大棚环境监测范文

2024-05-08

大棚环境监测范文（精选12篇）

大棚环境监测第1篇

目前, 大棚环境无线监测技术的研究主要是采用2G、3G网络通信技术、Wi-Fi、Zig Bee、蓝牙等方式进行大棚环境参数的无线传输。其中, 2G (GSM、GPRS) 、3G网络通信技术主要用于远距离的信息传输, Zig Bee、Wi-Fi、RFID和蓝牙主要用于短距离数据传输。如蒋鼎国开发了基于GPRS的温室大棚温湿度监控系统 (2014年) [2];如魏兴设计了基于Zig Bee的烟草育苗大棚群环境参数无线监测系统 (2015年) [3]。由2G或3G网络进行远程监控, 运行成本很高, 而采用Zig Bee或Wi-Fi技术等进行检测传输距离又短。为了实现远距离监控同时又降低成本, 本系统采用远距离传输和近距离传输相结合的物联网方式建立无线大棚检测系统[4]。

1 系统总体架构

本论文提出的基于物联网的大棚蔬菜无线监测系统的总体架构如图1所示, 主要由数据采集层即感知层、数据传输层、数据应用层组成。其中, 数据采集层是终端采集节点完成对作物生长环境的温度、光强度、土壤湿度和土壤p H值等数据的采集;数据传输层是汇聚节点完成各个监测节点的数据汇聚和远程传输, 即利用Zig Bee协调器设计的网关实现与GPRS网络的无缝连接, 然后通过网络层发送出去;数据处理应用层完成数据的接收处理以实现远程访问和在线监测, 即应用层从网络层下载数据包载入数据库服务器, 用户可通过终端软件实现对网络中任意数据的监测, 从而实现了用户的远程访问。

2 系统设计

大棚蔬菜无线监测系统设计主要包括系统硬件和软件设计两部分。

2.1 系统硬件设计

系统硬件电路主要包括数据采集层电路和数据处理层电路两部分组成。

数据采集层电路是整个系统的前端, 大棚内的环境数据的采集都要通过该模块完成, 该模块电路的设计质量直接影响通信的距离和可靠性。数据采集层电路又包括数据采集电路和数据传输电路两部分。数据采集电路主要由各种传感器采集大棚内对农作物的生长发育起决定作用的环境参数, 传感器的选型上选择适于当地环境的耐用方便的传感器[5]。本设计的温度传感器采用DALLAS公司生产的DS18B20温度传感器, 该传感器具有体积小, 功能强大的优点, 可实现从-55℃到+125℃的温度测量;光强度传感器采用灵敏度高的光敏电阻, 只要改变微弱的光, 它的阻值就会相应的改变;土壤湿度传感器采用耐腐蚀经用的SHT11土壤湿度传感器;土壤p H值传感器采用铝钨电极传感器测量土壤的酸碱性。这些传感器都具有低功耗, 响应快等优点。数据采集层的数据传输电路采用由CC2530芯片设计Zig Bee无线传输模块[6]。CC2530内核是8051MCU, 工作频段为2.4GHz, 是美国TI公司生产的真正用于IEEE802.15.4和Zig Bee应用的片上系统, 研究开发人员设计电路时只需搭建少量的外围电路就可应用。而且, CC2530的Zig Bee协议站Z-stack均有对应的开发代码, 所以开发者只要在Z-stack协议站的应用层加入所需的程序就可实现所需功能。因此, 它能够以非常低的成本建立强大的网络节点。

数据处理层电路, 即汇聚节点模块采用STM32单片机进行数据处理, STM32拥有各种各样的省电模式, 满足大棚环境采集需要低功耗的要求[7]。该单片机具有32位的ARM核心微控制器和丰富而增强的I/O端口, 其内核是高性能的ARM Cortex-M3, 工作频率是72MHz, 在电机驱动、应用控制和工业上都有很广泛的应用。STM32采用串口设置相应波特率实现与Zig Bee模块和GPRS模块进行数据传输。数据处理层与数据应用层的无线通信模块采用是SIMCom推出的一款双频GSM/GPRS无线模块SIM900[8]。其功能强大稳定, 性价比高, 尺寸小, 采用标准工业接口, 工作频率为900/1 800MHZ, 可以实现低功耗的数据传输。

