智能温室范文

智能温室范文第1篇

依照智能温室系统功能需求，本文智能温室控制系统设计使用上位机+下位机的设计方案，能对温室里各种环境因子实施有针对性的控制。智能温室控制系统的构成主要有三部分，分别为现场手动控制、自动控制以及远程手动控制，如图2所示。由图2可知，在初始阶段PLC控制系统首先是初始化温室数据，把各种环境因子的上限值和下限值都写进寄存器里，做好温室环境因子的现场采集工作，为PLC自动控制程序执行以及上位机组态显示提供支撑依据。当智能温室控制系统处于现场手动控制情况时，结合现场需求能随意调控各个执行机构的运行情况；当其处于远程控制情况时，控制原理和现场手动控制相同，但其控制端是在控制室里面；当其处于自动控制程序执行情况时，就要把现场值和事先设定好的环境因子参数值进行多次比较，把比较架构根据程序控制输出执行机构运作，实现温室环境的有效调节。

2上、下位机系统设计方案

2.1上位机系统设计方案

本文的智能温室控制系统上位机系统将西门子与组态王在PC机上实施连接作为控制方式，其中组态王监控系统的构成主要有远程控制系统界面、趋势曲线显示画面、报警系统主机操作界面、远程监控画面以及报表系统界面。在控制温室内部环境的时候，利用远程监控界面，用户可以在监控室里及时掌握各种设备运行情况，结合需求选择停止或是启动措施，同时，在远程控制系统主机图像界面下自动切换或是手动切换系统功能，充分发挥远程控制作用。基于报警系统实时监控基础上，能提醒用户及时调节超过参数设置值的部分环境因子，确保各项环境因子都控制在适当的范围。借助历史数据输出表、实时报表以及日报表，用户能更清晰明了地掌握温室环境过去时刻或是当前时刻的所有数据信息，为后续分析以及决策工作奠定基础，便于有效实现温室环境控制方案的最优化。

2.2下位机系统设计方案

下位机系统主要构成元件有西门子PLC控制器、传感器以及执行机构，智能温室里的下位机系统可以脱离于上位机PC，或是与其实施联机工作。基于联机工作情况下，借助西门子PLC总线可以实现信号由下位机到上位机的传输，在读取信号后就把系统控制功能与监视功能有效结合起来，实施远程控制操作，能充分发挥下位机的作用。基于单独工作情况下，西门子PLC对不同功能某块以及输入端进行信号扫描，再将实际环境里各种环境因子和标准参数值进行比较，找出两者的差距，然后由执行机构做适当调整。

3温室系统上、下位机软件设计

3.1温室系统上位机软件设计

智能温室控制系统上位机的控制系统与监视系统包括组态王与PC机，一来确保系统有多项功能，如环境参数储存功能、参数控制功能、数据查询与处理功能等，二来也满足上位机的控制要求。智能温室控制系统的主要设计界面包含了登录、退出、历史曲线、实时曲线、日报表、远程控制等，可以让用户更清晰明了的实施操作。智能温室控制系统在具体运行的时候，由登录系统进到控制界面后，用户能结合具体需求按下相应的操作按钮，操作或是查看温室里的各项环境因子。为了使管理更加方便，还可以细致划分按钮的功能权限，任命特定工作人员进入特定操作界面进行操作。

3.2温室系统下位机软件设计

智能温室控制系统下位机软件能结合水分、温度、日照等各项因素的实际值和参数值进行比较，基于分析结果之上设计相应的操作方案。在智能温室控制条件的实施过程中，西门子PLC控制系统程序可以切换到手动控制或是自动控制。基于手动控制下，系统操作时不会受到外界环境因素的影响，只要根据需求实施手动化操作即可。以需求为标准，能对智能温室控制系统程序进行划分，具体分为环境因素判断程序、数据初始化程序、执行机构输出控制程序等，这些程序共同组成了具备稳定性、简便性及功能齐全性的智能温室控制系统。

4结语

综上，在智能温室控制系统里，必然会受到温度、湿度、光照度、二氧化碳浓度等因素的影响，因此，不仅要注重智能温室控制系统的设计，还应注重这些影响因素，在控制过程中对这些因素进行适当调节，确保其满足温室里种植植物的生长需求，充分发挥智能温室控制系统的作用，获得更高的产量与经济收益。

智能温室范文第2篇

关键词：现代温室；智能控制；温室环境

1 概述

“温室”是对“温室效应”的一种利用，当动植物如果不适合在寒冷季节里在陆地上进行种植和生产，那么依靠对室内的温度进行控制，可以通过温度环境的人工创造和控制来满足农作物反季节生产的需求。随着科学技术的不断发展，对于温室生产的相关技术研究也越来越多，特别是在农业科学领域、管理科学领域等方面进行应用，现代温室的创造改变了过去动植物生产环境和时空上的界限，在水产养殖、蔬菜种植、花卉种植等方面都已经取得了一定的成绩。

温室环境的控制包含有三种方式，人工控制、自动控制和智能控制。在我国不同的领域都有控制方式的应用，在温室环境的应用中大多采用的是自动控制。对于现代的温室环境控制可以说是对智能控制的一种前瞻性的研究。我国的自然科学基金委研究项目“工厂化农业”、“温室环境智能控制关键技术的研究与开发”等项目都是在经济探索现代温室环境的智能控制技术。

2 智能控制技术概况

智能控制技术作为直接性控制技术的一种，是基于大量的研究经验的基础上所发展起来的一项控制技术，是对于人工智能、运筹学等理论的综合运用，通过控制系统技术来完成控制。

智能控制在进行处理工作时，具有非线性、不确定性等主要特点。优异的智能控制系统可以实现对一般控制要求的基础上，还能够具备自组织、自结构等特点和能力。智能控制系统如果具有了自学习系统，那么可以对周边的位置环境进行模拟和学习，依靠所储存的知识和经验来提升自己的控制能力。自适应系统可以让系统实现控制对象在动力方面的变化，更好的适应周边环境的变化。自组织系统能够帮助智能控制系统实现对复杂信息的组织和协调，让系统能够在规定的范围内灵活的开展活动。自结构能够帮助智能控制系统对自身的结构、参数、数据等内容进行调整，并让系统可以加入学习机制来实现对需要学习的内容和数据的搜集，让系统具备一定的学习和整理功能，实现对系统知识的解释。在系统运行的初期阶段，系统并不具备调整规则，但是可以通过设置规则来让系统具备学习的能力。

要想实现预期的控制目标，就需要让控制系统具有较高的智能。当前对于控制系统在智能水平上的应用主要方式有模糊控制、专家控制、神经网络控制、混合控制等方式。混合控制是依靠专家系统对于知识和经验的积累来展开模糊逻辑推理的模糊控制以及神经网络控制，多种控制方式相互补充，让智能控制系统更加的完善。对于混合控制理论的研究是当前主要的研究热点，并且在研究上已经形成了以模糊神经网络控制和专家模糊控制等多个研究的方向。

3 智能控制技术在现代温室环境控制的应用

现代温室环境中的智能控制系统属于非线性的系统，具有输入、输出等功能。现代温室环境的智能控制系统的题是在现代温室中的应用，使温室内的动植物在特定的生长时刻中能够满足所需信息的搜集，然后将搜集的信息和系统中所检测到的数据进行比对，利用系统中的控制器进行计算，从而判断如何进行合理的智能控制来实现温室的环境控制，实现优质、高差，低成本和低能耗的控制目标。温室环境智能控制系统依靠传感器来对温室内的环境和温室内动植物的具体生长情况进行信息的采集，并且通过控制算法的设置，将搜集到的信息与原本设定的模型进行对比，然后根据比对的结果确定具体的动作执行方案，从而实现对温室环境和温度的控制。

3.1 温室环境智能控制硬件结构

温室环境的控制是对自然资源进行充分的利用，改变温室内的环境因子来取得最适宜动植物生长的环境，控制上需要对控制的算法和硬件结构进行设计和优化。

现代温室环境的智能控制通过分布式的控制系统结构来实现控制，系统并没有配备独立的处理系统，而是选择设置多个的可编程的控制器，让其分布在温室中的不同位置，每个控制器都能够直接将信息数据传到主处理器上，而子处理器可以对对应的传感器上的信息进行处理，并且对其实现实时的控制。主处理器可以实现数据存储，并且将传递搜集的数据进行显示和控制。分布式控制系统具有独立的控制网络、操作员站、工程师站、现场控制站，能够满足对数据的搜集。处理和控制。不同的功能配有不同的功能模块，共同组成一个完整的控制系统，这个控制系统可以实现对数据的集中管理和监控。

