西瓜温室生产温湿度控制系统——以华东地区为例

一、项目概述

1.1 引言

温室是一种可以改变植物生长环境、为植物生长创造最佳条件、避免外界四季变化和恶劣气候对其影响的场所。它以采光覆盖材料作为全部或部分结构材料，可在冬季或其他不适宜露地植物生长的季节栽培植物。温室生产以达到调节产期，促进生长发育，防治病虫害及提高质量、产量等为目的。而温室设施的关键技术是环境控制，该技术的最终目标是提高控制与作业精度。随着农业现代化的发展，设施农业工程因其涉及学科广、科技含量高、与人民生活关系密切，己越来越受到世界各国的重视。这也为我国大型现代化温室的发展提供了极好的机遇，并产生巨大的推动作用。本项目以ATmega16a4芯片为控制芯片，设计了一套适用于当前西瓜温室生产的温度和湿度自动控制系统。

1.2 项目背景

中国作为一个农业大国，"三农"问题关系到国民素质、经济发展，关系到社会稳定、国家富强、民族复兴。"十二五"发展规划中现代农业是的重中之重，我国农业生产靠天吃饭的局面仍未根本改变。农业基础设施条件还比较差，抗御自然灾害能力较弱。

温室是现代西瓜生产中必不可少的设施之一，温度和湿度是影响西瓜生长发育很重要的两个因子。西瓜为耐热性作物，在整个生长发育过程中需要有较高的温度。但不同生长时期所需要的温度和湿度是不同的。我们通过搜集资料了解了西瓜的各个时期生长所需的温度和湿度后，将其列成表格储存到单片机里，让单片机在各个时段控制其所需的温度和湿度。为西瓜提供一个最适宜其生长的封闭的、良好的环境，以提早成熟，最终将会给我们带来巨大的经济效益。随着现代科技的发展，很多控制芯片已用于控制温室环境。控制系统由中央控制装置、终端控制设备、传感器等组成。温室环境自动化控制系统在大型现代化温室的利用，是设施栽培高新技术的体现。目前很多农村地区都应用温室种植西瓜但还是处于初级保温阶段，并不能实现温度、湿度的自动控制，这种种植方式不适合农业规模化生产，因此西瓜生产温室自动化系统呼之欲出。

二、需求分析

2.1 功能要求

温室温湿度的检测及控制通过AVR单片机来实现。每年随着季节的变化西瓜生长所需的温度和湿度也不同，我们先编制出温室西瓜各生育阶段最适温度湿度条件的管理程序表，存储于AVR单片机的记忆装置中，AVR单片机根据程序表确认、修正各栋温室内的参数，并给终端控制系统指令。各传感器向AVR单片机输送检测信息，根据AVR单片机的指令输出控制信号，使电器机械设备执行动作，实现温室温湿度调节。

（1）温度需求

经过了解，西瓜的生长所需要的最低温度为10℃，最高温度为40℃。最适合温度为25--30℃。西瓜不同生长期对温度要求不同，发芽期最是温度28--30℃，幼苗期最适温度22--25℃，抽蔓期最适温度为25--28℃，结果期的最适温度为30--35℃。

当温度过低时，会降低叶片的光合速率，延迟作物的生长发育，降低果蔬品质。而温度过高则会造成叶片和花的生长速度以及果实成熟的速度加快，使整个作物的生长受到抑制。植物的呼吸作用、光合作用和生长发育，明显受昼夜温度变化的影响。另外西瓜在不同的生长发育阶段对温度的要求都不同。温室内冬季温度一般较低，而夏季又偏高，常常不能满足作物生长的要求，需要对温度进行控制，使其保持在一段适宜的范围内。温度控制一般包括冬季的采暖和夏季的降温。调节范围一般为15-30℃，精度为0.1℃。

（2）湿度控制

湿度也是西瓜温室环境控制中相当重要的一个指标。西瓜需水量较多，但它却要求空气干燥，空气相对湿度为50%--60%时最为适宜。在幼苗期和伸蔓期适宜的湿度有利于根系和茎叶的生长发育，较低的空气湿度有利于果实成熟，并可提高其含糖量。温室空气的绝对湿度与相对湿度一般均大于露地。空气湿度大，会减少西瓜蒸腾量，作物不易缺水，有利于西瓜的生长发育，但空气湿度过大，则会使西瓜的茎叶生长过旺，造成疯长，影响西瓜的开花结果。此外，湿度过高还易造成病虫害的发生，并可能产生某些生理障碍，而过低的湿度将使西瓜受到水分胁迫而使生长受阻。

温室内空气湿度受天气、通风换气、采暖及作物蒸腾作用的影响。阴天温室内空气相对湿度一般在90%以上。晴天，夜间温室处于密闭状态，湿度较高，甚至会发生结雾现象;而到了白天，由于温度升高，结雾消散，空气相对湿度下降。经常发生这样的现象，会给西瓜带来危害，因此需要对湿度进行调节和控制。 湿度控制一般包括低温、阴雨季节的除湿和高温晴朗天气的加湿。温室的湿度调节范围一般在60-80 % RH，精度为士5%.湿度的