2.2 系统软件设计

系统软件主要包括Zig Bee节点程序、网关程序和上位机软件三部分组成。Zig Bee节点程序由数据采集程序和组网程序组成, 即将采集大棚中的环境数据发送到Zig Bee模块进行数据处理, 将处理的数据传送给汇聚节点。汇聚节点采用星型拓扑结构的组网技术, 处理完成后采用GPRS技术直接传送给终端上位机。星型拓扑结构的Zig Bee无线通信技术, 传感器节点与汇聚节点交换数据是基于需求时唤醒的。当两者间没有数据交换时, 传感器节点处于休眠状态的, 此时两者只进行低功耗的信道扫描。由于每个传感器节点与汇聚节点直接传输的数据很少, 数据碰撞的可能性就小, 因而可保证数据的低功耗和可靠传输。系统终端的上位机软件采用VB编写, 可以实现从网络上下载access格式的实时数据包供上位机调用和查询, 从而可实时显示大棚基地的环境参数。

3 系统验证

本系统在农户的种植大棚中进行监测, 布置三个终端采集节点。将系统搭建好后对硬件上电, 然后运行软件程序, 监测大棚内的温度、光照度、土壤湿度和p H值。监测时设定温度采集范围为-55~125℃, 光照度的采集范围0~3 270lux, 土壤湿度的采集范围0-100%, 土壤p H值的采集范围0~14。在实际监测时, 将终端采集节点放置在大棚不同的位置, 传感器每隔10min进行数据采集, 然后每隔1h对采集的数据进行融合, 融合后上传至网络。大棚内环境数据采集的采集结果如表1所示, 从运行结果来看, 系统能实时地监测数据温度、光照度、土壤湿度和土壤p H值, 从而就可指导大棚种植者根据专家对作物的气候条件和生长特性的研究, 有效及时的调整大棚内作物的生长环境以满足作物生长需求。从整个运行过程来看, 系统运行稳定可靠, 检测数据准确, 符合预期目标。

4 结束论

一个基于物联网的大棚环境监测系统, 可以根据环境参数实现大棚的实时监测, 从而可控制大棚作物各生长阶段的环境情况。系统采用星型拓扑结构的Zig Bee无线传感技术, 改善了系统的灵活性, 解决了有线电缆布线困难等问题, 使得系统日后维护变得便利。在以后的工作中还可从以下几点对系统进行改进:一是系统的供电问题, 系统可考虑太阳能供电和电池供电相结合方式代替目前的单电池供电, 这样既可增加电池的使用寿命, 又可保证数据采集的准确性。二是采取算法优化节点部署可解决节点数增加导致的数据包丢失、节点能量消耗等问题。

摘要：随着无线通信技术的快速发展, 物联网技术在环境监测的应用不断深化。设计了基于物联网的大棚环境检测系统, 可有效地解决大棚有线环境监测布线困难等一系列问题。该系统由终端传感器节点采集环境数据, 利用GPRS和ZigBee相结合的无线网络技术将采集的数据传送至终端用户, 管理人员通过终端就可以监测大棚蔬菜的生长环境。测试结果表明:该系统能够实时准确地监测大棚蔬菜的环境, 可以完成预期的工作目标。该系统不仅工作性能稳定, 还具有低功耗和低成本的优点。

关键词：物联网,环境监测,大棚蔬菜,STM32

参考文献

[1]王纯枝, 李良涛, 陈健, 等.作物产量差研究与展望[J].中国生态农业学报, 2009, 17 (6) :1283-1287.

[2]蒋鼎国.基于GPRS的温室大棚温湿度监控系统的设计[J].湖北农业科学, 2014, (9) :2153-2155.

[3]王纯枝, 李良涛, 陈健, 等.作物产量差研究与展望[J].中国生态农业学报, 2009, 17 (6) :1283-1287.

[4]屈利华, 赵春江, 杨信廷, 等.Zigbee无线传感器网络在温室多源数据采集系统中的应用综述[J].中国农机化学报, 2012 (4) :179-183.