温室环境的智能控制是在符合硬件系统的框架下所设定的，采用了可编程的控制系统、单片机等期间来对现场控制站进行控制，并且每种方式都具有独特的特点。基于MCP温室环境的智能控制系统条件下，对于信息进程采集的控制算法性能依靠单片机来实现，单片机如果发生故障，那么就容易造成系统的失控。控制操作上由于要求比较低，因此在短期内具有一定的市场发展前景。

3.2 温室环境智能控制算法

温室环境的智能控制系统是依靠硬件系统的支撑来对软件进行执行的过程，控制算法会对智能控制系统产生较大的影响，因此，这也是当前研究的重点方向。

PID控制算法在温室的环境控制领域中属于比较早进行研究的算法，对于输入的数据的偏差值，按照一定的计算方式进行计算，然后将计算所得出的结果输入到输出控制中。通常PID控制器是无法进行在线的数据调整，因为控制器的抗干扰的水平较弱，无法满足当前温室环境控制的变化。温室环境控制在大多数情况下需要通过PID控制算法水平的提升来加强其控制的水平。

模糊控制算法是在温室内环境和动植物生长的实际参数进行综合性的考虑，依靠模糊数学和魔术控制等方式，对温室的环境实现智能的控制。模糊控制算法不需要对被控制的对象进行精确的数学计算，只需要根据控制结构的经验来进行模糊性的归类，然后依靠模糊控制器将经验和理论进行模糊化推理，从而实现参数的耦合以达到最佳的状态。

神经网络是依靠多种神经元的拓扑结构之间相互的连接所形成的一种网络结构。神经网络拥有多种的模型，包括自适应线性元件模型、反向传播BP模型等。三层的BP 神经网络可以对每个连续的函数进行逼近，然后通过任意的排列映射的问题进行处理。神经网络算法不需要设定非常精确的数学模型，其本身所具备的处理就能够解决温室环境的控制。

参考文献

[1]郑文刚，赵春江，王纪华.温室智能控制的研究进展[J].农业网络信息，2004（2）：8-11.

[2]陶然，王树文，薛满圆，等.智能化温室环境控制系统的研究[J].农机化研究，2004（2）：53-55.

[3]吕艳，陈讳.科技部“十五”工厂化高效农业示范工程项目专家访谈――“温室环境智能控制关键技术研究与开发”项目负责人[J].农村实用工程技术温室园艺，2005（5）：12-16.

智能温室范文第3篇

关键词 PLC；智能温室监控系统；温室种植

中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）13-0031-01

随着生态可持续发展的理念逐步推广以及人们对蔬菜水果等食物质量需求的逐渐提升，温室种植已经成为了当今农业发展过程中不可缺少的一部分。而要对温室内的温度、适度、空气含量、光照等环境因素进行有效的控制，以便于更好地帮助植物生长，就需要设计温室内的监控系统，从而实现快速、可靠的控制。特别是在当今PLC装置得到广泛应用以来，基于PLC的智能温室监控系统已经具有了较高的设计水平，其控制能力基本上可以满足对温室内各项环境因素的控制。

1 基于PLC的智能温室监控系统概况

温室的环境因素中包含了光、温、水、土、气等多项复杂内容，每一项因素均需要达到合适的指标，才能够满足相应植物的健康生长。因此，基于PLC的智能温室监控系统具有极为重要的作用，是实现对温室内多项环境因素准确控制的关键。而在实际的监控过程中，环境因素存在一个变化的区间，在该区间内植物可获得较为良好的生长空间。以温度的监控区间为例，智能温室内的温度监控可以建立在以下方程之上：

（1）

在公式（1）中，T代表智能温室时间常数，Tn代表智能温室室内温度，Tf代表内外干扰热量经换算之后的送风温度变量，K代表智能温室内的温度放大系数。通过该微分方程，可以将温室内的温度控制在一定范围内，植物能够在该温度范围下保持良好的生长状态，充分体现出温室控制的智能性。而在进行基于PLC的智能温室监控系统设计的时候，可以考虑到以下几方面的内容。

1）系统设计的目标。对于智能温室控制系统来说，最为核心的设计目标就是要实现对温室内各项环境因素的可靠控制。为了实现该目标，可以使用到针对于温度、湿度以及光照等环境因素的传感器，传感器是设计过程中不可缺少的一类装置，直接关系到控制能否顺利实现。传感器是对环境因素进行感应的装置，而要实现具体的控制措施，则主要通过保温被、通风窗、遮阳网以及滴管等装置来进行。而进行智能温室监控系统设计最终的目的则是需要让作物的生长更为良好，增加作物的产量。

2）系统控制的模式与方案。在智能温室的监控系统中，进行控制是以时间的变化为基准，进行相应的环境因素变化处理。以对温度的控制为例，可以将一天分成多个时段，在每一个时段温度的高低也有所不同，可以通过预先设定的方式，设置每一个时段的温度，让温度的高低更为贴合植物的生长。而从更大范围来说，可以按照季节的变化来设定温度的变化，从而让植物能够获得更加好的生长环境。而在设计控制方案的时候，可以分别设计自动与手动两种方案，自动控制作为主要的控制方案，而手动控制用于发生特殊情况后，自动控制不能正常使用时。在一般的情况下，使用自动控制可以最大程度地降低成本以及劳动力，让劳动强度得到大幅度控制。

3）系统的主要硬件结构。在一个完整的智能温室监控系统中，其硬件结构组成相对来说非常复杂，需要每一部分的硬件设施齐全，才能够充分发挥出系统的监控作用。最主要的硬件设施包括了计算机系统、窗户、风扇、湿帘、遮阳网以及传感器等等，分别发挥着不同的功能，对智能温室监控系统功能的实现起到良好的支撑作用。

2 基于PLC的智能温室监控系统软件设计内容

硬件结构对温室监控系统起到的是支撑作用，而真正发挥控制效果的，则是系统中的不同软件。需要有一个完善的软件系统，才能够将对温室的环境因素控制能力表现得更加完善，确保控制功能的完全体现。在实际的智能温室中，应用到的软件有以下几类。

1）PLC软件。PLC软件是智能温室中的核心控制软件，具有对温室内部的各项环境因素进行全面控制的能力。在进行PLC软件设计的时候需要注意多方面的问题。首先，要通过自锁电路来防止接点出现误动情况。其次，需要让软件系统具有自主诊断功能，对各项控制设施出现故障的时候，能够在第一时间做出准确的判断。最后，要注意对光照、温度、湿度等环境因素控制的准确性，虽然说在实际的控制过程中并不一定要温度精准到极致，但必须要保证控制措施的可靠性。

2）控制系统软件。通过PLC软件所的命令，会传达到不同的控制系统软件中，由控制系统软件采取相应的控制措施。控制系统软件的设计，主要是针对于温室当中的控制传动频率过快的情况，为了增加控制设施的使用寿命，就会通过控制软件上的可调延时模块来得到良好的调整，更有利于表现控制效果。

3）系统组态监控软件。系统组态监控软件，所实现的功能主要是进行数据的统计以及分析处理等等。首先，软件可以实现远程监控功能，对温室内的环境因素以及各类硬件设施的运行情况进行实时的监控。其次，软件具有数据的统计以及记录功能，可以将温室内的各项环境参数统计下来，并记录到软件系统中，以此来指导后续的环境因素控制。最后，软件具有远程控制功能，可以对一些自动化的参数进行远程控制，从而让控制过程更为快速简便。

3 结束语

综上所述，基于PIC的智能温室监控系统，可以让温室内的各项环境因素控制变得更加快捷方便，对温室内作物的生长具有很大的帮助，可以为温室作物的生长带来更加良好的条件。特别是随着当今智能化技术的逐步发展，对温室内的各项环境因素的监控水平将会达到更高的台阶。

参考文献

[1]张水保，徐守志，李丰杰，等.智能温室远程监控系统设计[J].三峡大学学报（自然科学版），2012，34（2）：76-79.

