摘要
温室是现代农业生产所必需的基本设备，用它有效地控制温度、光照、湿度、二氧化碳浓度等是改变植物生长环境、为植物生长创造最佳条件、避免外界四季变化和恶劣气候对其影响的前提。本设计以STC89C52单片机为核心完成了对空气温度、土壤湿度、光照度进行数据的采集、处理、显示等系统的基本框图、工作原理和继电器控制的设计的工作。主要内容有：（1）通过单片双端集成温度传感器AD590采集实时温度。（2）通过湿度传感器HS1100采集实时湿度。（3）通过固态电化学性二氧化碳传感器TGS4160采集二氧化碳浓度。（4）判断采集到的参数值与设置值是否一致，并进行继电器控制。
通过以上设计可以对植物生长过程中的土壤湿度、环境温度、光照度以及二氧化碳浓度进行了实时地、连续地检测、直观地显示并进行自动地控制。克服了传统的人工测量方法不能进行连续测量的弊端，节省了工作量，并避免了人为的疏漏或错误造成的不必要的损失。
关键词：单片机温度传感器湿度传感器二氧化碳传感器
In this paper
Greenhouse is essential for modern agriculture basic equipment, use it to effectively control, such as temperature, light, humidity, carbon dioxide concentration is to change the plant growth environment, create the best condition for plant growth, avoid the seasons change and the influence of bad weather. This design to STC89C52 single-chip microcomputer as the core to complete the air temperature, soil moisture, and light for data acquisition, processing and display system of the basic block diagram, working principle and the design of relay control work. Main contents are: (1) by monolithic integrated temperature sensor AD590 to collect real-time temperature. (2) by the humidity sensor HS1100 gathering real-time humidity. (3) through solid electric chemical carbon dioxide sensor TGS4160 collecting carbon dioxide concentrations. (4) determine whether collected parameter value and set value, and relay control.
Through the above can be designed for plants to grow in the process of soil humidity, environment temperature, light and co2 concentration in real time, continuous detection, display visually and automatically control. Overcomes the traditional continuous measurement of the shortcomings of manual measurement method does not, and save the workload, and avoid the unnecessary loss caused by the omission or human error. Key words：SCM temperature sensor humidity sensor carbon dioxide sensor
目录
1.绪论 (1)
1.1 课题背景及研究意义 (1)
1.2 国内外温室控制技术发展概况 (2)
1.2.1国外状况 (3)
1.2.2国内状况 (3)
1.3 选题的目的和意义 (3)
2. 温室大棚自动控制系统控制方案设计 (5)
2.1 控制方案设计 (5)
2.2 系统硬件结构 (6)
2.3 温室大棚的硬件组成 (7)
2.3.1 传感器 (7)
2.3.2 单片机控制系统和微机系统 (10)
2.4 温室大棚的软件组成 (11)
2.4.1 单片机软件设计 (11)
2.5 测试系统的组成及原理 (13)
2.5.1 测试系统的设计 (13)
（1）温度测量电路 (13)
（2）湿度测量电路 (14)
（3）CO2含量测量电路 (15)
2.5.2 微处理器系统 (16)
2.6 程序模块 (16)
2.6.1 主程序 (16)
2.6.2 显示子程序 (16)
2.6.3 A /D转换测量子程序 (17)
2.6.4 显示数据转换子程序 (17)
3.温室大棚的数据采集系统 (18)
3.1 系统设计 (18)
3.1.1 系统组成 (18)
3.1.2 系统工作原理 (19)
3.2 系统软件设计 (19)
3.2.1 上位机软件设计 (19)
3.2.2 下位机软件设计 (19)
3.3 误差分析 (19)
3.4 可靠性设计 (19)
3.4.1 硬件可靠性设计 (20)
3.4.2 软件可靠性设计 (20)
4.温室大棚监测控制系统 (21)
4.1 系统的总体结构和特点 (21)
4.1.1 系统的总体结构 (21)
4.2 主要特点 (22)
4.2.1 信号检测的多元化 (22)
4.2.2 信号检测的连续化 (22)
4.2.3数据采集与处理的实时化 (22)
4.2.4系统功能的易扩充性 (22)
4.3硬件结构 (22)
4.4系统软件设计 (23)
4.4.1控制系统软件结构 (23)
4.4.2软件的实现 (24)
5.总结 (25)
致谢 (26)
英汉互译 (27)
参考文献 (35)
附主程序流程图 (36)
第1章绪论
1.1 课题背景及研究意义
中国农业的发展必须走现代化农业这条道路，随着国民经济的迅速增长，农业的研究和应用技术越来越受到重视，特别是温室大棚已经成为高效农业的一个重要组成部分。现代化农业生产中的重要一环就是对农业生产环境的一些重要参数进行检测和控制。例如：空气的温度、湿度、二氧化碳含量、土壤的含水量等。在农业种植问题中，温室环境与生物的生长、发育、能量交换密切相关，进行环境测控是实现温室生产管理自动化、科学化的基本保证，通过对监测数据的分析，结合作物生长发育规律，控制环境条件，使作物达到优质、高产、高效的栽培目的。以蔬菜大棚为代表的现代农业设施在现代化农业生产中发挥着巨大的作用。大棚内的温度、湿度与二氧化碳含量等参数，直接关系到蔬菜和水果的生长。国外的温室设施己经发展到比较完备的程度，并形成了一定的标准，但是价格非常昂贵，缺乏与我国气候特点相适应的测控软件。而当今大多数对大棚温度、湿度、二氧化碳含量的检测与控制都采用人工管理，这样不可避免的有测控精度低、劳动强度大及由于测控不及时等弊端，容易造成不可弥补的损失，结果不但大大增加了成本，浪费了人力资源，而且很难达到预期的效果。因此，为了实现高效农业生产的科学化并提高农业研究的准确性，推动我国农业的发展，必须大力发展农业设施与相应的农业工程，科学合理地调节大棚内温度、湿度以及二氧化碳的含量，使大棚内形成有利于蔬菜、水果生长的环境，是大棚蔬菜和水果早熟、优质高效益的重要环节。目前，随着蔬菜大棚的迅速增多，人们对其性能要求也越来越高，特别是为了提高生产效率，对大棚的自动化程度要求也越来越高。由于单片机及各种电子器件性价比的迅速提高，使得这种要求变为可能。当前农业温室大棚大多是中、小规模，要在大棚内引人自动化控制系统，改变全部人工管理的方式，就要考虑系统的成本，因此，针对这种状况，结合郊区农户的需要，设计了一套低成本的温湿度自动控制系统。该系统采用传感器技术和单片机相结合，由上位机和下位机( 都用单片机实现) 构成，采用485接口进行通讯，实现温室大棚自动化控制。
中国农业的发展必须走现代化农业这条道路，随着国民经济的迅速增长，农业的研究和应用技术越来越受到重视，特别是温室大棚已经成为高效农业的一个重要组成部分。现代化农业生产中的重要一环就是对农业生产环境的一些重要参数进行检测和控制。例如：空气的温度、湿度、二氧化碳含量、土壤的含水量等。在农业种植问题中，温室环境与生物的生长、发育、能量交换密切相关，进行环境测控是实现温室生产管理自动化、科学化的基本保证，通过对监测数据的分析，
结合作物生长发育规律，控制环境条件，使作物达到优质、高产、高效的栽培目的。以蔬菜大棚为代表的现代农业设施在现代化农业生产中发挥着巨大的作用。大棚内的温度、湿度与二氧化碳含量等参数，直接关系到蔬菜和水果的生长。国外的温室设施己经发展到比较完备的程度，并形成了一定的标准，但是价格非常昂贵，缺乏与我国气候特点相适应的测控软件。而当今大多数对大棚温度、湿度、二氧化碳含量的检测与控制都采用人工管理，这样不可避免的有测控精度低、劳动强度大及由于测控不及时等弊端，容易造成不可弥补的损失，结果不但大大增加了成本，浪费了人力资源，而且很难达到预期的效果。因此，为了实现高效农业生产的科学化并提高农业研究的准确性，推动我国农业的发展，必须大力发展农业设施与相应的农业工程，科学合理地调节大棚内温度、湿度以及二氧化碳的含量，使大棚内形成有利于蔬菜、水果生长的环境，是大棚蔬菜和水果早熟、优质、高效益的重要环节。
