基于CAN总线和Linux的微灌监控系统研发

我国水资源短缺，供需矛盾日益尖锐，农业用水相对不足；农田灌溉用水浪费严重，利用效率低下，进一步加剧了水资源短缺的现状。缓解水资源供需矛盾，解决农业缺水问题的重要途径之一是发展节水灌溉技术。为了节约农田灌溉用水，提高水资源利用效率，实现自动微灌控制，根据精细农业的实际需求，针对杨凌五泉孵化园温室大棚的实际情况，本文设计实现了一套基于CAN总线和Linux的微灌监控系统，具体研究内容如下：（1）按照精准农业的要求，以“按需灌溉”为指导思想，确定系统研究思路，系统地研究了作物需水量（灌溉量）计算的相关理论，将基于BP神经网络的参考作物蒸腾量少参数估算模型应用于系统灌溉补给水量的计算中，通过对易于获取的环境参数的采集，精确计算出作物的蒸发蒸腾量，从而科学地指导灌溉过程，有效地调节温室环境的水分状况。（2）通过实地调查，结合示范园区的现有条件，根据温室环境的特殊性，从系统功能需求出发，将系统分为五个功能模块，确定了系统的总体设计框架；然后按照低成本、高可靠性、低功耗的设计原则，分别设计了基于MSP430F169微处理器的数据信息采集模块、基于STC12C5A60S2单片机的CAN总线适配器和灌溉控制模块、基于STM32的无线数据通信模块及基于S3C2440A的数据处理模块的硬软件。（3）基于模块化的设计思想，完成系统各功能模块的设计与调试，然后进行系统的集成组装，综合测试，通过实验运行效果验证系统的整体功能，并考虑设计防护遮挡装置及支架，使系统能够稳定长期地工作。本文综合应用CAN总线技术、嵌入式Linux技术及作物需水量计算理论知识，开发出一套低成本、易操作、实用性强的温室微灌监控系统，可按设定的时间间隔自动采集温室的环境信息，结合作物生长状况，根据理论公式进行计算，求出作物需水量，并扩展无线数据通信模块，可在远程用户的决策参与下，驱动相应的电磁阀，实现自动化的精准灌溉，优化植物的生长环境，提高农田微灌水资源的利用率。系统运行稳定，效果良好，能够实现准确的信息采集和可靠的分布式控制，具有较好的推广应用前景。