[2]焦广.基于嵌入式系统的智能温室在线实时监控系统的设计与实现[D].南开大学，2013.

[3]吴卫东.南方大棚蔬菜生产环境监控系统的设计开发与应用[J].中国蔬菜，2013（23）：41-42，43.

[4]宋永飞.基于PLC和组态思想的智能温室控制系统[J].工业控制计算机，2009，22（1）：7-9.

作者简介

智能温室范文第4篇

关键词：智能温室 嵌入式Linux 数据集 智能控制

中图分类号：TP316.2 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）02（b）-0001-02

随着科学技术的发展和物联网技术的普及，农业温室生产和管理的智能化成为现代化农业发展的一项重要发展方向。温室的作物种植通过控制光照、温度、湿度和二氧化碳浓度，采用先进的技术措施，为作物营造最佳的生长环境，促使作物快速生长和尽早开花结果。温室技术的发展使人们可以吃上反季节的蔬菜水果，观赏到反季节的花卉，同时给温室种植者带来了可观的经济效益。然而相比欧美发达国家先进的温室种植，我国的温室种植还是简单的塑料薄膜技术，缺少先进的科学技术和设备。温室作物种植产量基本依赖农户种植经验，许多生产种植过程中的不可预见性问题无法解决。基于ARM-Linux的智能温室实现了对温室作物生长环境信息的实时采集和智能控制，实现了温室的智能化和现代化。

1 智能温室构架设计

在兼容现在移动终端、手持设备等物联网架构的基础上附加了终端接入层，因此基于ARM-Linux的智能温室的架构总共分为4层：用户交互层、软件核心架构层、传输层和采集层。

（1）用户交互层：用户通过这一层和智能温室管理系统进行交互，通过PC端和智能移动终端设备，对温室作物生长环境的各种信息进行实时查询，并可以进行远程控制。

（2）软件核心架构层：这层是智能温室大棚的核心架构。通过嵌入式温室大棚中的传感器对数据进行采集，形成最终的数据模型，数据模型通过不同农作物特点，形成用户可读的数据，并将分析的数据和网上大数据进行对比，结合农作物的生长特点和培育计划，给用户一个最终的解决方案。

（3）传输层：是一个网关，对收集到的数据进行控制指令译码，并且对这些译码进行路由封装，形成一个数据单元，这种单元通过3G和GPRS方式进行无线传输。

（4）采集层：负责大棚温室作物生长信息的采集。通过对农作物生长的土壤、大气、湿度和温度这些要素设置传感器，对周围环境进行实时采集，并将数据传输到软件核心架构层进行分析，通过不同传感器的数据分析，进而控制肥料浓度和灌溉水量、风机等一些参数，实现温室控制管理的智能化和自动化。

2 智能温室功能设计

2.1 智能实时监控

通过PC端或者移动智能终端查看智能温室作物生长的土壤湿度、空气湿度、光照强度、二氧化碳的浓度和氧气的浓度、空气温度等的实时环境信息，通过PC端查看温室监控视频，并且还可以保存大棚环境录像文件。

2.2 智能预警系统

（1）智能温室系统对历史数据进行大数据分析，每个温室不同环境参数设置阈值。如果超出阈值，系统可以根据用户的设置，通过网络用系统消息和手机短信等方式提醒相应管理者。

（2）这些预警机制触发的信息可根据用户个人灵活配置，根据每个客户需求可以配置不同的内容，在最大程度上满足所有客户的个性化需求。

（3）可以根据保存的报警记录查看当前关联的温室设备，更加快速和及时地远程控制温室设备，更加高效地处理温室环境问题。

2.3 远程RPC控制

智能温室系统通过目前最先进的远程工业自动化控制技术，让每个用户足不出户远程RPC控制智能温室设备。客户可以自己设置，让每个温室设备随环境参数变化进行自动控制，比如说当土壤湿度过高时，温室排风机开始工作。并且提供智能手持设备用户交互端，让每个客户可以通过手机在任何地点远程控制温室的所有设备。

系统由信号转换器、信号控制器、传感器、PC和3G信号转换器等设备组成。信号控制和信号转化器通过物联网技术进行无线连接，每个信号控制器和信号转化器下面可同时连接多部终端设备，并且所有智能手持终端、计算机进行自动组网，非异步工作。信号控制器和信号转化器与计算机或智能手持设备中断，则通过移动或3G或有线通讯网络连接或串口连接。

信号控制器和信号转换器在智能温室大棚中处于比较核心的地位，几乎所有传感器采集到的数据都要汇集到信号转换器中，所有对终端的控制指令也都要通过信号转换器向下发送。计算机终端机通过局域网或网络直接打开信号转化器和信号控制器后，可进行系统配置、采集网络管理、数据查看、图表的绘制、导出数据等操作。信号控制器也具备远距离传输能力，智能温室通过信号转换器将所有的设置数据以及采集到的数据通过网络传输到服务器上，这种模式支持多用户同时登陆网络服务器对网关的数据进行查看。

2.4 智能温室数据分析

智能温室大棚可以对采集到的数据M行分析，并且可以和以往保存的历史数据进行对比。同时支持图表和列表两种不同方式查看，每个客户都可以通过计算机或智能手持移动设备查看历史数据曲线。和农业生产的服务器数据建立统一的数据模型，智能温室大棚系统通过数据挖掘、大数据等技术对相互关系进行分析，给出更适合农作物生长、最能提高农作物产量的环境参数和辅助决策。

3 系统开发

3.1 嵌入式环境搭建

3.1.1 开发环境

硬件：2440开发板、JLINK仿真器、USB转串口、网线、 64位Windows系统的计算机。

软件：Linux-2.6.31版本的内核源码、装有Ubuntu系统的虚拟机Virtual-box、arm-linux-gcc-4.3.2交叉编译工具链、busybox-1.15.2，mkyaffs2image、SecureCRT 6.1串口终端、Uboot、J-Flash ARM V4.02d、DNW软件。

3.1.2 搭建^程

（1）烧写Uboot。烧写Uboot有两种方法：一种是直接使用厂家提供的Uboot镜像文件；第二种是根据开发板的参数以及自己需要的功能进行烧写。

（2）编译内核。将Linux-2.6.31的源码解压到虚拟机Ubuntu下，用命令make menuconfig配置内核，一般配置内核功能的网卡、USB、LCD、开发板型号和文件系统，最后用命令make uImage在arch/arm/boot目录下生成了linux内核的镜像文件zImage。

（3）制作文件系统。将busybox-1.15.2、mkyaffs2image的压缩文件解压到虚拟机Ubuntu下，制作好各个目录及文件，利用busybox-1.15.2制作精简指令集，将其拷贝到制作好的/bin目录下，在/etc/init.d/rcS文件中写上开机需要执行的指令，指定本机的IP地址和挂载nfs到服务器，为了方便与虚拟机通信，最后用mkyaffs2image目录中的mkyaffs2命令把刚才制作好的各个目录文件制作成文件系统myyaffs2。

（4）配置虚拟机Ubuntu，启动NFS服务，将来开发板可以挂载文件到虚拟机服务器上，实现文件共享。

（5）利用DNW软件和开发板上的USB接口，启动开发板，从NorFlash启动，进入Uboot控制界面，用USB传输将之前制作的内核镜像zImage和myyaffs2烧写到开发板的NandFlash中。

3.2 传感器驱动

（1）所需传感器。

DS18B20温度传感器、土壤湿度计检测模块、BH1750光照传感器模块、MH-Z18二氧化碳气体传感器、空气湿度传感器SHT11。

（2）驱动的编写。

我们采取的是ARM架构的开发板，搭载的是Linux操作系统，需要编写每个传感器的驱动，然后加载到内核中，应用程序就可以调用这些驱动接口，从而控制相应的传感器。

DS18B20温度传感器驱动首先调用在模块初始化函数中创建设备文件，并且绑定文件的操作函数。再分别实现这3个函数，ds18b20_open（）完成传感器的初始化，即对传感器进行寻址，并进行寄存器的设置，使其完成相应的功能，ds18b20_read（）完成对传感器数据的采集，应用程序调用read函数时就是调用此函数作为接口，ds18b20_close（）函数完成一些传感器驱动中释放动态分配的内存，一般为空函数。ds18b20_exit（）函数完成一些结构体的释放。最后用这两个函数修饰初始化函数和离开函数，使其能在加载驱动模块和卸载模块时发挥作用。

4 结语

智能温室控制系统通过应用现代电子信息技术于传统温室种植中，运用传感器实时监测温室内外温度、二氧化碳浓度等关乎农作物生长的重要环境因子，同时处理器根据监测结果，采取相应措施并调用相关设备来控制温度等环境因子，使农作物处于最佳生长环境，加快植物生长速度，从而缩短植物生长周期，基于ARM-Linux智能温室提高了农作物的经济效益，降低了人力成本，提高了我国的农业科技水平，实现了农业种植智能化管理。

参考文献

[1] 于合龙，刘杰，马丽，等.基于Web的设施农业物联网远程智能控制系统的设计与实现[J].中国农机化学报， 2014，35（2）：240-245.

