基于AVR的西瓜生產(chǎn)溫室防災(zāi)控制系統(tǒng)

一、項(xiàng)目概述

1.1 引言

溫室是一種可以改變植物生長環(huán)境、為植物生長創(chuàng)造最佳條件、避免外界四季變化和惡劣氣候?qū)ζ溆绊懙膱鏊?。它以采光覆蓋材料作為全部或部分結(jié)構(gòu)材料，可在冬季或其他不適宜露地植物生長的季節(jié)栽培植物。溫室生產(chǎn)以達(dá)到調(diào)節(jié)產(chǎn)期，促進(jìn)生長發(fā)育，防治病蟲害及提高質(zhì)量、產(chǎn)量等為目的。而溫室設(shè)施的關(guān)鍵技術(shù)是環(huán)境控制，該技術(shù)的最終目標(biāo)是提高控制與作業(yè)精度。隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，設(shè)施農(nóng)業(yè)工程因其涉及學(xué)科廣、科技含量高、與人民生活關(guān)系密切，己越來越受到世界各國的重視。這也為我國大型現(xiàn)代化溫室的發(fā)展提供了極好的機(jī)遇，并產(chǎn)生巨大的推動(dòng)作用。本項(xiàng)目以AVR芯片為控制芯片，設(shè)計(jì)了一套適用于當(dāng)前西瓜生產(chǎn)的溫室防災(zāi)控制系統(tǒng)。

1.2 項(xiàng)目背景

中國作為一個(gè)農(nóng)業(yè)大國，“三農(nóng)”問題關(guān)系到國民素質(zhì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展，關(guān)系到社會(huì)穩(wěn)定、國家富強(qiáng)、民族復(fù)興。“十二五”發(fā)展規(guī)劃中現(xiàn)代農(nóng)業(yè)是的重中之重，我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)靠天吃飯的局面仍未根本改變。農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施條件還比較差，抗御自然災(zāi)害能力較弱。近年來，我國每年因氣象災(zāi)害損失糧食1000億斤左右。自然災(zāi)害呈加重態(tài)勢，糧食生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)越來越大。從而使如何減少氣象災(zāi)害對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響變得尤為重要。

溫室是現(xiàn)代西瓜生產(chǎn)中必不可少的設(shè)施之一，其硬件投資大，內(nèi)部環(huán)境穩(wěn)定。為西瓜提供一個(gè)更適宜其生長的封閉的、良好的生存環(huán)境，以提早成熟，最終將會(huì)給我們帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。但隨著地球氣候的多變性，最近幾年各地氣候變化無常，農(nóng)村農(nóng)作物受災(zāi)嚴(yán)重，今年江蘇蘇北地區(qū)西瓜生產(chǎn)因干旱影響很多西瓜枯死。華東、華南沿海地區(qū)的氣候特點(diǎn)是高溫高濕、臺(tái)風(fēng)頻繁,所以,這些地區(qū)的溫室大棚必須以降溫、降濕,特別是要以能防御風(fēng)災(zāi)為目標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì),其配套的環(huán)境自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)也要以此為目標(biāo)進(jìn)行研制。2010年2月28日16時(shí)～3月1日3時(shí)，山東壽光遭遇了20年來的最大的降雪，降雪量達(dá)到25.6mm，地面積雪逾20 cm，約有30%的蔬菜日光溫室發(fā)生變形，5%左右倒塌，使壽光及周邊地區(qū)日光溫室蔬菜生產(chǎn)造成嚴(yán)重?fù)p失。

本項(xiàng)目在了解了風(fēng)暴和降雪的識(shí)別模式后,計(jì)劃用ATmega16設(shè)計(jì)一套自動(dòng)測控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)風(fēng)災(zāi)雪災(zāi)自動(dòng)測控和防御。

二、需求分析

2.1 功能要求

溫室環(huán)境的檢測及控制通過AVR單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)。據(jù)有關(guān)資料表明,風(fēng)壓的大小在很大程度上取決于風(fēng)速,一般7級(風(fēng)速為13.9~17.1 m/s)大風(fēng)吹到物體表面,能產(chǎn)生225.4 N/m2的壓力,所以,7級以上的風(fēng)將對大棚產(chǎn)生很大的摧毀力,因此風(fēng)災(zāi)防御的關(guān)鍵是識(shí)別7級以上的風(fēng)。為了說明方便,本方案把7級以上的風(fēng)稱為風(fēng)暴。

華東沿海地區(qū)，近幾年都有不同程度的降雪，由于降雪時(shí)溫度較高，日光溫室前屋面積雪的底部先開始融化，引起上部積雪下滑，積聚在前半部的積雪厚度達(dá)50 cm以上，突然增加的荷載造成了日光溫室前部發(fā)生變形和倒塌。未能及時(shí)清除積雪的日光溫室變形和倒塌較多，也有部分日光溫室是在清除積雪過程中發(fā)生了變形和倒塌。原因是在清除下半部分積雪過程中，上半部分積雪沿防雨膜下滑，使積雪積聚于前部產(chǎn)生了較大的壓力。最終會(huì)導(dǎo)致溫室的坍塌。本項(xiàng)目只對雪災(zāi)報(bào)警，以減小雪災(zāi)危害。