目前，随着蔬菜大棚的迅速增多，人们对其性能要求也越来越高，特别是为了提高生产效率，对大棚的自动化程度要求也越来越高。由于单片机及各种电子器件性价比的迅速提高，使得这种要求变为可能。
1.2国内外温室控制技术发展概况
1.2.1国外状况
世界发达国家如荷兰、美国、以色列等大力发展集约化的温室产业，温室内温度、光照、水、气、肥实现了计算机调控，从品种选择、栽培管理到采收包装形成了一整套完整的规范化技术体系。
美国是最早发明计算机的国家，也是将计算机应用于温室控制和管理最早、最多的国家之一。美国有发达的设施栽培技术，综合环境控制技术水平非常高。环境控制计算机主要用来对温室环境(气象环境和栽培环境)进行监测和控制。以花卉温室为例，温室内监控项目包括室内气温、水温、土壤温度、锅炉温度、管
浓度、Ec 道温度、相对空气湿度、保温幕状况、通窗状况、泵的工作状况、CO
2
调节池和回流管数值、pH调节池和回流管数值；室外监控项目包括大气温度、太阳辐射强度、风向风速、相对湿度等。温室专家系统的应用给种植者带来了一定的经济效益，提高了决策水平，减轻了技术管理工作量，同时也为种植带来了很大方便[2]。
以园艺业著称的荷兰从20世纪80年代以来就开始全面开发温室计算机自动控制系统，并不断地开发模拟控制软件。目前，荷兰自动化智能玻璃温室制造水平处于世界先进水平，拥有玻璃温室1.2万多平方米，占世界1/4以上，有85％的温室用户使用计算机控制温室环境。荷兰开发的温室计算机控制系统是通过人机交互界面进行参数设置和必要的信息显示，可绘制出设定参数曲线、修正值曲线
以及测量的数据曲线，可以从数据库内调出设定的时间段内参数以便于必要的数据查询，并能直接对计算机串行口进行操作，完成上位机与下位机之间的通信。上位机软件集参数设置、信息显示、控制等功能于一体，同时还能够很好地完成温室灌溉和气候的控制和管理。
此外，国外温室业正致力于向高科技方向发展。遥测技术、网络技术、控制局域网已逐渐应用于温室的管理与控制中。控制要求能在远离温室的计算机控制室就能完成，即远程控制。另外该网络还连接有几个通讯平台，用户可以在遥远的地方通过形象、直观的图形化界面与这种分布式的控制系统对话，就像在现场操作一样，给人以身临其境之感。
1.2.2国内状况
我国农业计算机的应用开始于20世纪70年代，80年代开始应用于温室控制与管理领域。20世纪90年代初期，中国农业科学院农业气象研究所和作物花卉研究所，研制开发了温室控制与管理系统，并开发了基于Windows操作系统的控制软件；90年代中后期，江苏理工大学毛罕平等人研制开发了温室软硬件控制系统，
、施肥等进行综合控制，是目前国产化温室能对营养液系统、温度、光照、CO
2
计算机控制系统较为典型的研究成果。在此期间，中国科学院石家庄现代化研究所、中国农业大学、中国科学院上海植物生理研究所等单位也都侧重不同领域，研究温室设施的计算机控制与管理技术。“九五”期间，国家科技攻关项目和国家自然科学基金均首次增设了工厂化农业(设施农业)研究项目，并且在项目中加大了计算机应用研究的力度，其中“九五”国家重大科技产业工程“工厂化高效农业示范工程”中，直接设置了“智能型连栋塑料温室结构及调控设施的优化设计及实施”的专题[3]。
20世纪90年代末，河北职业技术师范学院的闫忠文研制了作物大棚温湿度测量系统，能对大棚内的温湿度进行实时测量与控制。中科院合肥智能机械研究所研制了“农业专家系统开发环境—DET系列软件”和智能温室自动控制系统，能够有效地提高作物产量、缩短生长期、减小人工操作的盲目性。北京农业大学研制成功“WJG-1”温室环境监控计算机管理系统，采用了分布式控制系统。河南省农科院自动化控制中心研制了“GCS—I型智能化温室自动控制系统”，采用上位机加PLC的集散式控制方法，软件采用智能化模糊算法。中国农业大学设计研制的“山东省济宁大型育苗温室计算机分布式控制系统”，实现了计算机分布式控制[4]。
1.3 选题的目的和意义
温室是观赏植物栽培生产中必不可少的设施之一，不同种类观赏花卉对温度及湿度等生长所需条件的要求也不尽相同，为它们提供一个更适宜其生长的封闭
的、良好的生存环境，以提早或延迟花期，最终将会给我们带来巨大的经济效益。随着现代科技的发展，电子计算机已用于控制温室环境。该系统可自动控制加热、降温、通风。根据需要，通过按键将温度信息输入MCU，根据情况可随时调节环境。温室环境自动化控制系统在大型现代化温室的利用，是设施栽培高新技术的体现。本文将使用8051型单片机对温度及湿度控制的基本原理实例化，利用现有资源设计一个实时控制温室大棚温度、湿度等的控制系统。目的是通过这次毕业设计，让我们将课本知识与实践相结合，更加深刻的理解自动控制的运作模式及意义，也能够将所学知识和技能更多的运用于生活和工作中，学以致用。
第2章温室大棚自动控制系统的控制方案设计
目前,我国农村使用的简易日光温室绝大部分采用手动控制,生产效率低下 ,单位产品的生产成本偏高。随着温室产业的发展 ,温室作物趋向于多样化 ,对温室的控制要求也随之提高,手动控制因其控制精度低已开始不能满足温室生产的需求,需要设计一种控制器减少手动控制。而当今国内常见的智能温室系统都是采用工控机或者PLC方案,价格昂贵,较大部分用户经济能力承受不起。因此,在系统的设计过程中要充分考虑用户的经济承受能力,减少温室设计中的各种成本,提高劳动生产率,这在温室上具有较为深远的意义。为此,针对简易日光温室对温度、湿度以及光照度等环境因素的控制要求,设计和开发了基于STC89C58RD +单片机的低成本温室自动化控制系统。
2.1 控制方案设计
植物的生长是在一定环境中进行的,在生长过程中受到环境中各种因素的影响,其中对植物生长影响最大的是温度、湿度和光照度。环境中昼夜的温度、湿度和光照度的变化大,对植物生长极为不利。现代温室有内外遮阳系统、加温系统、自然通风系统、湿帘风机降温系统、补光系统、补气系统、环流风机、灌溉系统、施肥系统、自动控制系统等常用的环境系统，能够对植物的生长进行合理的控制,而如何才能合理地控制这些配套设备的运作和协同则需要有一套完善的硬、软件温室系统进行控制。因此,本系统就是利用价格便宜的一般电子器件来设计一个参数精度高,控制操作方便,性价比高的应用于农业种植生产的温室大棚测控系统。该系统由单片机对温度、湿度等参数进行巡回测量,并对测量的结果进行优化补偿,并进行调控,此外主控制器还可以同时完成系统参数测量,数据存储等,硬件总体设计结构如图 2.1所示。由图 2.1可知,整个系统采用STC89C58RD +单片机为处理核心,通过温室现有的各种传感器检测温室的温度、湿度、光照度等环境因素,经由控制系统的8路模拟量、数字量输入接口传输到CPU中,并与系统设定值进行比较、判断、处理以及相关数据的存储。然后将CPU 处理后各种控制结果通过16路开关量输出口传送到电机和电磁阀等执行机构上,从而实现对温室的控制。温室独立控制系统上还包扩各种人机界面和数据传输接口,实现了人机交换方式以及实时参数的设定。本控制系统采用宏晶科技公司生产STC 51系列单片机控制器(STC89C58RD+)。该单片机具有强加密性,无法解密，具有超强的抗干扰性能,且芯片内部自带看门狗。STC89C58RD+单片机最高时钟频率为0～80MHz,32k的 Flash存储器、1280字节的RAM、拥有P4口适合需要多I/O的系统设计、16k字节的E2PROM可以提供比其它单片机更多的存储空间。其
不需要依靠任何烧录器,直接通过电脑上的串口以ISP方式进行烧录。这种单片机的烧录方式操作简单容易,程序的调试灵活,修改方便,且不受地域、时间和环境的影响和限制,可为以后产品的改进和升级提供方便。
图2.1 总体结构图
2.2 系统硬件结构
整个系统采用模块化设计，硬件结构由传感器和单片机、控制装置组成，传感器将物理参量转换为电压并完成信号的调理，再送人模数转换器ADC0809 ,由下位单片机AT89S51读取，单片机将数据通过485总线送给上位机，上位机设有显示功能，根据预先设置的参数决定要采取的措施，并将信息传给下位机，由下位机控制通风和喷灌装置，也可以通过键盘强制控制。智能温室大棚控制系统的组成基于两个方面：单栋温室大棚控制系统和集约化生产连栋温室大棚控制系统。后者建立在前者的基础上，前者适于我国农村个体经营的现状。对于单栋温室大棚控制系统，设置了独立的控制和显示等功能，并设置了RS-232和RS-485通讯接口，便于和上位机通信，实现集散控制系统，其模式如图2.2。另外，在设计过程中考虑到农生产的特点，每个系统的各部分接口都作了模块化设计，并增加备用接口和功能，便于大棚生产重建和生产场地的变化，也增加了系统的通用性,扩大了适用范围。
图2.2 集散控制系统实现
2.3 温室大棚的硬件组成
温室大棚的硬件组成原理如图2.3所示：
图2.3 温室大棚系统的主要硬件组成原理图
2.3.1 传感器
含量本系统设计了对与作物生长发育有关的环境温度、湿度、光照度、CO
2
及土壤水量等参数进行采集的功能,实现温室大棚内各种参数的数据采集任务，传感器负责对温室环境因子的采集，将采集信转换为0-5伏的电压信号，送入ADC0809,再经过数模转换,供单片机使用，而使用的各种类型传感器，分别介绍如下：
1. 温度传感器
温度传感器的选择余地较大可选用集成温度传感器铂电阻传感器及数字式传感器本系统采用广州市科技发展公司自动化研究室生产的“可选通式温度传感器”型号为KSG。优点是内置选通码和数字信号传输，测温范围为-10℃-50℃，