[2] 闫晓军，王维瑞，梁建平.北京市设施农业物联网应用模式构建[J].农业工程学报，2012，28（4）：149-154.

[3] 秦琳琳，陆林箭，石春，等.基于物联网的温室智能监控系统设计[J].农业机械学报，2015，46（3）：261-267.

[4] 葛文杰，赵春江.农业物联网研究与应用现状及发展对策研究[J].农业机械学报，2014，45（7）：222-230.

智能温室范文第5篇

关键词：光伏；薄膜电池；智能型；温室大棚

1 引言

上世纪70年代，能源危机的爆发和日益恶化的环境引发全球的思考，发展可再生、无污染能源成为人类的共识。在此前提下，太阳能特别是太阳能光伏发电，在世界范围内受到高度重视，获得飞速发展。这也给农业温室大棚的发展提供了一个新的平台。温室大棚突破了传统作物种植受季节、环境、气候等诸多因素的限制，对农业生产有重大意义。但目前我国温室大棚多依靠人工经验进行管理，自动化程度不高，这种方式生产效率较低，不适合工厂化农业生产，且对种植者的素质要求较高。而智能型光伏温室大棚能够实现对农作物生长环境各基本要素的控制，实现农业生产的智能化生产，并解决了无电、缺电地区农业生产的供电问题。

2 光伏技术与温室大棚的结合

这种温室大棚采用非晶硅薄膜式太阳能电池。

首先，薄膜电池弱光性好，阴雨天也能发电，常年累计发电量比普通的晶硅电池高20%左右。其次，这种电池利用薄膜的分光技术将作物所需波段的太阳光穿透电池后被作物吸收，作物生长不需要的波段则被用于薄膜电池吸收发电，部分被转换成热能以提高棚内温度。植物进行光合作用主要是利用有效光谱为440nm的蓝光和660nm的红光区，（见图1所示），而这种薄膜电池的最大吸收波峰在400-600nm，在理论上薄膜电池的最大吸收波峰与植物光合作用的吸收波峰并不冲突（是否完全不影响作物生长仍在研究中）。另外，紫外线不是作物生长所需，甚至会破坏作物，薄膜电池可以对其进行吸收，省却了加遮阳网的麻烦。

非晶薄膜电池使得光伏与温室大棚能够更好的融合，在不影响大棚内作物正常生长的基础上，能够借用大棚的向阳面直接低成本发电，供大棚内的各种设备使用（见图3所示），实现了节能减排；同时，也充分有效的利用了土地资源，使农业用地的利用最大化。

3 光伏温室大棚的智能控制系统

虽然温室大棚在我国得到了广泛应用，但大多数未采用智能控制技术，自动化程度低，环境控制能力有限，这也在一定程度上影响了温室作物的产量和质量，因此，温室大棚智能控制系统的建立很有必要。

影响作物生长的因素主要有温度、湿度、CO2浓度以及光照等，其间还要进行杀虫、灌溉等工作，如果能够实现对这些因素的智能控制，不仅可以减轻种植者的负担，还能提高农作物的产量与质量。而整个系统的用电可以由太阳能薄膜电池提供，即使将大棚建在无法利用电网电能的偏远地区，也不会受到限制。光伏温室大棚的智能控制系统原理如图4所示。

1）温度的调节：根据棚内作物设置最佳温度范围，并通过温度传感器进行监控。当室温低于设定值时，系统根据棚外阳光情况（通过光照传感器检测）利用太阳能加热器（阳光充足时）或者电加热设备（阳光不足时）进行升温，电加热部分由蓄电池组供电。当温度高于设定值时，采用湿帘-风机系统进行降温，湿帘是利用水蒸发吸热原理降温，风机则通过产生的风压强制空气流动进行降温。有研究表明，大棚的室温达到33度时便需要强制降温，否则会对作物生长产生不利影响，湿帘和风机二者结合使用，有效控制了棚内高温的产生。

2）湿度的调节：如同温度调节，当棚内湿度低于设定值时，系统驱动太阳能水泵工作，通过大棚顶端的喷嘴喷出的喷雾来提高湿度，这样也避免了湿度过大。当湿度高于设定值时，系统驱动电动窗开启进行通风，利用湿度差来进行室内外的空气交换，以降低湿度，必要时可以驱动风机加快空气流动和交换。

3）CO2浓度的调节：CO2是作物进行光合作用的重要原料，适宜的浓度可以使作物活力增强、产量增加，温室大棚是相对封闭的环境，使得对CO2浓度进行控制成为可能。提高CO2浓度是通过CO2发生器实现的，棚内浓度低于设定值时，系统控制CO2发生器工作；浓度过高时，则驱动电动窗开启进行通风。

4）光照的调节：传统的大棚需要遮阳网进行遮阳，但这种光伏温室大棚的太阳能薄膜电池本身就具有遮阳功能，且利用分光技术将不利于作物的光谱光照吸收，作物所需的则可以正常穿透（见前文所述），因此，可以兼作遮阳网使用。当光照弱于正常值时，系统根据检测到的光照度，控制开启相应数量的LED补光灯，以满足作物生长的光照要求。另外，还可以根据作物的特性适当延长光照时间，提高作物的品质和产量，甚至也可以用来反季节培植作物。

5）雨感功能：温室大棚能的智能控制系统能够检测天气状况，并适时进行防护处理。当出现下雨的天气时，系统接受到传感器感应到雨滴的信息，并驱动电动窗自动关闭，使棚内作物避免遭遇“雨灾”。

6）杀虫功能：大棚内作物生长可能会遭到害虫的侵扰，再加上通风需要，时常开启电动窗，棚外的害虫也难免进入，为尽量减少使用农药，培植绿色作物，棚内配置了太阳能杀虫灯。这种杀虫灯通过紫外光利用昆虫趋光的特性将其引诱，并用高压网将害虫击杀。杀虫灯由智能系统控制开关时间，并由薄膜电池充电的蓄电池为其供应电能。

7）灌溉功能：棚内安装了土壤湿度传感器，并将检测数据传至控制系统，当作物需要灌溉时，系统驱动光伏水泵工作为其提供水源。而光伏水泵也肩负着为屋顶喷嘴提供水源的工作（见上文所述），其工作与否完全取决于棚内作物的需要，避免了过量用水，起到节水作用。

4 智能型光伏温室大棚的前景展望

智能型光伏温室大棚利用光伏技术和智能控制技术实现了对棚内温度、湿度、CO2浓度以及光照的自动控制和调节，并根据实际情况自动进行“避雨”、杀虫、灌溉等一系列工作，真正实现了农业生产的自动化和智能化，在减轻种植者负担的同时，也提高了农作物的生产效率。而整个系统只需要用大棚上安装的太阳能薄膜电池来供给能量便可运行，无污染且节约能源，也保证了不便接入电网偏远地区的正常使用。

目前，光伏和智能控制技术在农业生产领域的应用仍处于起步阶段。我国是农业大国，农业生产技术的提高对我国有着重要意义，多学科与农业的融合将是农业发展的一个必然方向。而对于光伏行业来说，将温室大棚透光屋面充分利用，作为光伏发电的建筑基础，可以节约大量的土地资源，有助于实现低成本发电。另外，加强对各类作物生长机理的基础性研究对普及和推广这种智能型光伏温室大棚有着重要意义，有助于推动这种大棚从概念性展示向实用阶段的发展，以真正实现提高作物品质和产量，又兼顾发电的双赢效果。

参考文献：

[1] 刘辉，傅巧娟，沈国正，等.杭州市薄膜光伏太阳能大棚应用现状及发展对策[J].浙江农业科学，2012，（6）：782-787.

