温室精准施肥喷药控制软件设计

温室智能装备经过近几年的发展，逐渐呈现智能化、灵活化、精细化的趋势。越来越多的温室装备开始采用专门的控制系统，并开始利用微电子技术、传感器技术对设备进行升级。这一方面是因为温室的工厂化周年生产要求温室装备必须满足控制精度高、多参数信息实时采集、智能决策的功能，另一方面是用户对控制软件的友好界面提出了更高的要求。

移动式温室注肥施药一体机作为一种目前应用热门的设备，其从研发伊始，就不断在推广使用过程中对控制软件进行优化，以达到操作快捷、控制精确的目的。软件系统是基于单片机搭建的硬件平台，在AVR单片机上能较好地运行，是采用嵌入式技术的实用性强的施肥施药精准控制软件，有很好的适应性。

友好人机交互界面设计

用户界面应具备较高的可靠性、简单性、易学习和易使用性， 以及立即反馈性（韩春利，1993）。移动式温室注肥施药一体机软件基于控制系统采用友好触摸交互方式进行人机交互，交互界面采用多级交互界面组成，包括LOGO页面、主操作页面、时间间隔设置界面、注肥设置界面、施药设置界面、帮助界面。注肥设置及施药设置界面由自动注肥、手动注肥、自动施药、主动施药组成。各级界面如图1所示。

帮助界面包含技术支持、Email、地址信息，使用者可以通过帮助界面联系方式取得帮助。图1a所示的操作界面主要包含了设备的主要功能信息，可以直观地看出产品包括注肥和施药两种功能。注肥的功能包括当前状态和当前参数两个模块，其中当前参数显示了注肥作业所设定的参数状态，主要有模式、星期、时间间隔、电磁阀等。施药的功能包括当前状态和当前参数两个模块，当前状态显示设备施药部分设备的运转情况，即正常运转，还是故障停机，或者药液用尽报警。当前参数显示施药的模式和施药量，施药的模式包括手动控制和自动控制，施药量用来显示系统可以调节的单位时间流量。

施肥功能界面设计

施肥功能用户界面的设计充分考虑施肥作业的流程，可根据需要将一大片施肥面积分区进行作业，可以和滴灌设备或喷雾设备连接，在每个区域安装电磁阀、脉冲流量阀、流量传感器，可对每个分区进行单独的施肥控制，可以通过电磁阀开关控制施肥时间，通过设定的施肥量发送脉冲，控制脉冲流量阀的开度大小，通过流量传感器分别采集每个分区的实时施肥流量的多少。实现有差异的温室变量精准施肥。另外，如图1b所示，可以在上面的分区设定后，把电磁阀的编号和实际分区的电路连接对应上，然后对每个分区一个电磁阀进行单独的设置。触摸屏点击“电磁阀A”等文字即可进入设置参数的界面。图1c所示为点击触摸屏“电磁阀A”等文字进入设置参数的界面，每一个电磁阀可进行10 个通道的参数设置，10 个通道独立设置参数，不会互相影响，如果设置的参数有逻辑错误，系统会报警提示修改。选择“一通道”等文字后即可进入通道设置的界面。图1d显示的即是进入通道设置的界面。通道选择提示目前所点击的通道信息，起始时间为所对应通道电磁阀开始工作的时间，可精确到几点几分，采用24小时制，启用状态显示脉冲流量阀和流量传感器的作业状态是否正常。

施药功能界面设计

施药功能用户界面（图1e、f）的设计充分考虑施药对象的需求，设计了3 种方式，手动、作物选择、药量选择。手动方式采用触摸信号驱动电磁阀工作，直接开始作业，按照额定的流量和默认的压力作业，不进行任何调节。作物选择方式包括多种常用的作物，包括：生菜、韭菜、番茄、黄瓜。系统已经配置好4 种作物施药所需的流量、压力，同时推荐喷头、喷射距离、喷雾锥角等信息供参考。作物的种类可以手动添加，添加时需要设置相应的参数，相应的参数通过试验和经验值获得，系统会根据基本数学模型推荐一个设定范围，输入值不得超出设定的范围，否则认为是无效字段。

帮助界面设计

图1g所示为帮助功能界面，其设计目的就是为用户提供3 种方式的技术疑难问题的支持，包括电话、邮件、面对面交谈。温室设备用户的特殊之处在于对象都是农户，因此，要重复考虑面对面交流的重要性。同时，帮助信息要简单明了。

软件逻辑设计

软件逻辑的设计能帮助构建软件框架，具有很重要的参考性，主要信息应该体现在里面，同时保留可扩展的功能，预留的软件接口不影响目前的流程。图2显示了简单的软件构架，可以比较直观地获取软件的基本信息。

应用

开发的软件在已经熟化的温室施肥施药一体机上进行了安装应用，由于软件依赖的硬件电路是专门针对软件设计的，因此，软件运行非常流畅。安装软件后的设备在京郊的温室蔬菜大棚和福建福州的果园进行应用，能较好地满足实际生产的需要，也发现不足之处，后续将持续改进和优化，提高软件的生命周期。