基于嵌入式系统技术的温室环境测控系统

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1、基于嵌入式系统技术的温室环境测控系统摘要：温室大棚是当今全球设施农业的重要组成部分，是现代全球农业发展的重点之一。它可以在瞬息万变的自然条件下为作物生长人为创造一个适宜的环境。全球温室种植业的实践经验表明，提高温室的智能控制和管理水平可充分发挥设施农业的高效性。而我国在温室大棚智能控制方面的应用跟世界发达国家相比还有较大的差距。目前国内设施温室应用的主要环境变量测控系统大多为国外进口产品，这些产品技术含量非常高，测控效果非常好，但相对价格非常高，通常只被应用于国内少见的大型或高档连栋温室。少数国产装置无论技术水平还是测控效果均不甚理想，尤其是缺

2、少能够应用于我国常见的中小型日光温室的低成本智能测控装置。本文结合当今最热门的嵌入式技术和无线传感器网络技术，并根据目前国内常见中小型日光温室环境控制需求，设计并实现了一套设施农业日光温室智能嵌入式控制系统。关键词：温室控制，嵌入式系统，设施农业，无线传感器引言随着社会经济的快速增长，现代农业已成为我国农业的发展方向，尤其是随着人口的增长，需求的不断增加，耕地的日益减少，更加促使了农业现代化的快速发展，高投入高产出的现代农业种植理念，使得设施农业成为世界农业现代化的一个重要发展方面，从传统农业向优质高效的现代化农业转变成为我国农业发展历史上新的

3、阶段，设施农业是我国今后较长时期内农业发展的一个主要方向[1]。设施农业就是一种利用农业工程手段，在农业生产上用改善自然环境的办法，来获得植物最适宜的生长条件的方法，即用人工控制环境因素来满足植物最佳生长条件从而获得最大的经济效益；是科技含量高、高投入、高产出、高效益的集约化生产方式[2]。设施农业关键作用，就是能解决农业生产若干必须的气候条件，包括光、温、水、气等在匹配上的理想化。随着科学技术的发展，先进的、尖端的科学技术已逐步应用于设施农业中[3]。作为现代生物技术和工程技术的集合，设施农业涵盖了建筑、机械、环境、自动控制、品种、栽培、管理

4、、市场等多个领域、多种系统，设施农业中温室工程的建设与发展是都市现代农业发展的重要组成部分，是设施农业发展的高级阶段。温室工程是以综合国力的强盛为背景，以农用工业的发展为基础，以生物技术、工程技术、信息技术的发展为依托的高新技术产业。温室作为设施农业的生产车间，可以为农作物创造出最佳的生长条件、通过改变温室内农作物的生长环境来避免外界恶劣环境气候变化对其影响[4]。国内外温室种植业的实践经验表明，提高温室自动控制和管理水平是现代温室生产中的重要课题。温室控制的重要目的是通过改善温室环境，为作物生长创造有利条件，实现高产高效与可持续发展。随着世界

5、各国温室面积不断扩大以及自动化装备的不断创新与应用，设施农业生产进入了新的发展阶段，温室控制技术的发展对于温室产业乃至我国的农业现代化进程具有深远的影响[5]。因为传统温室内的人为环境调控能力很低，工作人员又不能及时准确地了解和调控温室内的各种环境参数值，不能给植物生长发育提供适宜的生态环境，使产品的产量和品质都受到了很大影响。农业要再有大的发展，增强温室内的人为环境调控能力势在必行[6]。随着嵌入式技术、移动通信技术、智能传感技术以及自动控制技术的迅猛发展，温室控制技术也向着数字化、网络化、智能化方向发展[7-8]。1国内外研究现状温室环境控

6、制技术是随着计算机技术和农业技术的进步而逐渐发展起来的，并向着网络化、智能化方向发展。世界各国已将温室环境远程监控技术的研究作为可控环境农业的研究重点，温室环境控制技术在世界得到广泛的应用，现代温室及配套设施已采用专业化、集约化和规模化生产，规范有序的市场经营和国际化的市场体系运作，成为当今世界最具活力的新兴产业之一和现代农业的亮点[9-10]。本节通过查阅大量的文献，归纳总结了目前国内外温室远程监控技术的研究现状。就总体情况而言，国外对温室环境控制的研究起步早，基础较好，己经有成熟先进的产品研制成功并投入生产应用；国内在温室控制系统方面的自主

7、研制起步晚，发展缓慢，不过通过努力和借鉴国外经验也取得了一些成果，对我国现代农业的发展起到了巨大的推动作用，促进了我国温室生产技术的发展。下面从国外、国内分别综述温室环境远程监控技术的研究现状。1.1国内温室环境远程控制技术的研究现状我国的近代温室开始于20世纪30年代，现代化温室生产在20世纪80年代初开始，到了20世纪90年代，我国现代化温室得到快速发展，温室成为农业产业结构调整的重要内容，我国先后从荷兰、法国、以色列、西班牙、美国、日本等温室技术发达国家引进了一系列的现代化温室进行试验研究，其中包括加温降温系统、灌溉系统、控制系统及其它附

8、属设备，通过第一次大规模的温室及配套系统的引进，我国开始了进行现代化温室生产、研究和普及工作。我国在温室控制技术方面的研究始于20世纪80年代，在引进