智能温室范文第6篇

关键词：智能温室控制系统；西门子PLC；人机交互；软件设计；总体架构 文献标识码：A

中图分类号：TP29 文章编号：1009-2374（2015）04-0013-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2015.0290

农业作为我国发展的支柱性产业，实现农业现代化生产是我国发展的重要目标之一，近年来，基于自动化技术及计算机基础而形成的智能温室控制系统越来越受到人们的重视，对传统的温室进行智能化改造具有非常重要的意义，可以实现农业的准确管理。本研究中智能温室控制系统融合了传感技术、通讯技术、组态技术等多种技术，在西门子PLC人机交互结构模式的基础上，对室内环境中的各个因子进行调控，达到温室控制系统的需求，提高农业生产的经济效益。

1 智能温室控制系统多因素变量分析

1.1 多变量因素控制关系

日照、水分、CO2及温度等因素都会影响温室环境，不同因素的影响程度各不相同，但这些因素之间也存在一定的联系，在控制温室环境的过程中，只要把握好关键要素就能有效地达到系统的控制要求。智能温室控制系统涉及到多种设备及环境因子，是一个相对复杂的对应关系，在实际控制过程中一定要找准重点决定因素，将其作为切入点，综合考虑成本投入及控制效益，为作物的生长提供一个良好的温室环境。

1.2 多变量控制系统理论

由于作物生长对温室环境的要求没有明确的限定，因此在研究和开发智能温室控制系统时，只需考虑系统的可行性及可控制性即可，传统以PID控制技术为主的控制系统对参数设定的要求较为严格，逐渐被模糊控制所替代，在过程控制中发挥着重要作用。本文主要采用模糊推理方法对研究智能温室控制系统进行设计，形成加热和通风系统，对温室环境中的湿度、温度进行转化，构建同温室控制系统对应的数学模型，但由于温室环境因子间的互相作用，在系统设计时，应提高对系统鲁棒性的重视。

2 智能温室系统总体架构设计

为了满足温室控制要求，温室内设置了天窗、灌溉系统、补光系统、湿帘系统、风机及遮阳系统从多方面对环境进行调节。参考智能温室控制系统功能需求，以西门子PLC下位机和上位机的人机交互结构模式为基础，对系统方案进行设计，从而调节温室内部的环境因子。自动控制、远程手动控制及现场手动控制是构成智能温室控制系统的主要部分。

基于西门子PLC结构基础的控制系统，在操作过程中先对温室参数数据进行初始化处理，在寄存器中储存不同环境因子的限值，搜集实际温室环境中的因子，并将这些数据作为PLC自动控制程序执行及上位机组态显示的依据。在PLC自动控制状态下，控制系统能够对比分析实际环境因子与系统中已储存的各项参数，在PLC输出方式下利用对比结果完成相关的控制操作，改善温室环境；在现场手控状态下，可以结合实际环境状况，运行执行机构；而在远程控制状态下，也可以对执行机构进行调控，但需要在控制室中进行。

2.1 上位机系统设计方案

智能温室控制系统的上位机系统采用的控制方式为西门子和组态王在PC机上进行连接，其中远程控制系统界面、报警系统主机操作界面、趋势曲线显示画面、报表系统界面及远程监控画面共同构成了组态王监控

系统。

在对温室内环境进行控制的过程中，借助远程监控界面，用户能够在监控室内掌握多种设备的运行状况，根据需要采取相应的停止或启动措施，并在远程控制系统主机图像界面下实现对系统的自动或手动切换功能，发挥远程控制的作用。在报警系统的实时监控下，可以提醒用户对超过参数设置值的一些环境因子进行调节，保证各项环境因子保持在合理范围。此外，利用历史数据输出表、日报表及实时报表，可以更加清楚地了解温室环境在过去或当前时刻的各项数据信息，为分析和决策提供数据参考，有利于达到温室环境控制方案的最

优化。

2.2 下位机系统设计方案

西门子PLC控制器、传感器、执行机构是构成下位机系统的主要元件，智能温室中的下位机系统能够同上位机PC相脱离，也可以同上位机进行联机工作。在联机工作状态下，利用西门子PLC总线能够将下位机信号传送至上位机，在读取这些信号后将控制功能同监视功能综合起来，进行远程控制操作，可以使下位机发挥更大的作用；而在单独工作状态下，西门子PLC通过对不同功能模块及输入端的信号扫描，对比实际环境中各项环境因子同标准参数的差距，由执行机构进一步做出相应的调整。

3 智能温室系统软件设计

3.1 温室系统上位机软件设计

温室系统上位机的控制和监视系统包括组态王、PC机，一方面保证了系统具备数据查询/处理、环境参数储存、参数控制、数据/曲线显示、通讯及系统控制等功能；另一方面也符合上位机的控制条件。

登录、远程控制、历史曲线、报警系统、实时曲线、日报表和退出等操作按钮共同构成了智能温室控制系统的主设计画面，能够便于用户更加清楚、直观地进行操作。运行智能控制系统的过程中，登录系统进入控制界面后，可以根据实际需求按下相关操作按钮，对温室环境因子进行操作或查看，为了进一步方便管理，还能够对按钮功能权限进行划分，由特定的工作人员进入相应的操作界面。

3.2 温室系统下位机软件设计

智能温室系统下位机软件可以针对日照、水分、CO2及温度等因素进行实际值同参数值的对比分析，根据分析结果设计针对性的操作方案。在实现智能温室控制条件的过程中，西门子PLC控制系统程序能够切换自动或手动控制，处于自动控制下的系统程序将实际采集数据为根本，对比参数设定值来执行自动化操作，而手动控制下，外界环境因素不会对系统操作产生干扰，只结合需求进行手动化操作。以需求为标准，可以将智能温室控制系统程序划分为执行机构输出控制程序、环境因素判断程序、温度参数采集程序及数据初始化程序等多项程序，这些程序共同构建了功能齐全、性能稳定、操作简便的智能温室控制系统。

4 结语

我国对温室控制系统的研究相对落后，而智能温室控制系统的研发对我国农业生产方式的集约化和高效化发展有着非常重要的意义。基于温室环境多变量控制关系及系统理论，在西门子PLC下位机和上位机的人机交互模式下，能够有效地弥补传统温室控制系统的不足，实现了环境因素采集、判断分析、数据初始化及控制输出的自动化，完善了数据记录、远程控制和环境因素控制等功能，达到温室控制系统的需求。

参考文献

[1] 李善军，张衍林，艾平，翟红.温室环境自动控制技术研究应用现状及发展趋势[J].农业工程技术（温室园艺），2008，（2）.

[2] 高建平，赵龙庆.温室计算机控制与管理技术的发展概况及在我国的应用前景[J].计算机与农业（综合版），2003，（2）.

[3] 宋永飞.基于PLC和组态思想的智能温室控制系统

[J].工业控制计算机，2009，（1）.

[4] 杨文选，王Q.温室环境智能控制系统的研究[J].农机化研究，2006，（8）.

[5] 汪永斌，吕昂，孙荣高，等.温室群全数字式温度和湿度综合控制系统[J].农业机械学报，2002，（5）.

