智能温室监控系统的研究与设计

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1、智能温室监控系统的研究与设计第一章绪论1.1课题研究背景及意义作为世界第一农业大国，我国在农业上积累了相当多的经验和知识，但我国大部分地区都存在山多土地少，土质不好，缺乏水资源，气候条件差等劣势，这些劣势都不利于农作物的生长。随着社会的不断进步，由于传统农业产生的价值不足以满足务农人员的生活需求，故务农人员在逐年减少，但是社会对农产品的需求却逐年增高，以前的传统农作种植方式已经不能满足人们对农产品的需要，必须更新和改造传统的农业技术。因此，农业现代化和农业信息化是今后农业发展的必然趋势，而智能温室监控系统能满足以

2、上要求。因此，我国研究智能温室监控系统，具有很高的科研价值和经济价值。温室可以改善农作物的生长环境，可以人为的为农作物生长创造合适的条件，同时可避免由于季节变化和极端天气对农作物造成的不利影响[1]。温室有很多不同种类，例如依据不同的平面布局可分为单栋温室、连栋温室；依据不同的屋架材料可分为单屋面温室、双屋面温室；依据不同的采光材料可分为玻璃温室、塑料温室；依据不同的加温条件可分为加温温室、不加温温室等等。现代化智能温室具有测量和控制温室内温度，湿度，光照度，CO2浓度等相关参数的功能，并通过微处理器或计算机对数

3、据进行分析给予最优的控制策略，做到对温室的合理调控[2]。智能温室监控系统的研究涉及以上介绍的多种技术和学科。在20世纪70年代之前，由于在世界范围内相关核心技术难关无法突破，智能温室监控系统基本没有运用到实际应用中。但是，随着传感器技术和通讯技术的不断发展和提高，它应用于温室环境监测等方面的优势显现出来，它的成本较低，功能强大，稳定可靠，为智能温室监控系统的发展提供了技术和质量保证。........1.2国内外研究现状20世纪70年代，国外就开始对智能温室监控系统进行研究。起初运用模拟式的组合仪表对温室信息进行

4、采集，通过仪表进行显示、记录并作出相应的控制。随着80年代末分布式控制系统（DCS）的发展，利用分布式控制系统的思想进行温室的测量和监控，取得了良好的效果[4]。现阶段国外正在研制和开发一套利用高级计算机进行数据采集，数据处理和设备控制相结合的新一代温室综合控制系统。眼下国外温室监控技术发展迅猛，许多发达国家已经朝着自动化、无人化的方向进行探索和研究[5]。例如，荷兰利用计算机控制玻璃温室的监控系统，用于培育和生产鲜花，取得了世界瞩目的成果。日本通过工业控制技术和农业技术结合，在作物的播种，育苗，喷灌，收割等作业

5、的自动化方面有着很强的技术优势和研究经验，取得了良好的种植效果。它是利用不同作物在各个不同的生长发育阶段需要不同的生长因子，把这些环境因子输入到计算机中，当其中一个因子发生变化，可通过计算机运算来修正或调整其他因子，从而达到最适宜的状态，一般来说，该系统以光照为主要改变因子，温度、湿度和CO2浓度为次要改变因子，通过计算机的处理使这四个改变因子随时处于最优状态。美国利用差温技术对鲜花、水果、蔬菜等产品的开花和结果进行控制，用于满足人们的需要。英国利用无线技术和计算机技术研制的温室遥控系统，可用来采集和遥控很远距离

6、（大于50km）温室中的各种参数和设备。韩国在温室内安装了由温度、光照等环境因素控制的自动化装置，扩大了生产规模并降低了成本。但由于有些参数需要人为经验进行判断，控制要求也是通过人为经验进行操作的，因此在实现完全自动化上并未达到要求，此外，在控制软件的开发上还存在一些问题未给予解决。目前世界上温室农业技术处于最尖端的是以色列，由于该国的土地较为贫乏，气候条件恶劣，作物在一般土地上无法进行种植，故它发展温室农业的意识较早，技术较先进，目前在智能温室、智能控制调控设备和相关配套的监控软件平台发展上都处于世界领先地位。

7、..........第二章系统总体设计2.1引言随着农业技术的不断进步和智能温室的不断推广，智能温室的设计要求在逐渐提高。本文利用山西省太原市某农场作为实验基地，研究并设计了一套智能温室监控系统。智能温室监控系统是一个系统性的工程，涉及到信息，自动化，农业技术等各方面的知识，且必须依据相关农业知识才能对温室进行合理的调控，所以系统总体方案设计必须合理，可行。........2.2系统总体方案设计作物的生长发育除了决定于其自身的遗传特性外，环境因子也是一个重要方面。根据现场实际情况，综合成本等因素将智能温室监控系统

8、分为两大部分，一部分是位于监控室的上位机监控系统，另一部分是位于温室中的温室节点系统。上位机监控系统主要由工控机，LED显示屏，监控显示大屏，打印机组成，主要用于参数显示，存储，查询和设备的远程操控。温室节点系统主要由测量子系统，环境调控子系统，温室节点仪表，视频采集子系统组成，包括各种环境参数传感器，环境调控设备，PLC，视频监控摄像头，硬盘录像机，温室仪表等等。主要用