精度为:≤0.3℃，适用于远距离传输。
1.1温度传感器AD590简介
AD590是美国模拟器件公司生产的单片集成两端感温电流源。是利用PN结正向电流与温度的关系制成的电流输出型两端温度传感器。AD590具有线性好、性能稳定、灵敏度高、无需补偿、热容量小，抗干扰能力强、可远距离测温并且使用方便等优点。这种器件在被测温度一定时，相当于一个恒流源，测量精度高，并具有消除电源波动的特性。它的电源电压可以在4V～6V范围变化，电流Ir 变化luA，相当于温度变化1K。AD590可以承受44V正向电压和20V反向电压，因而器件反接也不会被损坏。
集成温度传感器实质上是一种半导体集成电路，它是利用晶体管的b一e 结压降的不饱和值V be与热力学温度T和通过发射极电流I的下述关系实现对温度的检测:
V
be =
q
KIT
?lnI ，K-波尔兹常数； q-电子电荷绝对值
集成温度传感器的输出形式分为电压输出和电流输出两种。电压输出型的灵敏度一般为10mV/K，温度0℃时输出为0，温度25℃时输出2.982v;电流输出型的灵敏度一般为luA/K，本文选用的是电流输出型温度传感器。
AD59O的主要特性如下:
①流过器件的电流(uA)等于器件所处环境的热力学温度(开尔文)度数，即:Ir/T=luA/K；
② AD590的测温范围为-55～+150℃；
③ AD590的保存温度为-65～+175℃；
④ AD590的电源电压范围为4V～30V
⑤输出电阻为710MΩ；
⑥响应时间仅为20us；
⑦精度高。AD590共有I、J、K、L、M五档，其中M档精度最高，在-5℃～+l50℃范围内，非线性误差为±0.3℃。
2.湿度传感器
本系统的湿度传感器选用Honeywell公司的集成湿度传感器HIH3610，该传感器内部集成了信号处理功能电路，可完成将相对湿度值变换成电容值，再将电容值转换成线性电压输出的任务。输出电压为：
out supply
V =V [0.0062(sensor%RH)+0.16]
在本系统中supply
V 固定为+5V，则其输出电压值正比于湿度测量值，因此可由测试现场的温度值决定。送LM258，在此处LM258起电压跟随作用，以与采集现场隔离和提高带负载能力。然后信号送带8路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的CMOS组件A／D转换器ADC0809,经转换后送单片机I/O口。
在该设计中温度的极限参数为：-5O℃≤T≤7O℃；
湿度的极限参数为l％≤H≤99％；
温度的显示分度为0．1℃；湿度的显示分度为0．5％；
芯片特点：
●低成本，大批量OEM设计
●精度2%，激光修正互换性至5%
●线性电压输出对应%RH
●低功耗设计：200μA驱动电流
●快速反应：15秒
●稳定性好、低漂移、抗化学腐蚀性能
●HIH-3610有许多性能指标，能性能指标见表3.5
3. 光照传感器
光照传感器选用硅太阳能电池的感应元件及滤光系统构成光照传感器,该传感器将0-150000LX的光照信号转换为电压信号，此信号经运放电路放大为0ⅴ-5ⅴ电压输出。
4. 土壤水分传感器
土壤水分传感器采用中科院南京土壤研究所研制的电阻式土壤湿度传感器，该传感器由陶头、塑料连接管、压阻传感器、真空表头四部分组成，该传感器输出为电压值此电压值虽能反映出土壤水势的状态变化但它不能直观地反映土壤水势指标值，所以需对传感器进行重新标定。
传感器
5. CO
2
CO2传感器选用红外线气敏传感器，此传感器具有精度高，选择性好，浓度检测范围大等特点，此传感器将质量分数范围在0-1000×10-6浓度的CO
转换为
2
0-5ⅴ电压输出。传感器输出的电压信号，直接送至A/D转换器，经A/D转换后由单片机进行相应的运算、显示和储存。
2.3.2 单片机控制系统和微机系统
它主要包括：
ADC0809数模转换、单片机89C51、继电器、侍服电机、本系统采用启动三环计算机厂生产的SCB-51-IU单片机应用板,采用片选法配备了89C51、2764、ADC0809、8155等芯片,具有较强的抗干扰能力微机系统采用普通的微机即可。
1. A/D 转换
该设计选用ADC0809 把各被检测电压信号转换为数字信号送至主控制器，其优点在于换精度高，抗干扰能力强，线性度高，并可通过软件程下直接实现温度、土壤含水率等参数的切换。
2. 系统控制器
该设计选用20K字节内存存储器和内部256字节RAM 的单片机AT89C55作为主控器。该系统由单片机对温度湿度等参数进行巡回测量，并对测量的结果进行优化补偿，并进行调控，此外，主控制器还可以同时完成系统参数测量，数据存储，以及与上位机通信等功能。主控器控制功能主要包括调湿、调温和室外保温等控制。调湿，通过AT89C55 控制加热炉和风机完成升温，室内降温主要通过排气扇完成和风机完成。土壤调湿主要通过浇水、加肥来实现，可自动完成或采用辅助报警，由人工完成。室外保温通风调光主要采用自动或半自动得外部设备
完成。键盘和显示由HD7279A完成。
2.4 温室大棚的软件组成
系统软件设计包括单片机程序设计和微机程序设计。
2.4.1 单片机软件设计
它的主要功能模块有：采集模块、控制模块、通讯模块。
1. 采集模块
采集模块主要完成对ADC0809的通道的控制和转换结果的读取，并将结果暂存人数据区。通过对AT89S51定时器T0的计数实现定时，每15min 采集1 次，用定时器T,定时来确定三个参量的采集时间间隔，定为0.50s。温室内布置有温度、湿度、土壤水分、光照传感器、温度传感器将采集的信号送到89C51内的定时器T0的输入端, 通过对定时器 T0的计数,实现温度的采集；度、土壤水分、光照传感器采集的电压值分别通过校正，转换为标准的0ⅴ-5ⅴ电压，送到ADC0809的输入端，再经过数模转换，变换为数字信号，送到89C51。由于传感器、ADC0809的采集、转换速度快，一分钟内可以采集成千上万条数据，温室内环境因子变化没有这么快，在实际应用中，没有必要对这些数据都进行处理，所以要对采集的周期加以控制。本实验每五分钟采集一次温度、湿度、土壤水分、光照传感器，将采集值送到89C51。
2. 控制模块
控制模块分温度控制、空气湿度控制、光照控制、土壤湿度控制。根据不同的控制要求，发出不同的控制信号,。通过继电器、行程开关、电机、控制开关窗、屋顶喷淋、遮阳网、滴灌，达到实时控制的要求控制模块实现对通风和喷灌装置的控制，当接收到上位机的控制信号时，将相应的引脚置零即可开通通风和喷灌装置。控制模块分温度控制、湿度控制、光照控制，当温室内的温度高于设定的温度上限时，通过开窗装置开窗通风，喷淋装置在屋顶上喷淋，达到温室降温的目的，当温室内的温度低于设定的温度下限时，通过关窗来实现保温目的。湿度的控制同样是通过开关窗和温室内喷淋来实现光照控制是通过遮阳网来实现，当太阳的光照强度高于设定的光照值时，关遮阳网，低于设定的值，开遮阳网，滴灌控制是当土壤水分传感器的值低于设定的值时，打开滴灌装置进行灌溉。
3. 通信模块
通讯模块可将采集到的参量传到上位机，并接收上位机发来的控制信息。实现上位机和单片机之间的通信，便于用户远程管理，单片机将采集的数据和控制装置当前的状态信息通过RS-485送到上位机，实现信息的上传。通讯模块首先需要初始化设置,设置串口的工作方式、波特率、定时器的工作方式,设置串口中
断位和全局中断位。其次设置传输数据的帧格式,向上位机发送的数据有温度、湿度、光照、当前设备的状态等,不同的数据之间需要有区分标志,在数据区的头部加上联络标志和结束标志；接收到上位机的数据有各种控制信号,在各个控制信号间有区分标志,同样在数据区的头尾有标志信号,目的是区分是有效数据还是误码。如果是误码, 则不处理,不执行控制处理程序,直接退出中断；如果是有效数据, 则接收, 并根据控制信号进行操作,向控制部件发送命令,控制开关窗、遮阳网等部件,达到实时控制的目的。最后在主程序中,使用顺序方式向微机发送数据；使用中断方式接受微机发来的数据。
单片机串行通信的工作方式如下:
MOV TMOD, #25H；选用定时器T1作为波特率发生器,工作模式 2。
MOV TH1, #0F3H；定时器初植,波特率为 1200B/S。
MOV TL1, #0F3H；8 位重装。
MOV SCON, #50H；串行口工作方式设置为方式 1,REN=1。
MOV PCON, #00H；设置波特率的选择位。
SETB TR1；启动定时器 T1。
SETB ES；串口中断允许
SETB EA；中断允许。
2.4.2 微机软件设计
微机软件设计也由动态显示模块、控制模块、数据库模块、通信模块四个部分组成，通过动态显示模块可以及时监控各环境因子的变化，控制模块可对整个系统进行监控，如开关窗、喷淋等控制，数据库模块是为作物生长环境的设定而积累数据，通信模块是实现上位机和单片机之间的通信，上位机将控制信号通过RS-485送到单片机实现信息的下传。
下面给出主程序流程图，如附录所示：
温室大棚种植提高了人们的生活水平并得到了迅速的推广和应用。温室大棚种植的环境,如温度、湿度和二氧化碳含量等是对农作物生长影响最大的因素,传统的人工检测方式难以实现对农业综合生态信息管理与科学种植的要求,国内对温室大棚参数自动监控系统的研究与应用尚在起步阶段,而引进国外具有多功能的大型连栋温室控制系统价格昂贵,很难适合中国农村的实际需求。为此,作者研制了一种性价比较高、运行可靠的自动测试系统,以适合中国温室大棚种植科学化管理的推广与应用。
2.5 测试系统的组成及原理