智能温室范文第7篇

关键词：智能;温室大棚;建设方案;系统设计

收稿日期：20120402

作者简介：闫政（1981—），男，山西壶关人,助教,硕士，主要从事程序设计、软件开发方面的教学与研究工作。中图分类号：S629文献标识码：A文章编号：16749944(2012)05029302

1引言

温室大棚是北方寒冷地区农业生产的重要组成部分,随着温室大棚的普及,其数量不断增多。笔者在考察了现有的一些温室大棚后,发现目前温室大棚存在一些问题：一是监测和管理还都处在人工阶段,这样的做法虽然施工简单,所用材料成本低廉,但过多的人工操作和管理同样也增加了管理成本,并且不能准确掌握作物的生长情况和采取有效的生产措施;二是一些采取了智能控制的温室大棚,智能化程序不高,只对部分生长因子进行了监控,如温度、湿度等,没能全面监控生长环境,也不能实现自动化控制;三是缺少软件支持,不能对所得到的生长数据和环境数据进行分析,无法及时做出相应控制。针对目前的应用,笔者认为,对温室大概设计出一种集成化方案,来满足温室大棚的智能化建设十分必要。

针对智能化温室大棚应用的要求和目前温室大棚的发展情况,本文在分析温室大棚需求后,对温室大棚的系统进行了集成方案的设计,实时采集温室内的土壤和空气温度、土壤和空气湿度、光照强度、二氧化碳浓度等环境参数,以直观的数据、图标或曲线方式显示给用户,并可以根据种植作物的需求提供各种声光报警信息。

2系统总体设计方案

智能化建设是利用自动化技术对温室大棚实现实时采集温室内的土壤和空气温度、土壤和空气湿度、光照强度、二氧化碳浓度等环境参数,以直观的数据、图标或曲线方式显示给用户,并可以根据种植作物的需求提供各种声光报警信息。

2.1系统组成

本系统从功能上分为信号采集系统、控制执行系统和信息处理系统,硬件主要由上位机和下位机组成。上位机是一台PC机,主要功能是保存和处理下位传回的数据并进行分析，对下位机做出设置和控制;实现系统监测,完成数据管理和历史数据统计。下位机是单片机或专用的温室大棚控制器,它通过RS485接口与上位机通信,把各种传感器采集的数据(如湿度、温度、光照强度、CO2浓度等)转换成数字信号传给上位机,并根据上位机下传的数据和预先设定的参数,对各种执行系统进行控制,确定各执行系统的运行状态,实现对温室的智能化调控。系统构成图见图1、图2。

图1系统总体示意图

图2信息采集系统和控制执行系统组成示意图

2.2各组成部分功能

2.2.1信息处理系统

信息处理是整个建设方案的核心部分。下位机通过网线将数据传到上位机,上位机系统选用个人计算机,主要对上位机递来的数据进行处理和系统控制,实时显示及修改各种控制数据、曲线,记录各种采集数据。由于采集回的数据大都是一种多输入、多输出、大滞后的非线性控制变量,所以还需要设计动态、实时、有效、可靠的人机接口的可视化界面。上位机根据温室环境参数的设置以及预先制定的控制策略发出控制数据,通过下位机向控制系统发出各种相应的控制信号,调节温室大棚内的环境因子。

信息处理系统主要由数据综合管理系统组成,其主要功能有两部分,一部分功能是用于与下位机的通讯、设置温室环境参数,并把采集的数据存于管理数据库中,实现数据的存储、查询、统计、打印,以备决策系统调用;另一部分为决策系统,功能是根据知识库和采集的数据及时为用户提供各种作物生长所需要的最佳气候参数,并能自动生成最佳控制方案。

数据库中保存各种传感器的数据、操作记录、控制记录等,知识库中存放栽培作物的植物属性、日照要求、温湿度要求、CO2和氧气浓度要求等最佳气候参数。

该综合管理系统还应具有不同作物的生长方案,只需提前选择好方案,整个系统就会根据预先设定的参数进行室内调节。在作物的整个生长过程中还应把各传感器传来的数据进行定时保存,并按要求打印,便于以后观察和分析,由此形成一个专家系统。

2.2.2信号采集系统

该部分主要是各种传感器组成,包括空气温度湿度传感器、土壤温度湿度传感器、二氧化碳传感器、氧浓度传感器、光照强度传感器;由于温室大棚一般面积都比较大,这些传感器在安装时必须考虑到分布问题,在大棚的阳面和阴面都要适当设置传感器,并根据大棚的长度以10~20m距离为单位设置传感器。在选择传感器时要选择抗干扰能力好、传输距离远的传感器。

2.2.3控制执行系统

该子系统包含内容较多,控制也最复杂,各执行部件把下位机传来的控制信号执行后,还须把执行后的状态反馈给下位机,下位机再把这些状态暂存于自己的缓存中,同时上传到上位机,以保证各执行部件能按事先制定的策略完成任务。

2.3主要设备选型

本方案采用了集成化的大棚控制器,这种集成化的控制已经成为了现代温室大棚的主要控制设备。如北京瑞阳恒兴科技有限公司的大棚专用控制器作为下位机,它的控制器可以采集6路温度和4路模拟量输入,可连接O2和CO2的变送器以及光照传感器、湿度传感器,采用4路数字量输入和7路继电器输出,具备数据采集和远传功能。可采集的数据包括:棚内温度、通风口温度、棚内空气湿度、棚内光照度、棚内氧气含量和棚内CO2含量等。还具备控制功能,可以通过预先设置好的程序来完成逻辑控制;具备数字输入和数字输出。该控制器具备丰富的通讯端口,组网的方式是采用工业以太网,特点是数据传输的速度快,稳定可靠。

其他信号选用PT100温度传感器、Am2303湿度传感器、BH17光照传感器,对于CO2浓度和氧浓度的检测,设计中采用氧气变送器和二氧化碳传感器,便于与大棚控制器的对接。

3智能化温室大棚设计分析

影响作物生长的因素很多,要根据温室大棚内环境的变化及时作出控制,来调整温室大棚内生长因子,达到作物最佳生长状态。

3.1保证数据采集的可靠性

温室大棚内环境复杂,特别是温度高、湿度大,对采集设备抗干扰能力要求较高,而且在信号传输时也要保证信号不失真。这样必须要采用抗干扰能力强、传输距离远的设备,从信号处理、电路设计、器件选择及电磁兼容等诸多方面来考虑,将噪声干扰降至最低,提高整个系统性能。

3.2适当的植物生长模型

温室大棚内的作物会根据市场的需求来确定种类,每种作物都有自己不同的生长习性,这要求本系统要有不同作物的生长模型。这些模型可以从已有的研究成果中得到,把这样的数据直接输入到信息处理系统中,也可以利用信息处理系统中的记录存储功能,把以往的数据建立起该种作物的生长模型,最终实现根据作物最优控制温室大棚。

3.3建立专家系统和合适智能控制策略

本系统设计中,最复杂、最难的部分就是智能控制。由于数据采集的数据大都是非线性信号变量,而且这些多输入、多输出的控制信号还有大滞后的特点,但对各种执行系统的控制却要动态、实时、有效;而且整个系统不仅要有及时的信号数据采集系统和控制系统,更要有智能化的控制策略。实际应用中,常规的控制方法(如最优控制、PID)的控制效果都不是很理想,如果能把模糊控制、神经网络、专家系统等人工智能控制方法应用于该系统中,可以大大提高温室大棚环境控制的精度和水平。

4结语

温室大棚环境自动监控系统是我国现代化设施农业的推广产品,本文通过对智能温室大棚控制系统有关关键技术的分析研究,设计了一种具有较高实用性和集成度高的温室智能控制系统,与传统智能温室相比具有集成度高、安装简单、操作方便、适配性强等特点,具有较好的应用前景,为未来智能化温室的高可靠性、高自动化奠定了基础。

参考文献：

［1］ 刘永华,王念春,陈恺亮.智能温室自动控制系统的研究与介绍［J］.计算机与信息技术,2008(8):68~69.

［2］ 李伟,段翠芳,滑伟娟.温室监控系统在国内外的发展现状与趋势［J］.中国果菜,2010(8):171~172.

［3］ 田祎,樊景博.智能温室测控系统的分析与设计［J］.商洛学院学报,2011,25(2):216~219.

