基于STM32的農業溫室遠程監控系統設計

阮繼瀚，張薪

（1.江西省南昌市江西應用科技學院，江西 南昌 330100：2.江西省南昌市華東交通大學電氣與自動化工程學院，江西 南昌 330100）

0 引言

農業溫室被廣泛應用于農業生產過程中，隨著信息技術的不斷發展，傳統的人工監控已經無法滿足應用需求。因此，許多學者研究農業溫室遠程控制系統[1]。北京工業職業技術學院仲宇璐設計了一種基于LoRa技術的農業大棚溫室監測系統[2]；淮安生物工程高等職業學校張兆朋提出一種基于C8051F340單片機的雙孢菇溫室監控系統[3]；劉海明等提出一種基于激光傳感控制的農業溫室監控系統[4]；以上研究均可實現農業溫室的監控，但存在系統的穩定性較低、成本高等不足。

本文設計一種基于STM32F103單片機的農業溫室遠程監控系統。系統通過傳感器采集大棚溫濕度、光強，并使用4G 數據傳輸模塊將采集到的溫室內環境信息發送到服務器，用戶可通過客戶端訪問服務器獲取溫室內的環境信息，實現農業溫室遠程實時監控。此外，通過對農業溫室信息存儲，可為后續提升農作物產出、提高對農作物生長特性的深層了解提供基礎。

1 系統硬件設計

1.1 主控單元設計

系統使用STM32F103C8T6單片機作為主控，使用VMS-WS-485-1作為溫濕度采集傳感器，MAX44009光強傳感器采集溫室內光強。STM32F103C8T6采集到溫濕度、光強信息后，通過4G數據傳輸模塊發送給服務器，用戶通過客戶端訪問服務器獲取大棚內環境參數。系統總體結構如圖1所示。

圖1 系統總體結構

系統的主控單元電路如圖2所示，電路包括2個部分：STM32F103 C8T6單片機最小系統和4G DTU數據傳輸模塊電路。系統使用ATK-M750模塊進行遠程信息傳輸，系統使用12V外部電源對模塊進行供電。

圖2 主控單元控制電路設計

1.2 傳感與執行單元電路設計

傳感與執行單元電路如圖3所示，其中溫濕度采集傳感器為VMS-WS-485-1，光強傳感器為MAX44009。溫濕度溫度測量范圍為-40℃～80℃，通過SP3485芯片與主控器串口3連接，光強傳感器直接與主控器串口2相連。

圖3 傳感器電路設計

2 軟件設計與測試

系統軟件設計為單片機內軟件開發，根據溫室監控系統的功能需求，開發程序主要包括主控部分、傳感器采集子程序和遠程數據發送子程序三個部分。具體流程如下：系統上電初始化后開始進入工作狀態；單片機通過串口采集溫室內的溫濕度、光強信息，采集完成后通過DTU模塊向服務發送采集數據。

將裝置安裝在溫室大棚內，測試系統的性能。啟動監測系統，與實際傳感器數據進行比對，發現誤差均在1%以內，滿足應用需求[5]。監控系統具有較高的準確性。此外，通過多次記錄采集到的環境信息，分析農作物對環境的需求，為后續分析農作物生長特性提供基礎。

3 結語

本文設計一種基于STM32F103單片機的農業溫室遠程監控系統。系統通過傳感器采集大棚溫濕度、光強，并使用4G 數據傳輸模塊將采集到的溫室內環境信息發送到服務器。溫室用戶通過手機APP和電腦客戶端查看溫室內環境數據，實現農業溫室的遠程監控，當溫室內環境出現異常，可人工調整相關設備，保持溫室環境處于理想狀態。系統設計完成后，通過測試驗證了系統的有效性。系統為后續研究農作物最佳生長環境、提高對農作物生長特性的深層了解具有十分重要的現實意義。