的生長環境。系統通過傳感器檢測周圍環境信息，通過無線通訊模塊將采集到的信傳輸至上位機管理機，同時將數據存儲在數據庫SQL2008中。管理機對接受到的數據進行分析、處理，跟預設值進行比較，判斷該時刻溫度和濕度是否符合預定值，如果不符合則進行溫度和濕度調節。存儲在SQL2008的數據還可以用來數據回放，將歷史數據顯示。

采用無線串口透傳模塊E17TTL100-SMA可以使傳輸的距離加長，從而保證數據傳輸的準確性和穩定性。該模塊的核心是無線射頻芯片，工作頻率為440MHz，供電直流電壓為1.5-3.5V，醉倒功率可達1000mW，接受的電流大小為38uA。該芯片還有低功耗特性，休眠時電流僅為2uA。通過串口通信可以傳輸到2000m外的距離；具有標準的TTL接口，接收方和發信方之間就像連接了一條串行總線，不需要編寫復雜的通信協議，使設計更加方便，該接口可以支持多種波特率。該模塊以串口通信的方式與控制器進行通信，兩者之間的比特率設置為9600進行通訊。[3]由于無線模塊一直是等待接受信息，考慮到節能，本設計為當主節點接收到指令后，先處理接收到的指令，在執行發送，把數據上傳至上位機。

小米植物在大棚內進行光合作用會使很多水分蒸發，導致大棚內濕度不足，與此同時還會產生熱量，使大棚溫度升高。如果沒有精確地溫度傳感器和濕度傳感器，將無法精確地對溫度和濕度進行精確反饋調節。本系統選用溫度濕度模塊AM2302，該模塊為數字輸出周圍環境的溫度和濕度，它主要由電容式濕敏元件和高精度溫度元件組成。連接方式為3引腳，電源電壓為3.5V至5.5V。單總線數據線SDA引腳是三態結構，用于數據交換和控制，確保其具有超快速響應和高可靠性和抗干擾能力。數據總線降低到至少800s，STM32F103處理器從睡眠模式轉換到高速模式，從數據總線SDA串行數據輸出40Bit數據，其次是高濕度，低濕度，高溫度，低溫度和奇偶校驗，發送后數據自動進入睡眠模式。endprint

2 小米施肥種植

2.1 谷子的施肥原則

（1）有機物肥料和無機物肥料相結合。谷子在種植中可以加入有機肥，可以增加土壤有機質，改善土壤理化性狀，提高土壤保水保肥能力，增強微生物活性，提高化肥利用率。因此，有機肥應該是綠谷子的主要肥料。為了實現小米高產，優質，高效，要堅持多種形式的有機肥投入，適量適量中，小量化肥，提高土壤肥力。（2）大量、中量、微量元素配合。綠谷子施肥技術的重要內容是合理應用各種營養元素。人們必須重視氮磷鉀肥的合理配方施用，及時補充必要的硼，鋅等微量元素，以獲得高而穩定的谷子產量。（3）用地和養地相結合。為了使土壤肥料的良性循環必須是由投入產出平衡形成的小米物質和能源，必須堅持土地利用與開發相結合。如果土壤肥力被破壞或消耗，土壤的復壯能力和谷子的產量和質量就會降低。（4）肥料使用要嚴格按照國家綠色食品肥料使用準則標準執行禁止使用未經國家和省級農業部門注冊的化學或生物肥料的綠色小米生產。嚴禁使用硝酸鹽肥料。

2.2 谷子的施肥技術

（1）谷子的需肥特點。谷子屬于耐瘠薄作物。要想獲得較高的產量，必須滿足谷子對養分需要。根據研究資料和近年來本區域谷子配方施肥“3414”肥效試驗結果表明：谷子每生產100kg籽粒，約需從土壤中吸收純氮2.5kg、磷1.25kg、鉀1.75kg。谷子在整個生育期中，對氮素需要量較多，在幼苗期吸氮量占全生育期的2%～4%。拔節到孕穗期吸收量占全生育期的60%～80%。開花到成熟期吸氮9%～30%，且在不同的產量水平下，谷子吸收氮的差異明顯。產量較高原因主要是土壤氮素供應充足，這樣會使得植株生長快，葉片功能期延長，光合作用較強，干物質積累多。尤其是需要有磷促進和調節小米，磷足夠生長，可以增強抗旱，抗寒，減少糧食，粒重，促進早期熱量。小米還具有較強的吸鉀能力。籽粒鉀含量較高，鉀能提高莖稈韌性和抗倒伏能力，抗病蟲害。硼鋅能加強谷子的一些重要生理功能，植株生長茂盛，根系良好，籽粒飽滿。因此，在作物種植中，要注意氮，磷，鉀肥與硼，鋅等微量元素的適當配位水平。（2）谷子的施肥量。根據土壤條件，土壤類型，土壤養分測試結果等，通過施肥生產綠色小米，然后根據土壤養分含量參考配方施肥建議，按照公式，小調整施肥原則被執行了。

3 結束語

無肥智能管理系統實現了小米生長環境中溫濕度土壤水分的實時智能管理，大大降低了管理人員的勞動強度。科學施肥是通過合理的施肥技術和施肥量獲得的作物，這樣的施肥技術具有一定的經濟效益和社會效益。兩者從品質上都能夠滿足要求，但是通過合理施肥種植的小米谷粒更為飽滿。

參考文獻：

[1]吳昊，何鵬，楊曼.基于Android的溫室大棚監控管理信息系統研究[J].農機化研究，2013，35（11）：79-83.

[2]賀霞.忻州市優質小米生產基地建設綠色施肥技術[J].現代農業，2014（10）：30-31.

[3]周曦，何振宇，單鳴雷，等.輸配電開閉所環境及安全綜合監控系統的設計[J].計算機工程與設計，2013，34（07）：2609-2613+2618.

[4]何禹.小米拔節期施肥培土對產量的影響[J].吉林農業，2017（05）：75.

[5]張淋江，劉亞威.水產養殖智能管理系統水質調節應用[J].科技創新與應用，2017（05）：45-46.endprint