智能温室大棚整体控制设计报告

设计人员：原梓诚

          张冰泉

目录

一、智能温室大棚简介... 3

二、智能温室大棚结构设计... 3

一、温室结构设计... 3

1.     温室结构布局... 3

2.     温室覆盖材料... 3

3.     温室的通风... 4

二、温室运行机构... 4

1.     电力系统... 4

2.     降温增湿系统... 4

3.     遮阳系统... 4

4.     增温系统... 4

5.     浇灌系统... 4

三、智能温室大棚控制系统... 5

一、        控制系统的主要构成... 5

1、  传感器... 5

2、  控制器... 5

3、  执行器件... 6

4、  上位机... 6

二、具体控制过程... 6

一、智能温室大棚简介

智能温室也称作自动化温室， 是指由计算机控制温室内的执行器件来改善温室内的环境，营造适合农作物生长的环境。温室内的主要系统主要有可移动天窗、遮阳系统、保温系统、升温系统、降温系统、浇灌系统、移动苗床等自动化设施系统。

  智能温室的控制一般有信号采集系统、中心计算机和控制系统三大部分组成。

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生态农业智能温室大棚监测控制系统设计方案

背景

温室智能控制系统是利用环境数据与作物信息，指导用户进行正确的栽培管理。物联网温室环境监测系统可广泛应用于农业、园艺、畜牧业等领域，在需要特殊环境要求的场所实施监控和管理，为实现对生态作物的健康成长和及时调整栽培、管理等措施提供及时的科学的依据，同时实现监管自动化。

近年来，随着温室大棚化种植、工厂化育秧和设施栽培等农业生产技术的广泛应用，快速准确地环境参数的收集和分析就成为现实的需求，利用计算机技术对相应的农业气象参数进行采集，则一方面可及时了解作物生长的环境参数，另一方面也可根据采集的参数控制大棚环境的调节从而为农作物的生长提供适宜的生长环境。由于温室内的湿度、温度等环境条件不适合于普通PC 机工作，故这里选用单片机进行数据采集，而采集的数据可通过串口发射接收设备传送给上位PC 机进行分析处理。

第一部分：客户需求

（1）智能温室大棚控制系统

随着国民经济的迅速发展，现代农业得到了长足的进步，全国各地根据需要普遍建设了日光温室、塑料大棚等为农作物创造出良好的生长环境。温室工程成为高效农业的重要组成部分。

温室大棚就是建立一个模拟适合生物生长的气候条件，创造一个人工气象环境，来消除温度、湿度等对生物生长的限制。能使不同的农作物在不适合生长的季节产出，部分或完全的摆脱农作物对自然条件的依赖。

浙江托普仪器有限公司托普物联网部自主研发的智能温室大棚控制系统是针对温室大棚正常有效运转的控制要求配置的远程监控与管理系统。采用传感器技术、依托传统温室大棚生产工艺、设计的具有高可靠性、安全性、可扩展性的软硬件系统。

智能温室大棚监测控制系统充分利用物联网技术和组态软件实时远程获取温室大棚内部的空气温度、湿度、光照强度、土壤水分温度、二氧化碳浓度、叶面湿度、露点温度等环境参数及视频图像，通过模型分析，远程或自动控制湿帘风机、喷淋滴灌、内外遮阳、顶窗侧窗、加温补光等设备，保证温室大棚内的环境最适宜作物生长；同时，该系统还可以通过手机、PDA、计算机等信息终端向农户推送实时监测信息、预警信息、农技知识等，实现温室大棚集约化、网络化远程管理。

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现代农业智能温室大棚监测控制系统管理方案设计 智能农业基于软件平台的温室大棚智能监控管理系统，结合当前新兴的物联网技术实现高效利用各类农业资源和改善环境这一可持续发展目标，不但可以最大限度提高农业现实生产力，而且是实现优质、高产、低耗和环保的可持续发展农业的有效途径。

一、概述

托普物联网研制的温室环境监测系统也可仪称之为温室智能控制系统。系统利用环境数据与作物信息，指导用户进行正确的栽培管理。物联网温室环境监测系统可广泛应用于农业、园艺、畜牧业等领域，在需要特殊环境要求的场所实施监控和管理，为实现对生态作物的健康成长和及时调整栽培、管理等措施提供及时的科学的依据，同时实现监管自动化。

