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电路设计->综合电路图->综合电路图->养殖场实时智能监控装置

养殖场实时智能监控装置

作者:angelazhang时间:2015-06-17

一、项目概述

1.1 引言

中国对养殖产品需求的日益增大和养殖技术的发展,使得如何通过通信技术和自动化技术实时监测和管理养殖场,以实现环保和高收益,成为了新的课题。本文正是基于此出发点,以“养殖场的实时监控装置”为题,通过使用ATMEL的AVR微处理器,实现养殖场的智能化监控,淘汰部分落后产能的目标。

 

1.2 项目背景

动植物的生长受自然条件的影响,如光照强度(影响动物发情期,植物花期等),温度(影响动植物生长速度和生长周期),湿度(影响发病率)等。有研究表明,现代智能型的养殖场监控是养殖场管理的有效手段和工具。它可以提高操作的准确性,有利于温室的科学管理,降低对操作者本身的素质要求。除了能大大减少劳动量,更重要的是它能够准确,按需,适时的给动植物提供合适的生长条件,以提高产量和质量。先进的低成本,低功耗,和使用维护方便的实时监控装置,无疑是降低人工操作与提高管理质量的首选。

 

二、需求分析

2.1 功能要求

包括以下功能:检测光照强度然后显示在LCD上,并上传到PC机上可以远程监测,当光强不符合规定值时,进行动作,调节光强;同时也可以检测温度、湿度并将检测结果显示在LCD上,并上传到PC机进行长期记录,当温湿度不符合规定值时,进行动作,调节养殖室内的温湿度;防火功能,当温度持续过高时发出警报:防盗功能,监控养殖场内及周边环境,当监测到有未经允许进入的人或其他动物时能及时发出警报。

 

2.2 性能要求

能够实时准确的检测养殖场的环境状况,并快速做出反应,在信息传送接受方面误差率低;有防火防盗性能,使场内的安全性有所提高,适宜各种养殖场的大范围推广,抗干扰能力强,功耗低,实用方便。

 

三、方案设计

3.1 系统功能实现原理

养殖场的实时监控装置应包含以下功能模块:

 

  1. 光照强度的检测与调控模块

光照传感器把检测到的光照强度信息发送给单片机,根据动植物的生长需要,在不同生长阶段通过单片机设定对应的阈值,当光照强度超过上限时,进行遮光处理或发出提示信息;低于下限时,进行开灯增加光强。并将实时检测的光强显示在LCD上。

 

  1. 温度的检测与调控模块

在多点分散放置(应选择能正确反映周围环境实际温度的位置,不能放在白炽灯或发电机等设备附近)的温度传感器,把检测到的温度信息发送给单片机,根据动植物的生长需要,在不同生长阶段通过单片机设定对应的阈值,当温度超过上限时,进行降温处理;低于下限时,进行升温处理。并将实时检测的温度显示在LCD上。只要任一监测点在一定时间段内持续高温,则发出防火信息报警。

 

  1. 湿度的检测与调控模块

在多点分散放置的湿度传感器,把检测到的湿度信息发送给单片机,根据动植物的生长需要,在不同生长阶段通过单片机设定的对应阈值,当湿度超过上限时,单片机接通排风扇,进行通风;低于下限时,进行洒水增湿。并将实时检测的湿度信息显示在LCD上。

 

  1. 防盗监控模块

在门口及周边等需加强防范处,设置红外传感器或摄像头,当监测到有未经允许进入的人或较大型动植物天敌进入时,传感器通过单片机通知PC机;并同时发出警报。

 

  1. 通信互联模块

把单片机接受的数据信息,可以通过以太网,CAN总线或RS485等技术传送给微机系统,并可以通过微机系统向单片机发出指令,实现远程管理控制。

 

系统硬件结构框图,如图1所示

 

图1系统硬件结构框图

 

3.2 硬件平台选用及资源配置

本设计采用了ATMEL的公司的高性能低功耗的AVR单片机EVK1100作为控制系统的核心。EVK1100是一个基于AVR32 AT32UC3A单片机控制器的评估套件和开发系统。它配备一系列丰富的外设、内存,并且可充分开发AVR32设备的全部潜能。根据图一确定的系统结构,选择合适的传感器。

 

1)传感器

由于EVK1100自身带有光照传感器和温度传感器,我们只需要选择合适的湿度传感器,它能够在标准环境下不需校正,灵敏度高,能在长时间饱和下快速脱湿,有较高的可靠性与长时间稳定性。

 

2)防盗监控设备

采用高灵敏度图像传感器,彩色黑白自动转换,高质量,高清晰度,低功耗,集摄像机、防护罩、镜头、红外灯于一体 ,镜头全部采用 IR 齐焦镜头,夜间焦点不偏移 ,全黑环境设计,自动感应红外线,24小时全天候监控,红外灯参考距离约50米;防水、防尘,防暴,可有效抵挡外来撞击。

 

3.3系统软件架构

主程序

 

主程序主要完成系统的初始化,温度、湿度、光照的监测与处理,异常情况的警报处理,并把监测到的数据与PC通信互联等工作,以完成实时监控的功能。主流程图如图2所示。

 

图2主程序流程图

 

3.4 系统软件流程

 

1. 温度检测和防火程序流程

实时检测温度数据,显示与LCD上,同时把数据传输到PC上:并设定3个值,一是防火温度,当检测到的温度值大于防火温度时,发出警报;二是正常情况下的最大适宜(max)温度,当检测到的温度值大于max值时做降温处理;三是正常情况下的最小(min)温度,当检测到的温度值小于min值时做升温处理。温度检测和防火程序流程图如图3所示

 

图3温度检测和防火程序流程图


2.湿度监测程序流程

实时检测湿度数据,显示与LCD上,同时把数据传输到PC上:并设定2个值,一是正常情况下的最大适宜湿度(max),当检测到的湿度值大于max是做通风处理;三是正常情况下的最小适宜湿度(min),当检测到的湿度值小于min是做增湿处理。湿度监测程序流程图如图4所示

 

3.光照强度检测程序

实时检测光照强度,显示与LCD上,同时把数据传输到PC上:并设定2个值,一是正常最大适宜光照强度(max),当检测到的光照强度值大于max是做遮光处理;三是正常情况下最小适宜光照强度(min),当检测到的湿度值小于min是做开灯处理。光照强度监测程序流程图如图5所示

 

      

图4湿度监测程序流程图                               图5光照强度检测程序流程图

 

 

4防盗检测程序

在门口及周边等需加强防范处,设置红外传感器或摄像头,当监测到有未经允许进入的人或较大型动植物天敌进入时,传感器通过单片机通知PC机;并同时发出警报。防盗检测程序流程图如图6所示

 

图6防盗检测程序流程图

 

5通信互联程序

把单片机接受的数据信息,可以通过以太网,CAN总线或RS485等技术传送给微机系统,并可以通过微机系统向单片机发出指令,实现远程管理控制。通信互联流程图如图7所示

 

图7通信互联流程图

 

3.4 系统预计实现结果

该装置能够实现实时监控,快速的对养殖场监测到的光照、温度、湿度等异常情况做出适当的反应,使场内环境始终稳定在适宜动植物生长的状态下;该装置的防火防盗性能,使场内的安全性有所提高。




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