[5]王风.基于CC2530的Zig Bee无线传感器网络的设计与实现[D].西安:西安电子科技大学, 2012.

[6]王超, 骆德汉.基于STM32的嵌入式智能家居无线网关设计[J].计算机技术与发展, 2013, (23) :241-244.

大棚环境监测第2篇

1.前言

1.1国内外农业温室大棚系统的现状

我国是一个农业大国，目前在广大农村，农业温室比比皆是。近年来，随着我国农业和农村经济的发展，农业生产方式逐步由传统的粗放经营式向现代集约型经营方式转变，农业科技示范园，作为现代集约型农业和高新科技应用的示范窗口，应运而生。随着科学技术的进步，温室的结构档次在逐步的提高，建设一种可提高温室内作物产量和质量，降低生产成本，减轻工作人员劳动强度的农业温室大棚智能监控系统，是广大温室作物生产人员的迫切需求。

目前，虽然也有不少单位或个人引进了一些国外的计算机智能监控系统，如温室环境监控系统，施肥灌溉监控系统，工厂化育苗智能监控系统等，这些系统真正实现了温室控制的智能化和自动化，但往往存在投资过大．系统维护不方便等各种发展制约瓶颈，再者就是要求温室的管理操作人员本身有较高的文化素质和较丰富的工程技术经验，目前我国广大农民还不具备，这也限制了国外同类产品在国内的推广应用。开发低价位、实用型的农业温室大棚智能监控系统对于推进我国农业自动化、智能化进程具有重要的意义，同时也具有很大的市场潜力。据调查，目前市场上迫切需要的是一种低成本、操作使用简便的实用农业温室大棚智能监控系统。针对这一要求及我国日光温室量大、面广的特点，研究一种既符合我国农业水平实际又适合农民经济承受能力、技术上不低于国外同类产品的农业温室智能集成监控系统是非常必要的。智能化农业温室大棚是集农业科技上的高、精、尖技术和计算机自动控制技术于一体的先进的农业生产设施，是现代农业科技向产业转化的物质基础。它能营造相对独立的作物生长环境，彻底摆脱传统农业对自然环境的依赖性。目前，计算机监控在农业温室大棚种植中得到了越来越广泛的应用，并正在成为农业温室大棚监控的核心。智能化农业温室大棚研究是当今兴起的一门横跨生物学、计算机科学、电子科学、机械设计和环境控制等几大学科的综合了多种高新技术的边缘学科。从目前我国农业发展政策看，未来10一15年我国农业科技进步的重要内容就是推动规模经营和农业产业化的发展，所以研究开发适合我国的国情的农业温室大棚智能监控系统是非常必要的。

1.2本监控系统简介

农业温室大棚智能监控系统集传感器、自动化控制、通讯、计算等技术于一体，通过用户自定仪作物生长所需的适宜环境参数，搭建农业温室大棚智能化软硬件平台，实现对农业温室大棚中温度、湿度、二氧化碳等因子的自动监测。

本系统可以模拟基本的生态环境因子，如温度、湿度、二氧化碳浓度等，以适应不同生物生长繁育的需要，它由数据采集设备单元组成，按照预设参数，精确的测量温室的温度、湿度、二氧化碳参数等，并利用手动、自动两种方式启动或关闭不同的执行结构（遮阳幕、通风系统等），程序所需的数据都是通过各类传感器实时采集的。

