李寶生++康健麗++禹化有++李鳳平

摘 要：文章采用遠(yuǎn)距離無線串口透傳技術(shù)設(shè)計了小米種植智能管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由溫度監(jiān)控模塊、適度監(jiān)控模塊、水分監(jiān)控模塊溫和管理主機(jī)組成。當(dāng)超出了預(yù)設(shè)的作物最佳生長范圍時，管理主機(jī)會根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定自動控制風(fēng)機(jī)和灌溉管道閥開關(guān)來調(diào)節(jié)。管理系統(tǒng)通過合理的施肥原則以及施肥技術(shù)等方面對谷子進(jìn)行合理的施肥。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，由管理系統(tǒng)種植的小米和普通種植的小米品質(zhì)都能夠滿足人們的要求，但管理系統(tǒng)種植的小米谷粒較為飽滿，口感更好。

關(guān)鍵詞：小米；自動智能管理系統(tǒng)；施肥

中圖分類號：S515 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）02-0157-02

Abstract： In this paper， the remote wireless serial transmission technology is used to design the millet planting intelligent management system， which is mainly composed of temperature monitoring module， moderate monitoring module， water monitoring module and management host. When the optimal growth range of the crop is exceeded， the management host will adjust it according to the system setting automatic control fan and irrigation pipe valve switch. The management system carries on the reasonable fertilization to the millet through the reasonable fertilization principle and the fertilization technology and so on. The results show that the quality of millet planted by management system and common millet can meet the requirements of people， but the millet planted by management system is more full and tastes better.

Keywords： millet； automatic intelligent management system； fertilization

引言

小米，中國古稱為粟或援，亦稱作粱，俗稱谷子。谷子為禾本科（Gramineae）狗尾草屬（Setaria）植物。帶殼的谷子是假果粒，圓形或卵圓形；殼由內(nèi)外程組成，色澤有黃、乳白、灰、褐等多種。谷子去殼后的穎果即為小米，色澤有黃、灰白、褐或黑色；因其粒小，直徑2mm左右，故名。我國是小米的起源地，在長長的歷史長河中小米在人們的食物中占有重要地位，它抗寒抗旱等優(yōu)勢，是五谷之一。它的生長發(fā)育期比其他植物較短，對環(huán)境有強(qiáng)大的適應(yīng)性，不像小麥那樣經(jīng)常那樣澆水就可以很好生長，它的存儲條件很簡單，不容易變質(zhì)，是我國北方地區(qū)主要的農(nóng)作物。小米品質(zhì)的優(yōu)劣不僅受遺傳因素的影響，而且還與水小生長期間的環(huán)境條件和栽培技術(shù)有很大關(guān)系其中肥料對小米品質(zhì)性狀有很大影響。迄今，許多研究人員對肥料施用量和施用期與小米品質(zhì)的關(guān)系進(jìn)行了研究，現(xiàn)將近年來國內(nèi)關(guān)于肥料對小米品質(zhì)影響的研究進(jìn)行分析，以期為我國優(yōu)質(zhì)小大面積生產(chǎn)提供科學(xué)的肥料運(yùn)籌依據(jù)。

1 小米不施肥種植

小米在不同的生長發(fā)育階段，需要的水分和溫度也是不一樣的。如果對大鵬的某個點(diǎn)進(jìn)行溫度濕度的檢測不能反映整個大棚的濕度和溫度。[1]因此針對傳統(tǒng)大棚這樣一個缺點(diǎn)，本系統(tǒng)設(shè)計了大棚溫濕度和土壤水分自動智能管理系統(tǒng)，從而大棚內(nèi)的參數(shù)會得到及時、充分的調(diào)節(jié)。這一系統(tǒng)主要由溫度傳感器、濕度傳感器、水分傳感器和無線通信裝置等構(gòu)成。系統(tǒng)通過檢測整個大棚的溫度和濕度，通過反饋調(diào)節(jié)使大棚溫度和濕度保持在一個恒定的范圍，從而使小米處于去最有利的生長環(huán)境。系統(tǒng)通過傳感器檢測周圍環(huán)境信息，通過無線通訊模塊將采集到的信傳輸至上位機(jī)管理機(jī)，同時將數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)庫SQL2008中。管理機(jī)對接受到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理，跟預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較，判斷該時刻溫度和濕度是否符合預(yù)定值，如果不符合則進(jìn)行溫度和濕度調(diào)節(jié)。存儲在SQL2008的數(shù)據(jù)還可以用來數(shù)據(jù)回放，將歷史數(shù)據(jù)顯示。

采用無線串口透傳模塊E17TTL100-SMA可以使傳輸?shù)木嚯x加長，從而保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和穩(wěn)定性。該模塊的核心是無線射頻芯片，工作頻率為440MHz，供電直流電壓為1.5-3.5V，醉倒功率可達(dá)1000mW，接受的電流大小為38uA。該芯片還有低功耗特性，休眠時電流僅為2uA。通過串口通信可以傳輸?shù)?000m外的距離；具有標(biāo)準(zhǔn)的TTL接口，接收方和發(fā)信方之間就像連接了一條串行總線，不需要編寫復(fù)雜的通信協(xié)議，使設(shè)計更加方便，該接口可以支持多種波特率。該模塊以串口通信的方式與控制器進(jìn)行通信，兩者之間的比特率設(shè)置為9600進(jìn)行通訊。[3]由于無線模塊一直是等待接受信息，考慮到節(jié)能，本設(shè)計為當(dāng)主節(jié)點(diǎn)接收到指令后，先處理接收到的指令，在執(zhí)行發(fā)送，把數(shù)據(jù)上傳至上位機(jī)。