精确农业（Precision Agriculture ） 是当今世界农业发展的新潮流，它最大的特点就是“精确”，利用卫星全球定位系统、遥测遥感技术、计算机自动控制技术和物联网等高新技术于农业生产，用以提高产量，降低能耗。精确农业的推广不但可以最大限度提高农业生产力，而且是实现优质、高产、低耗和环保的可持续发展农业的有效途径。

随着农业技术的不断发展，温室大棚已经相当普及，随之而来的温室大棚智能监控管理平台搭建的需求愈发强烈。传统的温室大棚多为人工通过简单的温湿度计量设备或者简单的仪器仪表获取环境状态参数，并根据经验手动控制各个调节阀。此种方式效率低下，控制效果也无法达到智能自动的要求，因此传统的监控管理方式已显示出诸多局限性。

二、系统设计原则

可扩展性——系统在设计过程中除满足当前需求外，还需为日后的系统扩展留有足够的接口，所有功能模块均为可组态化设计，可以灵活的增加或者删除。

可集成性——系统在设计过程中需具备高度集成性，满足于第三方平台的实时交互集成需求。

可控制性——系统建成后，要求对温室中的温湿度、光照强度、喷灌装

置等设备可实现远程自动、手动控制，保证温室作物处于最优的生长环境中。

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智能温室大棚种植监测控制系统解决方案设计

随着物联网技术的不断发展和农业物联网建设的不断展开，智能温室大棚种植监测控制系统已经开始广泛应用于温室大棚智能化管理中。智能农业基于软件平台的温室大棚种植监测控制系统，结合当前新兴的物联网技术实现高效利用各类农业资源和改善环境这一可持续发展目标，不但可以最大限度提高农业现实生产力，而且是实现优质、高产、低耗和环保的可持续发展农业的有效途径。

　　一、概述

精确农业（Precision Agriculture ） 是当今世界农业发展的新潮流，它最大的特点就是“精确”，利用卫星全球定位系统、遥测遥感技术、计算机自动控制技术和物联网等高新技术于农业生产，用以提高产量，降低能耗。精确农业的推广不但可以最大限度提高农业生产力，而且是实现优质、高产、低耗和环保的可持续发展农业的有效途径。

　随着农业技术的不断发展，温室大棚已经相当普及，随之而来的温室大棚智能监控管理平台搭建的需求愈发强烈。传统的温室大棚多为人工通过简单的温湿度计量设备或者简单的仪器仪表获取环境状态参数，并根据经验手动控制各个调节阀。此种方式效率低下，控制效果也无法达到智能自动的要求，因此传统的监控管理方式已显示出诸多局限性。

　二、智能温室监测系统设计原则

　可扩展性——系统在设计过程中除满足当前需求外，还需为日后的系统扩展留有足够的接口，所有功能模块均为可组态化设计，可以灵活的增加或者删除。

　可集成性——系统在设计过程中需具备高度集成性，满足于第三方平台的实时交互集成需求。

　可控制性——系统建成后，要求对温室中的温湿度、光照强度、喷灌装置等设备可实现远程自动、手动控制，保证温室作物处于最优的生长环境中。

　三、智能温室监测系统设计目标

　根据现场实际需求，温室大棚智能监控管理系统需要满足一下设计目标：

　1、系统可实现各个温室大棚的空气温湿度、土壤温湿度、二氧化碳浓度、光照强度等数据的采集和汇总。

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智能温室大棚监测控制系统开发设计

1、开发背景

近年来，随着温室大棚化种植、工厂化育秧和设施栽培等农业生产技术的广泛应用，快速准确地环境参数的收集和分析就成为现实的需求，利用计算机技术对相应的农业气象参数进行采集，则一方面可及时了解作物生长的环境参数，另一方面也可根据采集的参数控制大棚环境的调节从而为农作物的生长提供适宜的生长环境。由于温室内的湿度、温度等环境条件不适合于普通PC 机工作，故这里选用单片机进行数据采集，而采集的数据可通过串口发射接收设备传送给上位PC 机进行分析处理。