该系统的使用，可以为植物提供一个理想的生长环境，并能起到减轻人的劳动强度、提高设备利用率、改善农业温室大棚气候、减少病虫害、增加作物产量等作用。

1.3本控制系统具有的特点 1.3.1预测性

通过对气候参数的分析，可以预测控制设备的运行情况，提高设备的利用率，降低能耗。

1.3.2强大的扩展功能

通过选用不同的外围设备，可以控制温室环境及风机、卷帘、灌溉等。1.3.3完善的资料处理功能

通过中央控制软件，可以不问断地记录温度、湿度、二氧化碳等传感器的信息以及各种控制设备的动作记录等。

1.4远程监控功能

即使工作人员不在现场，也可以通过远程监控系统对温室内的环境参数及设备进行监测和控制。

2.农业温室大棚智能监控系统的设计

2.1系统设计要求

农业温室大棚智能监控系统是一个涉及到温度、湿度、二氧化碳浓度及种植品种等多种因素的监控系统。因此，该系统的没计应具备以下功能：

l、较宽的工作电压范围：110v-380v交流：

2、能长时间连续、稳定、可靠的工作；

3、能对温室内的温度、湿度、二氧化碳浓度等参数进行准确的测量：

4、能根据种植品种的不同，可以设定温度、湿度、二氧化碳浓度的预警。2.2系统设计原则

1、系统性能稳定，运行可靠。

2、操作简单，维护方便。

3、整个系统易于扩展。

4、运行经济节能，维护费用低。

5、性能价格比高。

2.3系统整体架构

系统采用上、下位机监控方案，下位机为系统前端采集设备，实施对温室大棚环境参数的检测与环境调整机构的控制；上位机为系统远程监控计算机，采用可视化编程语言设计界面友好的环境监测与管理系统，实现对温室的远程监控与管理操作。其基本的框架图如下：

3.农业温室大棚智能监控系统的建设 3.1 系统介绍

该系统利用温度、湿度、二氧化碳等传感器采集现场的相关数据，采集到的数据在现场就通过无线方式发送到数据服务器中，通过应用服务器和web服务器对采集到的数据进行应用和显示。

系统网络结构分为三层，第一层为数据管理层：由电脑和以太网组成；第二层为数据传输层：采用GPRS无线数据传输；第三层为数据采集层：由GPRS远程测控终端和传感器组成，该层和第一层之间无需电缆连接；所有的传感器和GPRS远程测控终端只需要用一根电缆连接。3.2 数据管理层

中心采用通过GPRS/GSM 网路把室外各站点传感器数据发送到中心计算机，在这里进行各个站点参数设置，及对各站点运行情况进行统计，并可通过专用软件在计算机上存储，实时显示所有大棚站的温湿度、二氧化碳数据和图表。同时可以人工进行特殊操作。建立GPRS中心连接的两种方式：

A．监控中心服务器采用固定IP地址，当监控点数量增加，中心不用扩容即可满足需求（适用监控点数较多几百上千个）。

B．监控中心服务器采用动态IP地址（可以申请花生壳软件采用域名的方式），当监控点数量增加，中心不用扩容即可满足需求（适合监控点数在300个左右的）。3.3 数据传输层

本系统数据采集层与数据管理层（中央处理系统）之间的通信、采用目前应用已经比较成熟的GPRS网络实现远程通信。

采用GPRS无线数据传输具备如下特点：

1、可靠性高：

与SMS短信息方式相比，GPRS采用面向连接的TCP协议通信，避免了数据包丢失的现象，保证数据可靠传输。中心可以与多个监测点同时进行数据传输，互不干扰。GPRS网络本身具备完善的频分复用机制，并具备极强的抗干扰性能，完全避免了传统数传电台的多机频段“碰撞”现象。

2、实时性强：

GPRS具有实时在线的特性，数据传输时延小，并支持多点同时传输，因此GPRS监测数据中心可以多个监测点之间快速，实时地进行双向通信，很好地满足系统对数据采集和传输实时性的要求。目前GPRS实际数据传输速率在30Kbps左右，完全能满足系统数据传输速率（≥10Kbps）的需求。

3、监控范围广：

GPRS网络已经实现全国范围内覆盖，并且扩容无限制，接入地点无限制，能满足山区、乡镇和跨地区的接入需求。比较很多无线数据网络（集群，双向传呼，CDPD，CDMA）而言，其网络覆盖是最好的。

4、系统建设成本低：

由于采用GPRS公网平台，无需建设网络，只需安装设备就即可，建设成本低；也免去了网络维护费用。

5、系统运营成本低：

采用GPRS公网通信，全国范围内均按统一费率计费，省去昂贵的漫游费用, GPRS网络可按数据实际通信流量计费，(1分-3分/1K字节)，也可以按包月流量收费，从而实现了系统的低成本通信。