小米植物在大棚內(nèi)進(jìn)行光合作用會使很多水分蒸發(fā)，導(dǎo)致大棚內(nèi)濕度不足，與此同時還會產(chǎn)生熱量，使大棚溫度升高。如果沒有精確地溫度傳感器和濕度傳感器，將無法精確地對溫度和濕度進(jìn)行精確反饋調(diào)節(jié)。本系統(tǒng)選用溫度濕度模塊AM2302，該模塊為數(shù)字輸出周圍環(huán)境的溫度和濕度，它主要由電容式濕敏元件和高精度溫度元件組成。連接方式為3引腳，電源電壓為3.5V至5.5V。單總線數(shù)據(jù)線SDA引腳是三態(tài)結(jié)構(gòu)，用于數(shù)據(jù)交換和控制，確保其具有超快速響應(yīng)和高可靠性和抗干擾能力。數(shù)據(jù)總線降低到至少800s，STM32F103處理器從睡眠模式轉(zhuǎn)換到高速模式，從數(shù)據(jù)總線SDA串行數(shù)據(jù)輸出40Bit數(shù)據(jù)，其次是高濕度，低濕度，高溫度，低溫度和奇偶校驗(yàn)，發(fā)送后數(shù)據(jù)自動進(jìn)入睡眠模式。endprint

2 小米施肥種植

2.1 谷子的施肥原則

（1）有機(jī)物肥料和無機(jī)物肥料相結(jié)合。谷子在種植中可以加入有機(jī)肥，可以增加土壤有機(jī)質(zhì)，改善土壤理化性狀，提高土壤保水保肥能力，增強(qiáng)微生物活性，提高化肥利用率。因此，有機(jī)肥應(yīng)該是綠谷子的主要肥料。為了實(shí)現(xiàn)小米高產(chǎn)，優(yōu)質(zhì)，高效，要堅(jiān)持多種形式的有機(jī)肥投入，適量適量中，小量化肥，提高土壤肥力。（2）大量、中量、微量元素配合。綠谷子施肥技術(shù)的重要內(nèi)容是合理應(yīng)用各種營養(yǎng)元素。人們必須重視氮磷鉀肥的合理配方施用，及時補(bǔ)充必要的硼，鋅等微量元素，以獲得高而穩(wěn)定的谷子產(chǎn)量。（3）用地和養(yǎng)地相結(jié)合。為了使土壤肥料的良性循環(huán)必須是由投入產(chǎn)出平衡形成的小米物質(zhì)和能源，必須堅(jiān)持土地利用與開發(fā)相結(jié)合。如果土壤肥力被破壞或消耗，土壤的復(fù)壯能力和谷子的產(chǎn)量和質(zhì)量就會降低。（4）肥料使用要嚴(yán)格按照國家綠色食品肥料使用準(zhǔn)則標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行禁止使用未經(jīng)國家和省級農(nóng)業(yè)部門注冊的化學(xué)或生物肥料的綠色小米生產(chǎn)。嚴(yán)禁使用硝酸鹽肥料。

2.2 谷子的施肥技術(shù)

（1）谷子的需肥特點(diǎn)。谷子屬于耐瘠薄作物。要想獲得較高的產(chǎn)量，必須滿足谷子對養(yǎng)分需要。根據(jù)研究資料和近年來本區(qū)域谷子配方施肥“3414”肥效試驗(yàn)結(jié)果表明：谷子每生產(chǎn)100kg籽粒，約需從土壤中吸收純氮2.5kg、磷1.25kg、鉀1.75kg。谷子在整個生育期中，對氮素需要量較多，在幼苗期吸氮量占全生育期的2%～4%。拔節(jié)到孕穗期吸收量占全生育期的60%～80%。開花到成熟期吸氮9%～30%，且在不同的產(chǎn)量水平下，谷子吸收氮的差異明顯。產(chǎn)量較高原因主要是土壤氮素供應(yīng)充足，這樣會使得植株生長快，葉片功能期延長，光合作用較強(qiáng)，干物質(zhì)積累多。尤其是需要有磷促進(jìn)和調(diào)節(jié)小米，磷足夠生長，可以增強(qiáng)抗旱，抗寒，減少糧食，粒重，促進(jìn)早期熱量。小米還具有較強(qiáng)的吸鉀能力。籽粒鉀含量較高，鉀能提高莖稈韌性和抗倒伏能力，抗病蟲害。硼鋅能加強(qiáng)谷子的一些重要生理功能，植株生長茂盛，根系良好，籽粒飽滿。因此，在作物種植中，要注意氮，磷，鉀肥與硼，鋅等微量元素的適當(dāng)配位水平。（2）谷子的施肥量。根據(jù)土壤條件，土壤類型，土壤養(yǎng)分測試結(jié)果等，通過施肥生產(chǎn)綠色小米，然后根據(jù)土壤養(yǎng)分含量參考配方施肥建議，按照公式，小調(diào)整施肥原則被執(zhí)行了。

3 結(jié)束語

無肥智能管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了小米生長環(huán)境中溫濕度土壤水分的實(shí)時智能管理，大大降低了管理人員的勞動強(qiáng)度?？茖W(xué)施肥是通過合理的施肥技術(shù)和施肥量獲得的作物，這樣的施肥技術(shù)具有一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。兩者從品質(zhì)上都能夠滿足要求，但是通過合理施肥種植的小米谷粒更為飽滿。

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