智能温室范文第8篇

关键词：智能温室；远程监控；GSM；LPC2132单片机

中图分类号： TP391.8 文献标识码： A DOI编号： 10.14025/ki.jlny.2017.04.011

1智能温室远程监控系统的基本要求

一般情况下智能温室远程监控系统需要满足以下几个要求：一是具备较好的可扩展性，即根据实际的生产需求实现不同类型设备的远程控制；二是响应速度快。系统要具备较强的时间控制精度，以迅速的完成各种数据采集及设备的控制，以保证远程控制的实时性与实效性；三是稳定性。智能温室远程监控系统的工作环境相对恶劣，只有保证系统运行的稳定性，才能进一步保证数据采集的准确性、可靠性；四是较强的功能性及较低的投入成本。农业生产效益相对其他产业而言相对较低，如果智能监控系统成本过高，会直接增加农业生产的成本，而影响其经济效益，因此系统设计要充分考虑系统的建设成本。此外，系统还要具备温室数据采集、数据存储、数据分析、设备控制、数据提取等多项功能，才能更好的满足智能农业的生产需求。基于此，本文提出一种基于LPC2132单片机与GSM技术的智能温室远程监控系统。

2系统的架构

本文所提出的智能温室远程监控系统以LPC2132单片机为核心处理器，远程控制采用GSM模块来实现数据传统，系统应用现有的通信网络，大大降低了远程网络的建设成本，既降低了系统建设成本，又保证了数据的可靠性。具体而言，该智能温室远程监控系统的基本架构包括控制处理模块、GSM模块、数据采集模块及执行模块。

2.1控制处理模块

控制处理模块是整个控制系统的核心，其主要功能是对数据采集模块传送的数据进行分析、处理，再将判定结果指令发送至执行模块，完成远程控制。整个过程中应用CM12864液晶显示器实时显示出系统的运行状态及数据采集情况等。

2.2 GSM模块

GSM即全球移动通信系统，其作为GSM短信息数字通信平台主要通过远程无线通信实现数据传输，体现出通讯成本低、通信线路干扰小、无地区限制，具有较高的保密性与可靠性的优势，并且GSM还具备双向数据传输功能，因此本系统中GSM模块起到数据传输载体的作用。其通过RS232串口电路连接控制处理模块，向控制处理器传送温室环境数据、处理结果等。SMS短消息的发送、接收通过AT命令的PDU Mode模式来实现，控制指令按照短信协议进行控制处理，并将指令执行结果报告信息返回至上位机，而其他诸如非上位机号码发送的信息等非预期信息则由GSM模块鉴别后直接删除，最大程度上避免系统接收到错误的短信内容而引起错误操作。

2.3数据采集模块

数据采集模块其主要作用是采用温室环境的数据及执行单元的执行状态数据，该系统主要利用SHT10传感器实现温室环境参数的采集，包括环境温室、湿度等，通过AD转换对风机、补光灯的运行状态检测电压、电流等参数，以判断操作是否成功；应用流量计检测水管中的液体流动状态，对喷淋、湿帘的工作状态做出判断；应用水位传感器检测蓄水池水位，判断是否需要应用自来水为湿帘供水等。

2.4执行模块

执行模块，其主要作用是通过驱动电磁阀实现对喷淋、湿帘、水泵、风机、遮阳网、补光灯的控制。硬件设计中应用SVDC继电器及强电开关构成自锁电路，系统通过I/U口驱动SV继电器工作数据，其所参应的强电电磁阀线圈通电，再执行相关操作，完成操作后系统复位SV继电器，强电电磁阀保持工作状态，直至产生其它控制操作，这种执行模式可以将强电电路、弱电控制系统最大限度的隔离开来，从而降低系统干扰，提高系统的稳定性、可靠性。

3系统软件设计

系统软件设计中，可根据智能温室实际生产需要设备自动降温的温度上限阈值、自动停止降温的温度下限阈值，将温度阈值输入系统后，系统会将其存储起来作为判断是否执行升温或降温等温度控制操作的依据。系统中的温度传感器将其在温室中监测到的温度数据与设置好的温度上限值及下限阈值进行比较，执行升降温操作。如开启湿帘则要对蓄水池的水位进行监测，如蓄水池中水量可满足湿帘应用所需，则优先使用蓄水池中的水。如无法满足则使用自来水供应，并将湿帘流出的水引导至蓄水池中，当蓄水池中的水可满足湿帘应用所需，则断开自来水供应，以提高水资源的利用率。实际应用中用户可根据自身的实际需要，根据短信收发协议向控制系统发送控制操作，其中短信收发协议包括喷淋控制、湿帘控制、风机控制、补光灯控制、照明灯控制、遮阳网控制等。由于本系统中采用命令应答型无线传输协议，故用户通过手机向下位机传送控制命令时，下位机需要验证手机号码，通过后方可执行命令，并反馈处理结果。

4结语

本系统可以实现对温室环境的数据采集及控制，通过GSM模块传递信息，大大提高了数据采集及传统的稳定性与可靠性，更有效的实现环境温湿度的自动调节与远程监控，并且湿帘水实现了智能化的循环利用。此外，后续该系统还可加入光照传感器，实现补光的智能控制，可扩展性良好，故系统整体基本可实现运行可靠、操作简单、可扩展性强的要求。

参考文献

[1]于海业，马成，王振华，等.远程控制技术在温室环境控制中的应用现状分析[J].农业机械学报，2013，3（06）：160-163.

[2]张荣标，谷国栋，冯友兵，等.基于 IEEE802.15.4的温室无线监控系统的通信实现[J].农业机械学报，2015，39（08）：119-

124.

智能温室范文第9篇

关键词：Android系统；智能手机；视频监控；网络通信

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2016）06-00-02

0 引 言

我国目前已成为世界设施作物栽培第一大国[1]，特别是近来环境污染、食品安全等问题格外突出，实现温室农作物生长过程实时监控是解决以上问题的关键。随着物联网、移动互联网等技术的快速发展，温室智能监控、食品溯源等系统已成为研究热点。传统的视频监控系统需要复杂的综合布线，多采用视频服务器和远程PC端访问模式，具有施工难度大、价格昂贵和监控灵活度差等问题；在Android平台的智能终端（安装了Android视频监控应用软件的智能设备，以下简称移动端）上开发视频监控App，使用WiFi或4G网络，可以实现温室环境随时随地的远程监控功能。

1 系统架构设计

基于Android的温室智能视频监控系统采用C/S架构[2]，整个系统由无线网络摄像头、云台、视频服务器（以下简称服务端）、无线路由器、基础网络和智能手机等组成，其架构图如图1所示。PC监控端和移动端皆可通过Internet建立连接[3]；移动端在本地WiFi网络环境下可搜索设备的ID号，通过选择某监控设备的ID号访问云台，控制相应摄像头，实现视频的实时监控。移动端通过触屏方式控制云台，实现摄像头的上、下、左、右移动，垂直90度、水平360度的移动近乎可以实现全方位监控功能[4]，系统中常用摄像头云台控制指令见表1所列。本文重点论述移动端Android系统监控软件的方案设计。

2 关键技术

视频数据传输由RTP（Real-time Transport Protocol，RTP）与UDP协议共同完成，RTP协议负责控制与服务类信息传输，由UTP协议进行打包、分组传输，RTP/UTP协议流程图如图2所示。Android系统采用Socket机制控制TCP/IP协议实现网络通信的可靠连接，Socket是一种跨平台、支持异构语言的编程方式，客户端程序使用Socket类，服务端程序使用Server Socket类[5]。移动端通过get Server IP（）方法获取服务端地址，并设置相应端口号，用户验证并连接成功后，服务端视频数据采用输入流方式进行传入，然后使用Buffered Reader（）方法读出数据，经视频数据编码处理后显示在界面上，通信结束后再调用socket.closed（）方法结束通信。系统采用H.264/AVC方法进行视频硬件编码，H.264编码标准能适应多种网络如高、低宽带，无线超窄带宽[6]，移动端数据帧解码的方法为：int DecodeH264Frame（ byteArray H264， int bFrame， byteArray yuv， int len， intArray size）。

3 系统服务端设计

系统服务端采用C#/CGI方式设计，CGI是外部应用程序与Web服务器之间的标准接口，是信息传递的规程。服务端实现视频数据的采集、存储及远程访问功能，通过网络获取视频数据流程如图3所示，实例HttpWebRequest类调用WebRequest Create（string requestUriString）发送网络请求，用GetReponseStream（）方法获取Internet资源响应，实例化StreamReader类，StreamReader reader = new StreamReader（stream，Encoding.Default），读取特定编码数据，在Picturebox控件上显示图片信息，定时调用图像处理代码的Timer间隔在110 ms时即可实现视频实时采集。

4 系统移动端设计

移动端程序开发环境为Eclipse+JDK+Android SDK+ADT；测试平台为小米4LTE-CMCC+Android4.4.4。系统整体设计采用MVC架构，使用Android提供的各种API接口进行实现，主要有系统设置、用户验证、图像处理、数据存储、视频播放等功能模块，如图4所示。在/res/layout目录下实现系统界面开发，使用RelativeLayout和FrameLayout布局方式分别实现系统登录和视频播放界面，主要布局文件有act_main.xml、add_camera.xml、cont_device_view.xml、ved_play.xml、set_list_item.xml，布局文件等会在R.java中自动生成ID资源号，系统通过R类加以应用。在/src目录下实现Java主程序的编写，使用setContentView（view）方法实现布局文件的应用，使用findViewById（id）方法获得layout 中的控件。在AndroidManifest.xml文件中可实现对Activity等系统组件的注册，也可开启系统访问网络、摄像头等权限等，代码如下所示：