6、可对各监测点仪器设备进行远程控制：

通过GPRS双向系统还可实现对仪器设备进行反向控制，如：时间校正、状态报告、开关等控制功能，并可进行系统远程在线升级。

7、系统的传输容量，扩容性能好：

能满足突发性数据传输的需要，而GPRS技术能很好地满足传输突发性数据的需要；由于系统采用成熟的TCP/IP通信架构，具备良好的扩展性能，一个监测中心可轻松支持几千个现场采集点的通信接入。

总之，它真正体现了少用少付费的原则。通过GPRS无线网络将用户设备数据传输到Internet中的一台主机上，实现数据远程传输，可广泛应用于“物联网”涉及的各个行业。

传感器用来对温室内的温度、湿度、二氧化碳浓度进行实时数据采集。根据温室作物生长特点和环境要求，选择精度较高、运行稳定，性价比较高的传感器是十分有必要的。在该项目所采用的传感器类别及性能参数如下：防护型红外二氧化碳变送器是在进口红外二氧化碳传感器基础上设计的一款专门用于在农业等多种高湿场合使用的产品系列，该产品系统有电压、4-20mA电流接口可选配。该产品采用多重防护，确保内部的传感器不受外界高湿等环境影响，确保传感器可靠稳定工作。产品具有更低的供耗，信号输出更加稳定，并且嵌入了自动校准模式，确保长期工作稳定性和精确度。

4.监控系统软件平台（软件功能可定制）

农业温室大棚智能监控系统的软件管理功能主要包括用户管理模块、数据实时显示模块、历史数据管理模块、报警数据管理模块、曲线分析模块、网络信息发布及资源共享模块等功能。

4.1实时数据显示模块

数据实时显示模块主要是将各种传感器实时采集到的环境参数、设备运行状态进行显示，以满足人们对温室环境监测的需求。

4.2历史数据管理模块

用户可通过访问系统服务器，远程检索回放站端的任意历史数据。系统提供了智能化快速检索回放历史数据的功能，可按时问、异常情况等进行检索，大大降低了检索时间和复杂程度，使用户可以迅速地查找到需要的历史资料。

4.3报警数据管理模块

通过该模块，用户可以实现全方位的报警信息通报。在线报警栏中的报警信息，在每一个监控页面都是相同的，无论在中心还是办公网络内的客户端，可以让操作人员最短时间内发现报警信息，解决故障。

4.5曲线数据分析模块

一个好的农业大棚温室智能监控系统，不仅在于它能实时、远程监控系统，关键还要能够提供曲线数据．通过对曲线数据的分析，从中找出对温室中农作物生长最为有利各种参数，并通过与农业专家系统的接口．提供一个农作物生长最为有效的模型。

4.6网络信息发布及资源共享模块

位于监控中心的监控服务器与厂区内的局域网络连接，在局域网内进行信息发布，这样厂区管理层的人员都可以在它自己办公室里的计算里随时通过IE的方式访问主机服务器内的全部数据和画面。

每位浏览者都将拥有唯一的用户名和密码的身份验证，它的用户名决定它的监控范围。虽然是采用IE的方式访问现场数据，但所看到的全部数据及画面与信息中心服务器的内容完全相同、效果也完全一样。速度方面也不会任何的延时。通常厂区办公管理网络允许被连接到互联网，这样即使出差在外地的领导也同样可以连回厂内访问现场的数据。

5.系统优势

本系统采用分布式控制结构，依据分散采集数据。集中操作管理，相对独立的设计思想，综合运用计算机网络通信和模糊控制技术，实现了单个温室的智能控制以及多个温室的联网监控。控制系统可根据温室内温度、湿度、二氧化碳浓度等参数的变化，按照预先设定的条件对风机、灌溉、二氧化碳发生器等设备进行全自动控制，系统具有功能强大、性能优越、配置灵活、安全可靠等优点。