　2、系统介绍

　　农业大棚环境远程监控系统由前端部分来完成对环境监测因子的含量的监测与汇总、转换、传输等工作，监测因子包括温度、湿度、光照、烟雾、有无人员进入等环境参数，这些监测因子由数据采集终端使用不同的方法进行测量获得一个非常准确的测量数据，此结果通过数据处理转换后经由串口向在线监测数据平台传输数据，在线监测数据传输平台来实现数据的接收、过滤、存储、处理、统计分析并提供实时数据查询等任务，当温湿度超过设定值的时候，自动开启或者关闭指定设备。整个系统可达到:安全、可靠、准确、实时、全面、快速、高效的将真实的蔬菜大棚环境信息展现在管理人员的面前。

　　农业大棚环境远程监控系统由两大部分：控制中心、大棚监控点(信息采集一号，信息采集二号，信息采集三号)。

结构说明

该智能监控系统是由PC机作为总监控室的控制机，由IAP15F61S2和STC90C51单片机分别负责收集数据信息，它们之间通过串口进行通讯。与单片机相连的包括:12864液晶显示模块、温度传感器DS18B20、湿度传感器HS1101、光敏传感器、人体红外感应传感器、烟雾传感器MQ-2、PCF8591A/D 转换器等。

　　3、功能与使用说明

　　(1)农业大棚智能监控系统上装有液晶屏，可在线实时采集和记录监测点位的温度、湿度、烟雾、光照等各项环境参数情况。当该系统接通电源时，液晶屏上会显示三个大棚内的各项环境参数。

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畢業設計前期工作材料

學生姓名： 鄭能文 學 號： 080801332

學 院： 電氣學院 專 業： 電氣工程及其自動化 題 目： 農業大棚環境參數智能控制系統

及與pc機通訊

指導教師： 劉建業（教授）

材 料 目 錄

200 年 月

說明：

畢業設計（論文）中期檢查工作結束後，請將該封面與目錄中各種材料合訂成冊，並統一存放在學生“畢業設計（論文）資料袋”中（列印件一律用A4紙型）。

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基于Labview的温室大棚智能控制系统的设计

【摘要】为实现温室大棚自动化监控，提高作物产量，本文设计了基于LabView 的温室环境参量监控与远程控制系统。利用LabView 编程，开发友好的人机界面，采用ZigBee 无线通信节点解决繁琐的传感器节点布线问题，结合web通信技术，实现温室大棚控制系统远程internet 浏览器访问。实验表明，本系统可以对多个环境参量准确监控，程序运行稳定可靠，可实现多个远程端口同时访问，符合温室大棚智能化控制要求。

【关键词】温室大棚LabView 远程监控无线组网

一、引言

我国是一个农业大国，人多地少，因此提高单位面积的作物产量是现阶段农业发展急需解决的问题。温室是设施农业的重要组成部分，由于温室不受气候和土壤条件的环境影响，是提高产量的重要措施之一[1- 4]。农作物在成长过程中需要的环境因子很多，适宜的温度、湿度、光照强度以及CO2 浓度是作物实现高产、优质的关键。为加快农作物的生长，达到优质、高产的目的，需对温室的环境进行监测，结合农作物的生长规律，控制温室环境，实现对温室内环境的检测与调控。随着计算机、通信以及传感器技术的飞速发展，现代化温室环境参数监测系统的研究己成为现代农业的一个研究热点[4- 7]，研制一套适合我国国情并且具有独立知识产权的蔬菜温室大棚智能控制系统具有非常重要的经济效益和社会意义。论文结合传感器和通信技术，设计了一种成本较低、集温室大棚环境实时监控与记录于一体的控制系统。

二、硬件电路设计

2.1 传感器节点设计

温室大棚环境监测系统需要采集空气温度、空气湿度、土壤温度、土壤含水量、空气中二氧化碳浓度和光照强度等六种环境因素的参数，所以需要很多种类的传感器来采集数据。温度传感器电路连接图如图1 所示。

1、温度型节点

温度是提供作物生长的最基本的要素，通过影响酶的活性来可以影响作物的各种生理性活动，对作物生理性改变有着很重要的影响。由于温室大棚温度上限低于150℃，故本设计采用数字式温度传感器，无需校准和标定。

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