溫室生產作為高效、高科技含量的大規模生產方式已經成為世界農業的發展趨勢。溫室設施的自動監測和控制技術可以為農作物創造良好的生長環境，節約人力成本，提高農作物的產量，因此需要開發與溫室相關的自動化技術，以降低運行成本、提高效率、實現環境的精確控制。我國目前的溫室沒施綜合監測水平不高，控制能力比較差，帶有綜合環境自動調節的高科技溫室主要從國外引進。筆者開發了以S3C2 440為核心的嵌入式環境監測系統可以完成溫室環境參數的監測和收集，同時通過輸出機構實時控制溫室環境以達到溫室監測和控制智能化的目的，具有精度高，智能控制等優點。

　　軟件工程領域最重要的、具有劃時代意義成果之一的就是統一建模語言UML(Unified Modeling Language)的出現。開發系統可以借助UML的CASE工具來完成從軟件的分析、設計、實現到測試的一系列軟件工程過程，大大提高了軟件開發的復用性和效率，降低了軟件開發過程中的返工率。文中采用了UML方法來設計一個軟硬件都要考慮的溫室環境監測系統，從而體現了UML強大的表達能力，該系統用UML表達清晰、嚴謹、易于實現。

　　1 溫室環境監測系統組成

　　系統主要架構如圖1所示，系統由上位機、下位機和執行結構組成。上位機為PC機可以處理下位機傳送的溫室環境參數同時可以給下位機發出指令。下位機是以Samsung S3C2440為主控制器，資源豐富功能強大，其主頻為400MHZ,最高可達533MHZ,內存為64MSDRAM,數據總線32 bit,S3C2440還支持以太網卡，很容易實現網絡功能。其他主要部件有溫濕度傳感器SHT11,光照傳感器TSI2561和CO2傳感器NAP-21ACO2液晶顯示模塊等基本部件。輸出執行結構包括循環風機、噴水系統、內外遮陽電機等。　　

 

　　1.1 傳感器電路

　　1.1.1 溫濕度傳感器

　　SHT11溫濕度傳感器采用SMD(LCC)表面貼片封裝，由于將傳感器與電路部分結合在一起，因此傳感器具有比其它類型的濕度傳感器優越的多的性能。傳感器可直接通過I2C總線與ARM連接，減少電路硬件成本，簡化電路。系統中為了同時測量溫室內的溫濕度值，將各SHT11的SCK先接到S3C2440的同一個I/O口，而DATA線則分別接到不同的I/O上。

　　1.1. 2 CO2濃度監測和光強度監測

　　CO2濃度監測采用NEMOTO公司生產的NAP-21ACO2傳感器，NAP-21A輸出線性好，有較好的長期穩定性與極好的重復性及精度。該傳感器是一種熱傳導式CO2傳感器，在不同濃度的CO2氣體中其阻值與CO2的濃度成線性關系，傳感器通過放大器連接。光強測量選用TAOS公司的TSI25 61光強度傳感器，該傳感器具有數字式輸出端口和標準I2C總線接口，測量的照度范圍為1~70 000lx,功耗僅為0.75mW.TS1256具有高速、低功耗、寬量程、可編程配置的特點。可以設置光強度上、下閾值，控制執行結構的遮陽板。

　　1.2 輸出執行結構

　　系統的執行機構包括循環風機、噴水系統、內外遮陽電機等。利用微控制器輸出高低電平，控制開關。當溫室內的溫度、濕度、CO2等各個環境參數，通過無線數據采集系統采集到微控制器并顯示出來，再由有線通訊模塊傳送到上位機系統，與數據庫進行比對，得出適合該種作物的環境參數，上位機通過通訊模塊發送信息到下位機，下位機再根據各個信息發出執行命令控制執行機構。當然也可以直接通過下位機發出執行命令控制執行結構，注意下位機執行輸出機構只在特殊情況下使用。具體部署圖如圖1所示。

　　帶陰影的是處理器，處理器處理溫室環境信息，發送到執行裝置，不帶陰影的是執行裝置，分別執行相關命令。

　　2 UML靜態建模

　　2.1 用例圖

　　用例圖(Use Case Diagram)就是角色、用例以及它們之間的關系構成的圖。是對系統功能的陳述。改圖說明用例模型中的關系，如圖2所示。　　

 

　　本系統中，遠端管理員通過上位機可以查看歷史數據，設置環境參數，設定溫濕度閾值，光照閾值，CO2閾值，發送命令到下位機。下位機可以根據上位機發送的閾值控制執行機構，下位機通過傳感器收集溫室環境的信息，下位機可以把信息傳送給上位機。本地管理員也可以通過下位機的顯示模塊直接控制執行結構。