01、全天候不间断在线监测，无论晴雨雷雪，均可实现数据的持续采集，让数据具有连续性，对农业温室环境参数的历史分析和技术优化变得更加有效。

02、所有数据实现无纸化记录，历史可查，可根据客户的需求定制各种分析报表和打印格式，使该系统更加人性化和实用性。

03、真实有效的现场数据给政府、企业的管理上带来的可追溯、可衡量的标准，降低了管理的难度。

04、降低环境对监测的影响，无论是有毒有害的环境还是障碍物，都可实现信号的远程无线采集，降低现场巡检的难度，提高巡检和参数记录的难度。

05、大大降低人力成本，通过该系统的运用，减少了人员的投入，实现让更少的人管理更多的设备和安全领域。

06、实现了防患于未然，该系统会对历史运行数据和安全警戒值进行扫描判断，当变化达到临界值时会自动通过手机短信方式通知用户，让用户及时对设备和安全隐患进行及时处理，做到早发现早处理。

07、良好的功能扩展性，使得该系统能随时适应客户需求的变化，做到及时的调整和优化，顺应客户的变化而变化。

大棚环境监测第3篇

关键词大棚温室；环境因素；自动调控

中图分类号：S625 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2016.30.058

1 自动调控系统的设计背景

近年来，设施园艺栽培技术在各地区得到广泛推广，在温室中栽培瓜果蔬菜的情况也逐年增加。不仅在农业示范园，由于简易温室大棚技术的普及和建造成本的大幅度降低，很多农村地区已采用大棚温室种植反季节瓜果蔬菜。但由于温室大棚属于密闭环境，影响作物生长发育因素的变化较快，需要一套行之有效的自动调控系统实施监控。使栽培环境中温湿度、光照等条件达到作物生长所需的最佳环境条件。

2 土壤因素对大棚温室作物生长的影响及调控方法

温室大棚内影响作物生长的土壤因素主要有土壤温度、湿度、pH值及肥力水平，此外土壤的透气性也影响到作物的生长发育，同时土壤因素也存在着此消彼长、相互影响的情况。

2.1 土壤温度

土壤温度影响着植物的生长、发育和土壤的形成，是影响土壤肥力的重要因素之一。土壤温度主要和土壤热学性质有关，即和土壤结构有直接关系。土壤的透气性好，作物根系发育也会较好，但较高土壤的透气性也会导致土壤水平蒸发过快，土壤温度降低，影响土壤的保温效果。但是如果土壤透气性很差，土壤易板结，伴随而来的是作物根系生长缺乏充足的氧气供应，易导致作物烂根。而为了提高地温，温室大棚中普通采用的是铺设地膜来提高土壤的温度，同时地膜还具有保持土壤湿度，减少大棚内土壤水分蒸发，从而解决了棚内空气湿度过高问题。

2.2 土壤湿度

大棚土壤的湿度决定作物的水分供应情况。土壤湿度低，土壤干旱，农作物光合作用过程受到抑制，农产量和品质随之降低；土壤湿度过高，土壤通气性变差，土壤氧气含量低，土壤中微生物活动受限，作物根系的呼吸、生长等生命活动就会受到阻碍，作物地上部分的正常生长就会受到影响，造成作物徒长、倒伏、病害滋生等情况的发生[1]。特别是在大棚温室环境中，土壤湿度过高，水分蒸发过快，必然会导致大棚温室环境空气湿度过高，从而滋生病虫害。

2.3 温室土壤因素自动调控方法

2.3.1 土壤温度调控

基本了解大棚土壤因素对作物的影响后，要考虑人为调控方法。目前在设施园艺方面对于调控大棚温室环境中土壤温湿度，普遍采用的是棚内地膜覆盖技术。在相对较低成本的简易温室大棚建设过程中，采用该项技术可以在较低投入的情况下较好地控制土壤温湿度。

2.3.2 土壤湿度调控

第一，调控方法。调节土壤湿度主要方法就是控制好土壤水分的进和出。土壤水分的进通过控制灌溉频率和水量，湿度过低时，提高灌溉频率和水量，过高时降低供水量；而土壤水分的出即控制土壤水分的蒸发量，采用地膜覆盖方式可有效降低土壤水分蒸发。特别是夏季控制光照强度也能有效的控制土壤水分的蒸发量。

