一、装置系统介绍

积极贯彻十九大会议精神及国家生态文明发展战略，助力国家农业向现代化转型发展，毕业设计作品搭建一款可根据大自然风能、太阳能强弱，自动切换多条供电回路；能够绿色节能地监测、控制诸如小型农场、农作物温室等生态农业基地的各类运行参数；同时完成环保杀菌除虫害、定时灌溉、补光等工作的监测系统。凭借毕业设计作品独特的在线可编程功能随时随地为使用者量身定制技术服务。

二、主要研究内容

（一） 系统整体设计思路

采用高性能EPM7120为核心芯片，一套智能检测电路系统，两套性能稳定的供电系统和两套智能控制系统。两套供电系统，其中一套为光伏、风力发电供电线路，一套为常备供电线路。当自然环境有风时，风电供电线路自动启动，检测电路工作，根据检测结果，核心芯片控制通风装置、紫外灯消毒杀虫装置、自动灌溉装置、仿日照加温等功能工作。当自然环境无风超过一定时间，系统自动切换到常备供电线路，系统依然能够继续正常运转。

 （二）系统整体设计

1.供电线路系统设计

图 1 风频分布曲线 (10 m 高)

图2 风轮发电结构图

光伏、风力发电线路利用自然光伏、风力发电，调整风轮角度结构。提升其能源生产效率，风轮转动，带动了光伏、风力发电机，将风能转换为电能，经过整流，稳压和控制器的功能，最终可以完成交流一直流转化。另一套线路为常规供电线路，有系统电源电路完成。

2.风光互补系统设计

图3 风光互补直流系统方框图

3.温度检测设计：

图4  DS18B20 测温原理

计数器1和温度寄存器被预置在-55℃所对应的一个阈值。计数器1对温度系数较低的晶体振荡器产生的脉冲信号进行减去形式的计数，当计数器1的预置值减到0时，温度寄存器的值将加1，按照这个规律继续循环，一直等到计数器2，计到0时，温度寄存器值的累加工作停止，在这个点进行述职采集，温度寄存器中即为所测温度。

4.农业环境颗粒污染物检测设计

传感器电路设计如图：

图5 颗粒污染物传感器工作电路

传感器通过红外技术及光的漫反射原理对空气污染颗粒浓度进行检测，根据污染物浓度高低输出不同模拟电压，其值与空气中污染物颗粒浓度成正比。仿真原理图中，用可变电阻设计的局部限压电路代替传感器：

当该检测电路启动时，检测系统初始化，屏幕中出现开机显示。待传感器响应时间15秒之后，系统将自动默认检测值实时出现在液晶屏幕上。当待测目标超范围自动启动控制电路工作。

5.控制电路系统设计

图6 检测控制电路整体框图

作品具有两套供电线路，一套为风光发电供电线路，一套为新型农业智能检测运营系统常备供电线路。

当自然环境有风时或有光照时，风光供电线路自动启动，检测电路工作，根据检测结果，核心芯片控制通风装置、超声波、紫外灯消毒杀虫装置、自动灌溉装置、仿日照加温等工作。当自然环境无风超过一定时间，系统自动切换到常备供电线路，依然能够继续正常运转。

6.控制电路系统、超声波紫外灯除虫害系统设计

农药在防治作物病虫害、和调节作物生长等诸方面起到了巨大的贡献，但农药残留不仅对土壤、水系造成污染，采摘后的蔬菜等农作物中过量的农药残留更是直接影响到人类的身体健康。因此，研究高效绿色、安全的除虫害方法具有很强的现实意义。

超声波是机械振动能量的一种传播形式，超声驱虫利用电路产生超声波，其生物效应影响藏匿于蔬菜内部害虫的组织机能、对其神经系统产生干扰，使害虫丧失活动能力，最终在各级生物效应的作用下脱离农作物。

  紫外线驱虫是利用适当波长的紫外线破害虫机体细胞中的DNA或RNA的分子结构，达到除虫害、杀菌的效果。

三、设计解决的关键问题与创新点

 （一）论文设计电路特点

1.工作稳定，运行速度快。

2.考虑到农业生产环节要求用电时效性，采用不同网方式，同时灵活控制切换两条供电线路。

3.极大提高了设计灵活性和通用性，具有一定实用价值。

4.智能检测控制方法如防虫害等环节全程采用绿色环保新技术，无污染。

5.选用核心芯片处理速度快，抗干扰能力显著增强，并实时进行检测。

6.技术关键及主要技术指标：控制回路工作电压：5V温度检测范围-25~125℃。

7.平台应用和功能扩展后，能投入到生产，结构精简，应用范围广。

四、结语

本论文设计电路考虑到一些农业产业环节要求用电的持续性，考虑周到地采用不同网的方式，同时灵活控制两条供电回路。设计搭建的这款基于光伏、风力发电的生态农业智能检测运营系统电路，可根据大自然风能强弱，自动切换两套供电回路，并能够精准控制如小型农场、生态农业作物温室、智能蔬菜大棚等小型生态农业环境的通风、并能完成超声波绿色、紫外灯杀菌出除害虫、定时灌溉、棚内加温等工作装置，出色完成整个系统的运行。设计具有很强的创新性，实用性，应用前景广泛。

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