本系统采用最简捷的数字采集系统将其动态参数实时地测量并显示,设计分为硬件部分和软件部分。硬件方框图如图2.5所示。分为传感器及其整理电路模块、A/D转换模块、单片机模块、按键与显示模块。传感器把被测参数转换为电信号,并经过整理电路调理变为0～5V的直流电压信号,再经过A/D转换器转换为数字信号,送入单片机内,经过计算,以分时显示的形式,把3个被测信号实时地轮流显示出来，软件采用汇编语言的程序模块构成。
图2.5 动态参数测试系统方框图
2.5.1 测试系统的设计
设计的关键是传感器及其整理电路。传感器性能的好坏直接影响到测量精度、测量范围和响应速度。因此，选择合适的传感器直接关系到整个系统的性能，温度传感器选用单片双端集成温度传感器AD590,湿度传感器选用湿敏电容HS1100,CO2传感器选用固态电化学型CO2传感器TGS4160 。
（1）温度测量电路
采用温度传感器 AD590,其测温放大电路设计如2.6示。电路中的ICL7650S 芯片是斩波稳零运算放大器。直流电压 +12V通过电阻R1、电位器RP1加到AD590上,AD590的输出电流在R1,RP1上产生电压降,使放大器ICL7650S反相输入端的电位随温度而变化,在其输出端获得与被测温度成正比的直流电压。电路中的电位器RP1用于调零,RP3用于调满刻度,这样可以极大地改善AD590非线性引起的误差,R用于调节放大器ICL7650S的输入失调,ICL7650S输出端的R5 和C1构成滤波器用于滤除斩波尖峰干扰。电路的测温范围为0～100℃,相应输出为0～5V,
呈现线性关系。
图2.6温度传感器 AD590的检测电路
（2）湿度测量电路
采用的HS1100湿度传感器是Sensation公司基于独特工艺设计的电容元件，HS1100湿度传感器的原理是由湿度传感器的干湿介质在外界的相对湿度变化时，吸附/脱附空气中的水汽分子,使感湿介质的介电常数发生变化,引起湿度传感器的电容值改变，湿度传感器实际上相当于1个可变电容,其电容的变化值与空气中的相对湿度成一一对应的正比线性关系,相对湿度越大,湿度传感器的电容越大；相对湿度越小,湿度传感器的电容越小。
将电容的变化量准确地转变为单片机接受的信号,常用2种方法:一是将该湿敏电容置于运放与容阻组成的放大器电路中,所产生的电压信号经直流放大、再经A/D转换为数字信号；另一种是将该湿敏电容置于振荡电路中,将电容值的变化转为与之呈反比的电压频串信号,可直接被计算机所采集。在此采用第1种测量方法,测量电路如图2.7示。Uf为外加的10 kHz方波信号。C2是固定电容,为了获得最佳的灵敏度放大系数取其电容值为180 pF,由此将相对湿度的基准点定为55%,并且与湿度传感器HS1100的电容CT构成一开关电容分压放大电路,CT 与C2的连接点电压UC为运放的同相输入电压信号,U02为运放输出电压信号,其输入/输出特性:当输入电压UC减小时,输出电压U02增大。当相对湿度减小时,CT 容抗增大,UC增大,而U02减小,反之当湿度增大时,U02增大。
U 1=+12V
C 2C 1
图2.7 湿度/电压转换电路
（3）CO2含量测量电路
采用TGS4160型CO2传感器测量CO2,它是一种电化学型气体的敏感元件,当该元件暴露在CO2气体环境中时,就会产生电化学反应,通过监测S(+),S(-)2个电极之间所产生的电势值EMF,就可以测量CO2的含量值。为使传感器保持在最敏感的温度上,需要给加热器提供加热电压进行加热，加热电压稳定在(5±0.2)V 内。为了保证CO2含量的准确测量,除了保证加热电压稳定及对环境温度的变化进行温度补偿外,更主要的是要测量两电极之间变化的电势值,而不是绝对电势值。在-10～ +50℃温度范围内,基本不受温度的影响保持常量.传感器测量范围是 350～1 000 mL ·L - 1,但根据温室大棚CO2含量的实际情况,在此设定所测量的CO2含量在350～900mL ·L- 1之间,在这个范围内可以满足测试系统的实际需要。但要把TGS4160的输出信号转换成0～5V 的电压,需要把传感器的输出信号CO2含量对应的绝对电势值转换到传感器两极之间变化的电势值,然后再放大。设计采用2级减法运算放大电路实现(图2.8)
图2.8 测量CO2电路的减法电路
2.5.2 微处理器系统
微处理器选择ATMEL公司生产的AT89C51单片机,A/D转换器选用ADC0809,利用ADC0809转换器三态输出锁存功能,直接与AT89C51的总线相连接口电路如图2.9所示,按键电路设计为4个按键,其中SW4是复位键,另3个是功能键。设置的按键的功能是:按SW1显示温度的参数值；按S W2显示湿度的参数值；按SW3显示CO2含量参数值；复位键的作用是,当按下“S W1”,“S W2”或“S W3”任意1个键时,显示器则只显示其对应的参数值,可以通过按复位来使显示器恢复轮流显示，显示采用4位LED显示，其中3位显示所测量参数信号的大小,另1位代表所测信号的通道，利用AT89C51的P0口和P2口的低4位来驱动显示。在P0口的8根数据线和段码管的8根数据线之间接一单向驱动芯片74LS244,增加P0口的驱动能力,驱动芯片的输出口又接了8个470Ω的电阻RP ,可以作为限流电阻,以免段码管的功耗太大而烧坏管子。P2口的低4位输出是选择位段码。显示电路的工作方式是动态扫描法。
图2.9 微处理器硬件接口电路
2.6 程序模块
2.6.1 主程序
系统上电时,初始化程序将70H,71H,72H内存单元清零，P3口置零。刚上电时,系统默认位循环显示3个通道的参数值状态.当进行一次测量时,将显示每一通道的A /D转换值 ,每个通道的数据显示时间为 1 s左右。主程序在调用测试子程序,显示子程序和判断按键之间循环,主程序图见图2.10。
2.6.2 显示子程序
显示子程序采用动态扫描法实现4位数码管的数值显示，测得的A/D转换数据放在70H,71H和72H内存单元中,测量数据在显示时需要转换为BCD码放在
农作物温室环境智能监控系统研究背景意义及国内外现状 1研究背景及其研究意义 (1) 研究背景概述 (1) 项目研究意义 (2) 2国内外研究现状 (3) 国外研究现状 (3) 国内研究现状 (4) 1研究背景及其研究意义 研究背景概述 农业是国家重要的支柱产业，我国作为世界第一农业大国，农业生产在我国经济建设和社会发展中占有举足轻重的地位。良好的气候与生态环境条件是农业生产的重要保障，而我国幅员辽阔，气候与生态环境条件相对恶劣，制约农业的发展。 我国作为世界第一农业大国，在农业也是积累的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，土壤资源匮乏，气候条件复杂多变等劣势，这些劣势对农作物的生长极其不利；况且随着社会的进步，从事农业生产的人也日趋减少，而社会的对农产品的需求却日益增高，原有农作种植方式已经不能满足社会发展的需要，必须对传统的农业进行技术更新和改造。因此，在我国发展现代化农业和生态农业是今后农业发展的必然趋势，推广高新技术在农业生产中的应用势在必行。而现代温室农业技术就能满足以上的要求。 温室控制技术主要针对湿度、温度、光照度等温室作物生长必须的外在物理要素进行调节，以达到作物生长的最佳条件。现代温室控制技术主要是能通过系统实时采集温室环境的温湿度和光照度，以达到温室植物生长环境实时监控的目的。近年来，我国在温室控制技术方面也做了很多的研究，并在温室栽培等方面取得了显着成果。但由于我国在这方面的研究时间不算长，在配套技术与设备上都比较匮乏，使得环境的监控能力不高，生产力有限。能够实现全年生产的大型现代化温室很少。而且需要进口温室设备，但投资又太大，需要的操作人员的素质要求也高。所以我国温室环境控制还有很多地方需要改善与提高。 温室环境智能监控系统的研究涉及到计算机技术、传感器技术、控制技术、通讯技
随着温室大棚近年来的发展，农业智能温室大棚控制系统也被广泛的应用，该监控系统充分应用现代信息技术，集成软件、物联网技术、音视频技术、智能控制、3S技术、无线通信技术及专家智慧与知识，实现大棚控制各关键环节的信息化、标准化，是云计算、物联网、地理信息系统等多种信息技术在大棚控制中综合、的应用，实现更完备的信息化基础支撑、更透彻的农业信息感知、更集中的数据资源、更广泛的互联互通、更深入的智能控制、更贴心的公众服务。 【温室大棚控制系统作用】 （农业温室大棚智能控制系统构架-图例） 农业智能温室大棚控制系统可以实时远程获取温室大棚内部的空气温湿度、土壤水分温度、二氧化碳浓度、光照强度及视频图像、通过模型分析，自动控制温室湿帘风机、喷淋灌溉、内外遮阳、顶窗侧窗、加温补光等设备。同时，系统还可以通过手机、计算机等信息终端向管理者发送实时监测信息、
报警信息，以实现温室大棚智能化远程管理，充分发挥物联网技术在设施农业生产中的作用，保证温室大棚内环境适宜作物生长，实现精细化的管理，为作物的高产、生态、安全创造条件，帮助客户提率、降低成本、增加收益。 【温室大棚控制系统组成部分】 （农业温室大棚智能控制系统-图例） 一、智能控制 通过控制系统，可以对农业生产区域内各种设备运行条件进行设定，当传感器采集的实时数据结果超出设定的阈值时，系统会自动通过继电器控制设备或模拟输出模块对温室大棚自动化设备进行控制操作，如自动喷洒系统、自动换气系统等，确保温室内为植物生长适宜环境。 常用的现场设备包括灌溉设备、风机、水帘、遮阳板等，这些设备均可以通过信号线进行控制，服务