第二，调控设备。主要采用湿度控制器、灌溉设备。实现大棚土壤温湿度的实时控制，就需要实时监测棚内土壤温湿度。目前常用的土壤湿度传感器有FDR型和TDR型。其中FDR型具有简便安全、快速准确、定点连续、自动化、宽量程和少标定等优点。土壤湿度控制器可可以控制灌溉设备实现自动灌溉，需要灌溉管线已事先铺设到大棚的栽培作物旁边，其中以滴灌设备最佳。当土壤湿度传感器探测到土壤湿度低于设定湿度最低值时，自动闭合灌溉系统阀门电源进行灌溉，当湿度达到土壤最大湿度设定值时关闭灌溉系统。

3 空气因素对大棚温室作物生长的影响及调控方法

温室大棚内空气因素对作物生长的影响主要表现在大棚内空气温度、湿度、CO2浓度，这三个因素直接影响作物的生存环境和生长速度。

3.1 空气温度

植物生长需要一个合适的环境温度范围，超过这个温度范围，作物就无法正常生长，甚至根本就无法生存。农业生产中调节种植作物环境温度从而实现反季节作物种植是采用温室大棚种植作物的主要目的。温室建材多种多样，不同材质的建设成本也不相同，其中，“钢筋龙骨+塑料薄膜”简易结构因其造价相对较低被普遍采用。同时为进一步提高大棚内栽培环境的温度，对于某些对种植温度要求较高的作物可在棚内再加小拱棚的形式。

3.2 空气湿度

温室大棚内的空气湿度是由土壤水分的蒸发和作物体内水分的蒸腾在密闭环境情况下形成的。由于棚室内作物长势强、代谢旺、作物叶面积指数高，就会通过蒸腾作用释放出大量的水蒸气。加之棚室内的空间狭小、气流稳定无风，棚室内水蒸气极易接近或达到饱和状态，棚室内外温差大时易形成水滴[2]。高湿是温室大棚栽培环境的一个突出特点。棚室内的空气湿度与作物的蒸腾作用、光合作用、病害及生理活性等都有很强的关联性影响。

3.3 空气中CO2浓度

温室大棚是密闭环境，由于棚室温度相对较高，植株生长比较旺盛，特别是晴天正午时间光合作用强，加至棚室内作物种植相对较密，导致温室内空气CO2浓度在光照强度较强时浓度偏低。进而影响作物的快速生长，更是直接影响大棚作物的产量。所以一般采用温室反季节栽培作物往往需要考虑该项因素。

3.4 温室空气因素自动调控方法设计

3.4.1 棚内空气温度调控

第一，调控方法。因大棚温室主要目的是提高栽培环境温度，所以目前温室大棚棚温的调节主要是提高棚室温度。而棚室加温的主要方法有棚内加热、提高光照强度、棚室草帘保温等。但冬季昼夜温差巨大，仅通过提高光照强度和棚室草帘保温等方法已无法有效提高棚室温度，通常做法是棚内加温。但有时不可避免出现棚室温度过高，此时温室就需要进行降温处理，只是棚室降温方法和手段较为简单，只需将棚室通风遮阳即可。

第二，调控设备。主要棚室调温设备有棚室加溫锅炉、降温降湿风机、遮阳设备和空气温度控制器。通过温度控制器实时监测棚室内温度，进而控制棚室加温锅炉热水循环泵、降温降湿风机、遮阳设备等的联动运行。当温度控制器中温度传感器监测到棚室内温度低于设定值时，温度控制器闭合锅炉热水循环泵开关，进行棚室加温。而当棚室温度高于设置最高值时，温度控制器闭合降温除湿风机、遮阳等设备的开关，进行遮阳通风降温处理。

3.4.2 棚内空气湿度调控

第一，调控方法。温室大棚中空气湿度过大时，一般采取加强通风、适当范围的加热可以降低相对湿度，也可以增加光照、相对减少灌溉水量、减少地面裸露土壤面积、减少喷雾次数及水量，其中主要管控措施还是通过通风降湿。湿度过低一般是由土壤湿度过低，光照强度过大，大棚密闭性太差跑风漏气造成，一般情况下提高灌溉水量即可。

