摘 要：文章研究了沼氣池的溫度監(jiān)測控制問題，提出了一種基于短信技術的智能沼氣池控制方案，利用STC89C52單片機和多種傳感器進行數據采集，設計了智能沼氣池溫度控制系統(tǒng)。同時，利用GSM模塊，結合手機APP，達到對沼氣池溫度的實時遠程管理。該系統(tǒng)實時性好，操作方便，工作穩(wěn)定，具有較大的市場應用前景。

關鍵詞：單片機；GSM短信模塊；沼氣池

引言

以農業(yè)廢棄物和生活垃圾為原料，可產出沼氣來提供生活和生產用能，沼渣和沼液可用于農業(yè)生產，實現種植、養(yǎng)殖和加工的良性循環(huán)，減少環(huán)境污染。沼氣是通過微生物厭氧發(fā)酵產生的，在影響沼氣厭氧發(fā)酵的條件中溫度直接關系到沼氣的產出率和綜合效益。溫度適宜則細菌繁殖旺盛，活力強，厭氧分解和生成甲烷的速度快，產氣多。沼氣池靠自然溫度發(fā)酵，屬于常溫發(fā)酵（10～26℃），溫度越高，產氣越好，在低于10℃時的產氣量微乎其微。因此，開發(fā)一套功能完善的智能沼氣池溫度控制系統(tǒng)，將具有良好的經濟效益和社會意義。

文章研究的基于單片機的智能沼氣池溫度控制系統(tǒng)方案，能夠實現溫度參數的實時顯示，同時充分利用現有的短信網絡，完成感知節(jié)點與移動終端的數據傳輸，通過手機軟件實現遠程控制，更具人性化，可靠性、靈活度更高，利于管理。

1 工作原理

該系統(tǒng)以STC80C52單片機為核心，通過傳感器進行數據采集，然后通過單片機處理數據，將采集的數據顯示在LCD1602液晶顯示模塊上，同時利用GSM網絡，以短信形式發(fā)送給移動終端，實現遠程監(jiān)控。

2 系統(tǒng)總體結構

系統(tǒng)采用模塊化設計，由單片機、傳感器、控制裝置、GSM模塊等組成智能監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)總體方案如圖1所示。該監(jiān)控系統(tǒng)充分利用GSM手機通信模塊、溫度檢測模塊和液晶顯示模塊，實時測量沼氣池中的環(huán)境參數，測量結果可以通過短信通知工作人員。在參數異常時，可利用短信控制相關設備，直至沼氣池中的相關參數恢復正常值。在Android平臺上開發(fā)的、用于監(jiān)測數據的APP，實現了智能終端硬件和軟件的分離，從而極大地擴展整個系統(tǒng)的功能。

2.1 系統(tǒng)硬件設計

以單片機為控制核心，采用溫度測量技術，通信技術，控制技術等技術，以溫度傳感器DS18B20作為測量元件，構成智能沼氣池監(jiān)測控制系統(tǒng)。

2.2 模塊設計

2.2.1 GSM模塊

GSM模塊采用西門子GONGSI公司的TC35系列模塊，其性價比很高，并且已經具有國內的無線電設備入網證。由西門子公司的GSM模塊TC35i及其外圍電路構成的移動終端，可以很好的完成短消息收發(fā)、數據和語音通信。該模塊集射頻電路和基帶于一體，向用戶提供標準的AT命令接口，為數據、語音、短消息和傳真提供快速、可靠、安全的傳輸，方便用戶的應用開發(fā)及設計。由于短消息具有實現簡單、通信成本低、保密性好、直接面向用戶手機、且不受地域限制等特點，是目前利用最為廣泛的通訊方式。在該系統(tǒng)中，將工作人員手機作為接收終端，當沼氣池內溫度超過或低于預設值時，手機會自動收到一條來自智能系統(tǒng)的報警短信，并對此進行數據反饋，以便實時、可靠、快捷的實現遠程控制。

2.2.2 溫度檢測模塊

溫度傳感器采用了DS18B20，它能夠將溫度直接轉換成數字信號，可以通過一根數據與單片機進行通訊，不需要外加模數轉換電路，測量溫度范圍為-55～-125°C，在-10～85°C范圍內，精度為±0.5°C，完全可以滿足沼氣池的溫度要求。

2.2.3 液晶顯示模塊

人機交互部分由LCD組成，采用的是LCD1602，該點陣的屏顯成本相對較低，適用于各類儀器、小型設備的顯示領域，通過編程實現三組參數的滾動顯示。同時利用單片機的串口連接GSM模塊，實現大棚終端與手機的數據交換，并開發(fā)手機APP，能夠實現遠程獲取數據和對環(huán)境的遠程管理。

3 軟件設計

在工作人員開機后，系統(tǒng)可以根據已經設定好的溫度對沼氣池中的溫度進行自動調節(jié)。首先系統(tǒng)實時監(jiān)測環(huán)境中的溫度值，在LCD液晶屏上實時滾動顯示，同時也可以進行相應的調節(jié)。如當沼氣池溫度低于設定閾值時，系統(tǒng)開啟加熱器提高沼氣池中的溫度，反之則關閉。為了安全起見，當沼氣池環(huán)境發(fā)生劇烈變化時，系統(tǒng)會開啟聲光報警系統(tǒng)，同時會通過GSM模塊向已設定的工作人員發(fā)送環(huán)境參數及報警信號，以便工作人員能及時采取措施。

4 結束語

文章所設計的智能沼氣池控制系統(tǒng)是一個針對北方地區(qū)冬季沼氣池環(huán)境的在線實時監(jiān)控系統(tǒng)，用來實現對沼氣池參數的監(jiān)測、報警與控制，具有遠程控制、測量準確、安全性好、適用性強、交互性好等優(yōu)點。

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作者簡介：葉倩（1985-），女，博士，講師，主要研究方向：智能控制系統(tǒng)研究。