器发送的指令被转化成控制信号后即可实现远程启动/关闭现场设备的运转。 用户通过点击界面上的按钮即可完成启动/关闭现场设备的指令发送。 除了手工进行指令的发送之外，系统还能够根据检测到的环境指标进行自动控制现场设备的启动/关闭。用户可以自定义温湿度、光照、CO2浓度等指标的上限值、下限值，并定义当指标超过上限或者下限时，现场设备如何响应（启动/关闭）；此外，用户可以设置触发后的设备工作时间。 建立手机系统，客户直接采用微信客户端就可以控制和查看实时数据，手机端具有手动启动、关闭电磁阀，水泵等设备功能。 二、视频监控 （农业温室大棚智能控制系统-图例） 通过在农业生产区域内安装高清摄像机置，对包括种植作物的生长情况、投入品使用情况、病虫害状况情况进行实时视频监控，实现现场无人职守情况下，种植者对作物生长状况的远程在线监控，农业专家远程在线病虫害作物图像信息获取，质量监督检验检疫部门及上主管部门对生产过程的有效监督和及时干预，以及信息技术管理人员对现场数据信息和图像信息的获取、备份和分析处理。
农业大棚远程智能监控与P L C自动化控制系统解决方案 目录
1前言 1.1 智能农业远程智能监控系统的概念 智能农业是采用比较先进、系统的人工设施，改善农作物生产环境，进行优质高效生产的一种农业生产方式，20世纪80年代以来，智能农业发展很快，特别是欧美、日本等一些发达国家，目前已经普遍采用计算机控制的大型工厂化设施，进行恒定条件下全年候生产，效益大为提高；在社会主义市场经济条件下，我国的智能农业以其较高的科技含量、市场取向的新机制、短平快的产销特点、效益显着的竞争力，取得了快速发展，改善了传统农业的生产方式、组织方式和运行机制，提高了农业科技含量和物质装备水平，成为现代农业重要的生产方式。 深圳市信立科技有限公司智能农业远程智能监控系统是指利用现代电子技术、移动网络通信技术、计算机及网络技术相结合，将农业生产最密切相关的空气的温度、湿度及土壤水分等数据通过各种传感器以无线ZigBee技术动态采集，并利用中国电信的4G，4G CDMA网络通讯技术，将数据及时传送到智能专家平台，使智能农业管理人员、农业专家通过手机或手持终端就可以及时掌握农作物的生长环境，及时发现农作物生长症结，及时采取控制措施，及时调度指挥，及时操作，达到最大限度的提高农作物生长环境，
降低运营成本，提高生产产量，降低劳动量，增加收益。 1.2 实施农业远程智能监控系统的必要性 江苏智能农业发展，已经初步形成了政府引导、社会支持、市场推动和农民投入的良性运行机制，当前，全省发展智能农业，有丰富的资源、成熟的技术和广阔的市场，具备了进一步发展的基础，也蕴藏着巨大的潜力。 智能农业远程监控管理系统融合先进的信息技术、自动化控制、无线通讯技术等高新技术和农业科技专家为一体的综合平台，实现资金、技术、人才和信息的有效调配，改善农民的传统作业和手工操作，将产生巨大的经济和社会效益，推动农业和农村经济发展，成为江苏统筹城乡经济发展，建设现代化农业的重要内容和全面建设小康社会的强势产业。 2背景分析 江苏省在“十二五”期间加大智慧城市建设，将智能农业纳入六大智慧产业之一，突出显示了农业信息化在智慧城市建设中的重要地位。智慧农业建设较好地适应了市场经济发展要求和农业增效、农民增收的需要，取得了突破性进展，生产规模稳步扩大，突破了光热水气资源的限制，基本实现了淡季不淡、全年生产、保障供应；科技含量较快提高，无立柱日光温室、二氧化碳气肥、病虫害生物防治、无公害栽培、组织培养、工厂化育苗等先进技术得到推广应用，科技进步贡献率达到65%以上，成为种植业中科技含量较高的产业；智能农业以其病虫害相对较轻、用药量少、标准化程度高的优势，成为全省无公害蔬菜的骨干，质量安全水平明显提高。 随着自动化农业、精准农业、绿色农业的发展需求，迫切需要在农业领域引入物联网、4G等技术，进一步深化农业各环节的信息化水平，结合ZigBee技术、CDMA网络数据传输和传感器技术组成无线传感网络，通过ZigBee无线网络实时采集温室内温度、湿度信号以及光照、土壤湿度、CO2浓度、叶面湿度、露点温度等环境参数，自动开启或者关闭指定设备。可以根据用户需求，随时进行处理，为智能农业综合生态信息自动监测、对环境进行自动控制和智能化管理提供科学依
物联网温室大棚智能化系统
解决方案
目录
1、设计原则.............................................................................................................................................. 3 2、设计依据.............................................................................................................................................. 3 3、系统简介.............................................................................................................................................. 4 3、系统架构.............................................................................................................................................. 5 4、系统组成.............................................................................................................................................. 6
结构图................................................................................................................................................ 6 现场的监测设备： ........................................................................................................................ 7 智慧大棚系统结构： .................................................................................................................... 7 智慧农业大棚系统介绍 ................................................................................................................ 8 温度控制系统 ............................................................................................................................ 8 通风控制系统 ............................................................................................................................ 8 光照控制系统 ............................................................................................................................ 9 水分控制系统 ............................................................................................................................ 9 湿度控制系统 .......................................................................................................................... 10 视频监控系统 .......................................................................................................................... 10 控制系统平台： .......................................................................................................................... 10 应用软件平台：.......................................................................................................................... 