基于AVR的西瓜生產溫室防災控制系統

一、項目概述

1.1 引言

溫室是一種可以改變植物生長環境、為植物生長創造最佳條件、避免外界四季變化和惡劣氣候對其影響的場所。它以采光覆蓋材料作為全部或部分結構材料，可在冬季或其他不適宜露地植物生長的季節栽培植物。溫室生產以達到調節產期，促進生長發育，防治病蟲害及提高質量、產量等為目的。而溫室設施的關鍵技術是環境控制，該技術的最終目標是提高控制與作業精度。隨著農業現代化的發展，設施農業工程因其涉及學科廣、科技含量高、與人民生活關系密切，己越來越受到世界各國的重視。這也為我國大型現代化溫室的發展提供了極好的機遇，并產生巨大的推動作用。本項目以AVR芯片為控制芯片，設計了一套適用于當前西瓜生產的溫室防災控制系統。

1.2 項目背景

中國作為一個農業大國，“三農”問題關系到國民素質、經濟發展，關系到社會穩定、國家富強、民族復興。“十二五”發展規劃中現代農業是的重中之重，我國農業生產靠天吃飯的局面仍未根本改變。農業基礎設施條件還比較差，抗御自然災害能力較弱。近年來，我國每年因氣象災害損失糧食1000億斤左右。自然災害呈加重態勢，糧食生產風險越來越大。從而使如何減少氣象災害對農業生產的影響變得尤為重要。

溫室是現代西瓜生產中必不可少的設施之一，其硬件投資大，內部環境穩定。為西瓜提供一個更適宜其生長的封閉的、良好的生存環境，以提早成熟，最終將會給我們帶來巨大的經濟效益。但隨著地球氣候的多變性，最近幾年各地氣候變化無常，農村農作物受災嚴重，今年江蘇蘇北地區西瓜生產因干旱影響很多西瓜枯死。華東、華南沿海地區的氣候特點是高溫高濕、臺風頻繁,所以,這些地區的溫室大棚必須以降溫、降濕,特別是要以能防御風災為目標進行設計,其配套的環境自動監控系統也要以此為目標進行研制。2010年2月28日16時～3月1日3時，山東壽光遭遇了20年來的最大的降雪，降雪量達到25.6mm，地面積雪逾20 cm，約有30%的蔬菜日光溫室發生變形，5%左右倒塌，使壽光及周邊地區日光溫室蔬菜生產造成嚴重損失。

本項目在了解了風暴和降雪的識別模式后,計劃用ATmega16設計一套自動測控系統實現風災雪災自動測控和防御。

二、需求分析

2.1 功能要求

溫室環境的檢測及控制通過AVR單片機來實現。據有關資料表明,風壓的大小在很大程度上取決于風速,一般7級(風速為13.9~17.1 m/s)大風吹到物體表面,能產生225.4 N/m2的壓力,所以,7級以上的風將對大棚產生很大的摧毀力,因此風災防御的關鍵是識別7級以上的風。為了說明方便,本方案把7級以上的風稱為風暴。

華東沿海地區，近幾年都有不同程度的降雪，由于降雪時溫度較高，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50 cm以上，突然增加的荷載造成了日光溫室前部發生變形和倒塌。未能及時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生了較大的壓力。最終會導致溫室的坍塌。本項目只對雪災報警，以減小雪災危害。