移动端程序设计流程如图5所示。Android系统使用searchCamera（）方法搜索监控设备的ID，识别并验证CA_USER、CA_PWD，使用CheckCameraInfo（String mac）方法验证监控设备MAC地址；用Sstream（string ， int， int）方法请求视频数据；用Void Init（）方法初始化视频解码；使用Bitmap getBitmap（）方法进行图片数据处理；用void onMeasure（int widthMeasureSpec， int heightMeasureSpec）实现视频显示比例；在void openVideo（）方法中实例化Mediaplayer类，如：mMediaPlayer = new MediaPlayer（），实现视频的播放；使用onCreate（SQLiteDatabase db） 方法创建数据库，实现用户信息等数据的存储；用int Pcontrol（string， int）方法实现云台控制，命令为第一个参数。移动端视频监控界面如图6所示。

5 结 语

本系统利用智能手机的便利性与Android系统平台的开源性，研究实现了温室监控从固定的PC端到移动端移植。在WiFi和4G两种网络环境下，经反复测试，视频监控系统运行稳定可靠，延迟小。本系统研究成果可以应用到智能家居、智能交通等领域，具有应用广泛、使用方便等特点。后期需继续解决结合传感器实现智能远程报警、变焦等问题。

参考文献

[1]张猛，房俊龙，韩雨.基于ZigBee和Internet的温室群环境远程监控系统设计[J].农业工程学报，2013，29（Z）：171-176.

[2]刘万辉，杨晔.基于Android系统的温室智能监控系统的设计开发[J].软件，2013，34（5）：1-3.

[3]杨靖靖，赵荣臻，陶伟伟，等.Android平台远程视频监控系统的设计与实现[J].南通大学学报，2014，13（4）：7-11.

[4]孟飞，王剑峰，朱习军.一种基于Android的智能视频监控系统[J].青岛科技大学学报，2014，35（5）：524-528.

[5]魏崇毓，张菲菲.基于Android 平台的视频监控系统设计[J].计算机工程，2012，38（14）：214-216.

智能温室范文第10篇

关键词：信息采集s3C24lO传感器GPRS

0 引言

温室的环境控制主要依靠检测和远程智能信息控制，这两项技术的好坏直接影响农作物的生长和繁殖，从而最终影响农产品的产量。如何能够快速准确的捕捉农作物的生长信息和及时采集温室内的环境，对于温室内农作物能否更好更健康的生长有着很重要的作用。

基于网络的温室环境远程智能信息采集系统，主要是在温室设施中使用基于网络的远程监测技术实现环境检测和控制，在温室内部通过相应的传感器，并通过网络实现远程参数采集，通过远程监控系统监视温室设施的温度、湿度和光照等物理量，由计算机进行存储、处理、对其进行管理控制；在发生异常情况时，可以自动报警并进行控制，远程处理遇到的紧急情况。本项目研究出的是一种基于ARM技术的智能电脑操控系统，利用这项系统对温室内的所有环境状况进行采集、控制、预防等等。这项技术可以对温室内的农作物信息采集、存储、控制、运输等融为一体。可以在无人操作的电脑上进行数据的运输发送，以及更新。这样可以实现温室内远程智能信息采集控制，提高了工作效率。

1 总体设计

本设计以现代化温室生产中影响农作物生长的物理量：温度、水分、光照强度的采集为背景，这项技术可以对温室内的农作物信息采集、存储、控制、运输等融为一体。可以在无人操作的电脑上进行数据的运输发送，以及更新。本设计充分利用了嵌入式ARM9处理器，在嵌入式实时操作系统μC/OSII的基础上设计实现。系统通过传感器采集相关环境信息，将采集到的信息传送到嵌入式单片机，对数据进行处理，得到相应的环境信息。将环境信息显示在采集现场的LCD液晶显示器上，当相关信息超出限值时，会发出语音报警，同时，单片机启动控制程序，控制相应的电炉加热或停止加热；控制洒水机洒水或停止洒水；控制光照灯增加光照或停止光照。从而使温室的温度、湿度、和光照在最适合植物生长的范围内。同时，通过GPRS无线通信方式向远程控制中心上传用户终端数据信息，以供远程管理中心对环境数据进行分析和处理，为生产提供决策支持。系统硬件总体设计如图1所示。

2 硬件设计

2.1 微处理器

采用的是一款基于ARM920T核的高速处理器S3C24lO，S3C2410微处理器是Samsung公司提供的高性能和高性价比的微控制器解决方案，使用32位的低功耗RISC内部带有全性能的MMU(内存处理单元)，主频为203MHz，最高可达260MHz。因此处理速度非常快，并且因为芯片扩展了很多外部接口，集成了大量的功能单元、有丰富的资源，可以根据用户需要外接很多设备，可以使用三级流水线、支持64位结果的增强型硬件乘法器，支持半字、有符号字节的Load和Store以及Thumb压缩指令集，包含EmbeddedICE模块以支持嵌入式系统调试如JTAG方式，还同时具有独立的16KB的指令Cache和16KB的数据Cache，并且每个都由8字长的行构成。

2.2 传感器

本系统主要采集影响农作物生产的环境信息：温度、湿度和光照强度。考虑精度、灵敏度、可靠性、使用寿命、防水性、响应速度等因素，采用邯郸市邯山永星电子仪表有限公司生产的Yx-WSD型空气温湿度传感器，温度：0～20mA对应-30℃～70℃温度精度:±0.4℃（25℃）湿度: 0～20mA对应0～100%湿度精度。根据温室内作物对光照强度的要求，光照传感器应该反应灵敏、精度高。本电路设计选用邯郸清胜科技有限公司的SC-GZ型光照传感器。

3 软件设计

本系统采用模块化的设计方法，各模块相互独立又共同依赖嵌入式操作系统μC/OSII，由于驱动程序封装在μC/OSII操作系统下，上层应用程序开发、维护和软件升级都很方便，这样在一个成熟的以μC/OSII为主的软件平台上，很容易开发扩展各种实用的控制应用程序。

用户应用程序的执行是由启动引导程序跳转main()函数开始的，μC/OSII要求首先被初始化，并且在启动多任务实时调度前至少要创建一个用户主任务。执行完此程序，操作系统内核为起始任务Main_Task ( )分配了优先权，起始任务Main_Task ( )首先获得执行。应用程序设计流程图如图2所示。

本系统服务器端的功能是及时的接收在温室内采集到的信息，从而进行分析判断，最终存储到本系统中，实现智能信息的采集。对服务器端的操作软件采用Visual C++开发，采用多线程技术编程，使得与采集控制仪的通讯、与总部集中监控软件的通讯以及与用户界面的交互可以同时进行。当远程有GPRS要进行通讯时，获取GPRS信息，此时数据链路开通，GPRS可以传输数据。在数据接收区显示所接收的数据，并实时进行数据解析显示。

4 结束语

根据温室内作物生长的需要，提出以先进ARM9微处理为控制核心的解决方案，对温室重要环境因子温湿度进行实时控制，满足现代温室控制对低成本以及系统稳定性的要求。完成了嵌入式实时操作系统μC/OSII在s3c2410上的移植，实现多任务的实时处理。连入GPRS网络和互联网，使用户终端数据信息可以简洁、实时的进行传送。该系统具有可靠性、稳定性和可维护性，精度高和工作稳定可靠的特点，有着很好的应用前景。

参考文献：

[1]胥静主编.嵌入式系统设计与开发实例详解[M].北京:北京航天航空大学出版社，2005.

[2]Labrosse J Jean.嵌入式实施操作系统uC/OS-II[M].第二版.邵贝贝译.北京：北京航空航天大学出版社，2003.

[3]王勇，范晓楠.嵌入式系统与GPRS技术在“三表”远传中的应用[J].测控技术，2005，24(2):65-67.

[4]于海业，马成林等.远程控制技术在温室环境控制中的应用现状分析.农业机械学报，2003.11：160-163.

项目：佳木斯市2012年度重点科研课题。