11 视频监控系统：.......................................................................................................................... 11 农业溯源系统.............................................................................................................................. 12 种植环节： .............................................................................................................................. 12 物流环节： .............................................................................................................................. 12 其他：...................................................................................................................................... 12 室外气象观测站.......................................................................................................................... 13
5、系统特点............................................................................................................................................ 14 预测性：...................................................................................................................................... 14 强大的扩展功能：...................................................................................................................... 14 完善的资料处理功能：.............................................................................................................. 14 远程监控功能：.......................................................................................................................... 14 数据联网功能：.......................................................................................................................... 14
6、项目定位............................................................................................................................................ 14 7、控制逻辑............................................................................................................................................ 16
温度控制...................................................................................................................................... 16 控制要素： .............................................................................................................................. 16 控制设备： .............................................................................................................................. 16 控制方式： .............................................................................................................................. 16
降温控制过程：.......................................................................................................................... 16 在软件中可以设定温度默认正常的上下限的值 .................................................................. 16 温度超过设定上限时 .............................................................................................................. 16
增温控制过程：.......................................................................................................................... 16 空气湿度控制.............................................................................................................................. 16
控制要素： .............................................................................................................................. 16 控制设备： .............................................................................................................................. 17 控制方式： .............................................................................................................................. 17 增湿控制过程：.......................................................................................................................... 17 在软件可设定湿度默认正常的上下限的值； ...................................................................... 17 湿度低于设定下限时： .......................................................................................................... 17 除湿控制过程：.......................................................................................................................... 17
智能温室大棚整体控制设计报告设计人员：
