智慧大棚卷膜器设计

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1.简介

  对于大棚成片的农业园区,物联网也可实现自动信息检测与控制。通过配备无线传感节点,每个无线传感节点可监测各类环境参数。通过接收无线传感汇聚节点发来的数据,进行存储、显示和数据管理,可实现所有基地测试点信息的获取、管理和分析处理,并以直观的图表和曲线方式显示给各个大棚的用户,同时根据种植植物的需求提供各种声光报警信息和短信报警信息,实现大棚集约化、网络化远程管理。

  此外,物联网技术可应用到大棚生产的不同阶段。在大棚准备投入生产阶段,通过在大棚里布置各类传感器,可以实时分析大棚内部环境信息,从而更好地选择适宜种植的品种;在生产阶段,从业人员可以用物联网技术手段采集大棚内温度、湿度等多类信息,来实现精细管理,例如遮阳网开闭的时间,可以根据大棚内温度、光照等信息来传感控制,加温系统启动时间,可根据采集的温度信息来调控等;在产品收获后,还可以利用物联网采集的信息,把不同阶段植物的表现和环境因子进行分析,反馈到下一轮的生产中,从而实现更精准的管理,获得更优质的产品。

  根据天气气候的改变,温度过高时需要将大棚薄膜开启放风,放风系统的的主要目的是用来调节温室的温度与湿度,当温室温度高于作物生长需求时,我们要打开放风口来对温室进行降温,同样湿度较大时也要进行放风口打开排湿,这样才能更好的让作物生长。放风口的展开与收拢以前都是人为操作用手一段一段的拨起来,费工费力,自动卷膜机的产生极大的便利了农户对大棚温控的管理。

  本项目以STM32F103C8作为主控MCU,采用4G通讯,连接腾讯云平台实现远程监控。以24V直流减速电机实现大棚薄膜的开启与闭合,可配备两路电机驱动控制器,实现大棚左右两边独立控制。传感器模块配置温湿度传感器、风力检测传感器,同时配备微信小程序。

2.核心功能

  1.STM32F103C8作为主控MCU,完成各个子模块驱动,整体功能协调与管理。

  2.采用移远4G模块,AT指令集开发,通过MQTT协议连接腾讯物联网平台;

  3.温湿度计模块驱动,采用RS485通讯,标准Modbus协议,将采集的温湿度数据上报至云端,可在微信小程序查看当前温湿度数据;

  4.风力检测传感器驱动,采用RS485通讯,标准Modbus协议,将采集的温湿度数据上报至云端,可在微信小程序查看当前风力大小;

  5.LCD显示屏幕,采用3寸LCD单色屏幕,分辨率为128*64。用于显示当前大棚温湿度数据、风力等级、实时时间,大棚薄膜开合时间;

  6.设计24V电机倒转开关,用于实现24V电机正反转切换,最大可支持30A驱动电流。电机选择24V直流减速电机,额定功率160W,可带动110m大棚。

  7.本地机械按钮控制,具有电源开关、一键大棚薄膜开启和关闭,大棚自动开合模式和手动开合模式切换。

3.硬件实物及设备调试

  设备现场调试:

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  2.微信小程序

  通过4G模块连接腾讯物联网平台,设计微信小程序,上报环境温湿度数据,实现设备远程控制和自动控制。

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4.硬件设计

  • 电机控制器。

  设计电机控制器硬件,实现24V电机正反转控制,支持一键制动。

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  • EC800K 4G通讯
    设备通讯使用移远通讯的EC800K 4G模块,采样支持12V和3.7V两种供电模式。

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  • 主控制器

  主控制器以STM32F103C8为核心MCU,电源输入接口为24V,通过DC-DC实现24V转换5V,再将5V转3.3V从而实现MCU供电。数据显示使用4位数码管,外加机械按键实现手动大棚薄膜打开和闭合控制。

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