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。 二、智能温室大棚结构设计 一、温室结构设计 首先应进行温室建筑布局、形式、尺寸等方面设计,应考虑结构、机械、覆盖与支撑材料、荷载、通风、保温、给排水以及环境调控设备等多种因素,同时还应该考虑本地的地理气候条件,充分利用自然资源,力图降低制造成本和运行费用。 其结构框架设计的基本特点 1.温室结构布局尽量采用南北栋方式建筑可使太阳直射光 平均日总量透过率最高。 2.温室覆盖材料温室材料透光率对温室的光照总量有着重 要影响,可采用浮法玻璃其透光率可达90%以上。亦可采用超 长塑料薄膜(阳光穿透率85%)为覆盖材料。但其耐用性不高。 PC塑料板在造价、使用年限、透光率等方面是一个不错的选
农业大棚远程智能监控与PLC自动化控制系统解决方案 目录 1 前言 (2) 1.1 智能农业远程智能监控系统的概念 (2) 1.2 实施农业远程智能监控系统的必要性 (2) 2 背景分析 (3) 3 大棚温湿度光照采集与自动化控制设计 (5) 3.1 系统设备组成 (9) 3.2 网络架构 (10) 3.3 采集原理 (11) 3.4 数据架构 (13) 3.5 设计原则 (14) 4 系统功能 (16) 4.1 功能架构 (16) 4.2 功能特点 (17) 4.2.1 数据采集 (17) 4.2.2 数据查询 (18) 4.2.3 数据分析与诊断 (18) 4.2.4 数据报警 (18) 4.2.5 视频监控 (19) 4.3 设备参数 (19) 4.3.1 数据采集与传输设备 (19) 4.3.2 温/湿度测试仪昆仑海岸 (20) 4.3.3 光照测试仪昆仑海岸 (25) 5 施工组织方案 (25) 5.1 施工方案介绍 (25) 5.2 施工计划安排 (26) 5.3 资源准备 (27) 5.4 施工内容 (27) 6 售后服务及承诺 (28) 7施工与验收时间表 (28)
1前言 1.1智能农业远程智能监控系统的概念 智能农业是采用比较先进、系统的人工设施，改善农作物生产环境，进行优质高效生产的一种农业生产方式，20世纪80年代以来，智能农业发展很快，特别是欧美、日本等一些发达国家，目前已经普遍采用计算机控制的大型工厂化设施，进行恒定条件下全年候生产，效益大为提高；在社会主义市场经济条件下，我国的智能农业以其较高的科技含量、市场取向的新机制、短平快的产销特点、效益显著的竞争力，取得了快速发展，改善了传统农业的生产方式、组织方式和运行机制，提高了农业科技含量和物质装备水平，成为现代农业重要的生产方式。 深圳市信立科技有限公司智能农业远程智能监控系统是指利用现代电子技术、移动网络通信技术、计算机及网络技术相结合，将农业生产最密切相关的空气的温度、湿度及土壤水分等数据通过各种传感器以无线ZigBee技术动态采集，并利用中国电信的4G，4G CDMA网络通讯技术，将数据及时传送到智能专家平台，使智能农业管理人员、农业专家通过手机或手持终端就可以及时掌握农作物的生长环境，及时发现农作物生长症结，及时采取控制措施，及时调度指挥，及时操作，达到最大限度的提高农作物生长环境，降低运营成本，提高生产产量，降低劳动量，增加收益。 1.2实施农业远程智能监控系统的必要性 江苏智能农业发展，已经初步形成了政府引导、社会支持、市场推动和农民
智能温室大棚系统软件需求分析说明书 小组成员：物联网12001 梁树强 物联网12001 于吉满 物联网12001 卜浩圻
目录 1.软件介绍3 2. 软件面向的用户群体 (3) 3. 软件应当遵循的规或规 (3) 4.软件围3 5. 软件中的角色3 6.软件的功能性需求4 6.0功能性需求分析4 6.0.1经管员功能性需求分类4 6.0.2用户功能性需求分类4 6.1 系统经管员功能细化5 6.2 用户功能细化6 7.系统功能模块用例图10 7.1系统经管员功能模块用例图10 7.2用户功能模块用例图11 8.软件的非功能性需求13 8.1 用户界面需求13 8.2 软硬件环境需求13 8.3 软件质量需求13 9.参考文献13
1.软件介绍 （1）该软件是智能温室大棚系统 （2）软件开发背景：随着社会和经济的发展，人们对物质生活的需求越来越高。中国人口众多，人均耕地面积很少，如何提高农作物产量，实行耕地面积利用率的最大化十分重要。为了提高单位面积上农作物的产量，国外纷纷提出了自己的智能温室大棚系统设计方案。所谓的智能温室大棚系统设计就是通过现代科学技术手段，调节农作物生长所需的各种环境条件，主要有光照、温度、土壤湿度、二氧化碳浓度这4个环境参数，从而使农作物处于最佳的生长环境中，进而最大幅度地提高农作物的产量。而开发此系统正是利用现代科技，来科学有序的发展农业，让人们从繁重的体力劳动中解放出来，体验到科技带来的快乐。 2.软件面向的用户群体 适应群体：以农作物为主要经济来源的企业或者个体劳动者，特别适合拥有多个温室大棚用来种植作物的用户。 该系统的开发，最大的好处是更加科学的经管温室大棚，细致化的从温度，湿度，二氧化碳浓度等可靠数据来分析和制定作物的更加适宜的环境。智能化的使用方法让用户对温室大棚的经管更加省时，省力，使使用者最终获得更大的收益。 3.软件应当遵循的规或规 1．数据库要求规完整，有系统崩溃手动恢复的功能 2．要求该软件的可扩展性好。 3．要求该软件整体的安全性强 4．要求该软件采集的数据准确性要高。 5．要求该软件组建的无线传感网稳定，安全性高。 4.软件围 本系统用C/S架构，安全性能和维护性高，并且用java语言对此系统进行的开发，移植性好。适合用户在不同的平台运行，灵活可靠，更加符合在温室大棚不同的设备硬件上进行移植。 5.软件中的角色 5.1经管员
智能温室大棚环境监控系统 1、系统简介 该系统利用物联网技术，可实时远程获取温室大棚内部的空气温湿度、土壤水分温度、二氧化碳浓度、光照强度及视频图像，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，保证温室大棚内环境最适宜作物生长，为作物高产、优质、高效、生态、安全创造条件。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，充分发挥物联网技术在设施农业生产中的作用。本系统适用于各种类型的日光温室、连栋温室、智能温室。 2、系统组成 该系统包括：传感终端、通信终端、无线传感网、控制终端、监控中心和应用软件平台。 （1）传感终端 温室大棚环境信息感知单元由无线采集终端和各种环境信息传感器组成。环境信息传感器监测空气温湿度、土壤水分温度、光照强度、二氧化碳浓度等多点环境参数，通过无线采集终端以GPRS方式将采集数据传输至监控中心，以指导生产。 （2）通信终端及传感网络建设 温室大棚无线传感通信网络主要由如下两部分组成：温室大棚内部感知节点间的自组织网络建设；温室大棚间及温室大棚与农场监控中心的通信网络建设。前者主要实现传感器数据的采集及传感器与执行控制器间的数据交互。温室大棚环境信息通过内部自组织网络在中继节点汇聚后，将通过温室大棚间及温室大棚与农场监控中心的通信网络实现监控中心对各温室大棚环境信息的监控。 （3）控制终端 温室大棚环境智能控制单元由测控模块、电磁阀、配电控制柜及安装附件组成，通过GPRS模块与管理监控中心连接。根据温室大棚内空气温湿度、土壤温度水分、光照强度及二氧化碳浓度等参数，对环境调节设备进行控制，包括内遮阳、外遮阳、风机、湿帘水泵、顶部通风、电磁阀等设备。 （4）视频监控系统
农业智能大棚控制溯源系统设计方案
生态农业智能温室大棚监测、溯源及控制系统 设 计 方 案xxxxxxxx有限公司
目录 背景......................................................................错误!未定义书签。一：客户需求 ......................................................错误!未定义书签。二：系统结构及控制模式 ..................................错误!未定义书签。三：现场数据采集与控制功能...........................错误!未定义书签。四：监测软件数据平台 ......................................错误!未定义书签。五：功能应用 ......................................................错误!未定义书签。六：农产品溯源系统 ..........................................错误!未定义书签。 七、条码仓储管理系统(WMS) ...........................错误!未定义书签。 八、商品盘点 ......................................................错误!未定义书签。
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，而采集的数据可经过串口发射接收设备传送给上位PC 机进行分析处理。 一：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。
温室大棚湿度控制系统 ——加湿设备及除湿设备的选择依据及应用领域 1、前言 1.1、课题背景 设施农业是外来词汇，在我国也称“工厂化农业”，目前学术界和经济界还没有一个统一和权威的定义。一般来说，所谓设施农业是具有一定的设施、能在局部范围改善或创造出适宜的气象环境因素、为动植物生长发育提供良好的环境条件而进行有效生产的农业。具体地说，设施农业是指利用人工建造的设施，通过调节和控制局部范围内环境、气象因素，为作物生长提供最适宜的温度、湿度、光照、水和肥等环境条件，使作物处于最佳生长状态，从而获得高产优质的农产品。但随着经济的发展和科技的进步，高新技术在设施农业中的应用的趋势日趋明显。 1.2、国内外温室控制技术发展概况 1.2.1我国温室产业发展现状与发展趋势 我国是温室栽培起源最早的国家，在2000多年前就已经能利用保护设施(温室的雏形)栽培多种蔬菜，至20世纪60年代，中国的设施农业始终徘徊在小规模、低水平、发展速度缓慢的状态，70年代初期地膜覆盖技术引入中国，对保温保墒起到一定的作用。随着经济的发展和科技的进步，70～80年代，相继出现了塑料大棚和日光温室。90年代开始，中国设施农业逐步向规模化、集约化和科学化方向发展，技术水平有了大幅度提高。随着近年来国家相关科研项目的启动，在学习借鉴、吸收消化国外先进技术成果的基础上，中国的设施农业有了较快发展，设施面积和设施水平不断提高。近代温室的发展经历了改良型日光温室、大型玻璃温室和现代化温室三个阶段，但由于各地区生产状况、经济条件和利用目的的差异，至今各阶段不同类型的温室依然并存。 我国在“九五”、“十五”期间，在科技部领导和组织下，实施了“工厂化高效农业研究与示范”项目，利用引进的现代化温室设备及配套技术，通过消化吸收与技术创新，进行了品 CO等环境因素综合调控技术的研究与种选育、设施栽培、配套设备及温室中温度、湿度和 2
物联网温室智能控制系统的应用案例 在全国各地区，现代化的农场种引进物联网技术是时代发展的需要，也是现代科技农业的重要体现。在乌拉特中旗海流图镇设施农业科技示范园区的温室内，物联网温室智能控制系统正在在紧罗密鼓的安装中。 物联网温室智能控制系统通过基于物联网技术对温室内外监测数据的分析，结合作物生长发育规律，利用相关设备，对温室进行实时监控，实现对作物优质、高产、高效的栽培目的。该套智能监控系统具有自动开启关闭卷帘、补光、滴灌等功能，并凭借智能化、自动化控制技术，调节作物的最佳生长环境。种植户可通过电脑、手机等信息终端随时随地查看温室内实时环境监测、预警信息，实现对温室大棚的网络智能化远程管理，充分发挥物联网技术在设施农业生产中的作用。 在地区农业的发展中，引进物联网温室智能控制系统有利于建设该地区的科技农业设施，起到示范作用，也有利于提高地区设施农业生产的科技含量和综合生产水平，促进设施农业现代化发展。另外通过农产品的安全质量追溯，可以改善市民的食品安全条件，增强市民的购买信心，提升农产品的市场竞争力。目前来看，农业物联网技术是现代农业逐步实现智能化、精确化、信息化的有力保障，而随着种植规模的扩大和温室大棚的普及推广，物联网温室智能控制系统将会得到越来越多的应用。 对于规模化的温室种植而言，借助人工管理需要大量人手和时间，并且存在难以避免的 人工误差。物联网技术的应用，真正实现了农业信息数字化、农业生产自动化、农业管理智能化，使温室大棚种植可达到提高产量、改善品质、节省人力、降低人工误差、提高经济效益的目的，实现温室种植的高效和精准化管理。托普温室种植监控系统，改变了传统温室种植管理在技术上的桎梏状态。
摘要 温室是现代农业生产所必需的基本设备，用它有效地控制温度、光照、湿度、二氧化碳浓度等是改变植物生长环境、为植物生长创造最佳条件、避免外界四季变化和恶劣气候对其影响的前提。本设计以STC89C52单片机为核心完成了对空气温度、土壤湿度、光照度进行数据的采集、处理、显示等系统的基本框图、工作原理和继电器控制的设计的工作。主要内容有：（1）通过单片双端集成温度传感器AD590采集实时温度。（2）通过湿度传感器HS1100采集实时湿度。（3）通过固态电化学性二氧化碳传感器TGS4160采集二氧化碳浓度。（4）判断采集到的参数值与设置值是否一致，并进行继电器控制。 通过以上设计可以对植物生长过程中的土壤湿度、环境温度、光照度以及二氧化碳浓度进行了实时地、连续地检测、直观地显示并进行自动地控制。克服了传统的人工测量方法不能进行连续测量的弊端，节省了工作量，并避免了人为的疏漏或错误造成的不必要的损失。 关键词：单片机温度传感器湿度传感器二氧化碳传感器
In this paper Greenhouse is essential for modern agriculture basic equipment, use it to effectively control, such as temperature, light, humidity, carbon dioxide concentration is to change the plant growth environment, create the best condition for plant growth, avoid the seasons change and the influence of bad weather. This design to STC89C52 single-chip microcomputer as the core to complete the air temperature, soil moisture, and light for data acquisition, processing and display system of the basic block diagram, working principle and the design of relay control work. Main contents are: (1) by monolithic integrated temperature sensor AD590 to collect real-time temperature. (2) by the humidity sensor HS1100 gathering real-time humidity. (3) through solid electric chemical carbon dioxide sensor TGS4160 collecting carbon dioxide concentrations. (4) determine whether collected parameter value and set value, and relay control. Through the above can be designed for plants to grow in the process of soil humidity, environment temperature, light and co2 concentration in real time, continuous detection, display visually and automatically control. Overcomes the traditional continuous measurement of the shortcomings of manual measurement method does not, and save the workload, and avoid the unnecessary loss caused by the omission or human error. Key words：SCM temperature sensor humidity sensor carbon dioxide sensor
温室大棚智能监控系统安装方案 我国是农业大国，为了给农作物创造合适的生长环境，农业生产人员需实时关注各项环境指标是否正常，传统的人工现场监测已经无法满足现代农业的需求，托莱斯的温室大棚环境智能监控系统有效的解决了这一难题，本文就对此系统的设计进行深度解析。 温室大棚环境智能监控系统通过在传统农业的基础上融合了物联网、信息化、自动化等技术，利用部署在大棚内的各类传感器节点采集土壤水分、温度、湿度、光照、CO2等环境信息，实现无线采集、无线传输、视频监控、异地监控等功能，不仅解放了劳动力，降低了生产成本，还能调节农作物产期，提高生产率。 环境采集节点主要由信立环境传感器、控制器和WIFI模块所组成，其中常用的环境传感器包括光照度传感器、空气温湿度传感器及土壤温湿度传感器。控制器通过IIC协议与485协议等实现对数字传感器的数据采集，并通过UART口将数据转送给WIFI模块。WIFI模块、无线摄像头、移动终端等与WIFI基站建立连接，并由基站通过光纤将数据传输至监控中心的服务器，实现远程PC和移动终端的实时监测温室大棚内环境数据。 无线网络覆盖及接入设计 WIFI技术是近年出现的基于以太网的无线局域网技术，WIFI网络传输速率快，传播距离远，最大可以达到300米左右，在移动状态下，WIFI网络也能保持很好的传输特性，且十分易于系统后期扩展。智能WIFI基站配备了高功率天线，可以有效覆盖方圆200米内的范围，之内的环境采集节点、PC及移动终端可与其连接。同时基站具有Ping Watchdog功能，即通过设置一定时间内Ping 1至2个IP地址的方式来检测当前连接状态，当远程IP地址均Ping失败的时候，基站会执行失败动作，失败动作可配置为重启基站或重新建立WIFI连接，这一机制，有效保证了智能基站长期稳定工作。 环境采集节点设计 环境采集节点由数据处理模块、数据采集模块及稳压电源模块组成。 数据处理模块通常采用STM32F来实现，STM32F具有外围接口广、功耗低、串口资源丰富，抗干扰能力强及价格低廉的优势。STM32F工作频率可达72MHz，MHZ下的功耗仅为uA级别，有效保证了数据采集及处理的时效性，也方便SP706设计硬件看门狗电路。 数据采集模块主要用于感知温室大棚内的环境信息，包括光照度传感器、空气温湿度传感器及土壤温湿度等传感器。我们对传感器的筛选建议是在满足精度的前提下，尽量选择低功耗的复合型传感器。