第二，调控设备。主要设备有湿度控制器、鼓风机、空气循环机。因温室大棚内地面已采取地膜覆盖，如再采取滴灌技术的情况下棚内湿度依然很高，就需要进行湿度调节。考虑到成本因素，一般情况下采取风机通风除湿（大棚内外温差小）和棚内加热除湿（大棚内外温差大）。棚内安装湿度传感器，棚口出安装鼓风机，棚内部安装空气循环风机。设定湿度控制器开机及关闭湿度值，当湿度超过最大湿度设定值时，湿度控制器闭合温室大棚内鼓风机和空气循环机开机降湿。当湿度降低到设置的最低湿度值时断开风机电源。

3.4.3 CO2浓度调控

第一，调控方法。棚室内CO2浓度的调控主要是对高光照强度下作物光合作用强烈导致的棚室内空气中CO2浓度不足的调控。一般规模设施园艺中采用的方法是向设施温室中补充CO2气体。但考虑到成本因素，一般简易温室大棚不采用此种方法，而主要使用通风换气的手段。

第二，调控设备。主要有空气CO2浓度监测控制器、换气风机等。安装在棚室内部的CO2浓度监测探头，实时监测棚室内空气中CO2浓度，当低于设定最低值时，控制器启动换气风机（此处风机可采用降温降湿风机）。

4 光照强度对大棚温室作物生长的影响及调控方法

4.1 光照强度和时长

光照强度对作物生成发育影响很大。一切绿色植物必须在阳光下才能进行光合作用，植物体重量的增加与光照强度密切相关。植物器官、组织的正常发育，也与光照强度直接关联。想要作物结果多，就要开花多；花多，花芽必须多，而花芽的分化又与光照强度相关联[3]。

4.2 棚室光照强度和时长自动调控方法设计

第一，调控方法。大棚温室中，依据所栽培作物的习性，对光照强度进行调控。在正午高光照强度下可采取遮阳处理；而在其他的大部分时间，由于棚室塑料薄膜的透光性较差，棚室内光照强度相比室外较弱，对于一些光照强度要求较高的作物就需要进行补光处理。相对作物对光照强度的要求来说，光照时长的调控方法也更为简单，短日照作物可采取遮光措施，而长日照作物可采取补光处理。

第二，调控设备。主要由光照强度控制器、补光灯、遮光设备和定时器等组成。在正午时分高光照强度下，光照强度控制器探头监测到棚室内光照强度超过设定值时，启动遮阳网卷帘机，打开遮阳网遮阳；当光照强度低于设定值时启动补光灯（一般为专用的红蓝补光灯），进行补光处理。而对于光照时长的调控可通过定时器控制补光灯进行夜间补光，实现短日照季节里，形成大棚温室中的长日照环境。

5 系统特性

本系统通过简要的控制设备实现在简易温室大棚环境中实现影响作物生长发育因素的实施调控，并做到低成本高效率的联动处理。在系统调控设计中对棚室温度的调节，如当棚室内温度过高时，土壤蒸发量加大，土壤湿度降低到设定值以下，灌溉系统启动，升高棚室内温度。高温高湿激发温湿度控制设备启动，棚室遮阳设备打开，降温降湿风机启动。在降低室内温度的同时也会降低棚室内的湿度，此举可有效防止棚室内高温高湿带来的病虫害问题。

总体来说本系统的设计得益于目前先进的传感器技术。但影响作物生长的因素还有很多，并且彼此关联，需要探索发现的知识还有很多，相信通过越来越成熟的传感器技术将会使温室种植越来越简单高效。

参考文献

[1]陈学文，张晓平，梁爱珍，等.不同耕作方式对黑土农田土壤温湿效应的影响[J].大豆科学，2011，30（5）：764-768.

[2]王昊，李亚灵.园艺设施内空气湿度调控的研究进展及除湿方法[J].江西农业大学学报，2008，20（10）：50-54.

[3]俞立发.新技术视域下南宁树种配置技术探讨[J].南方农业，2014（5X）：52-53.

大棚环境监测第4篇

Zig Bee技术是一种新型的无线通信技术, 主要应用于短距离内的低速率传输。其具有低功耗、成本低、时延短、网络容量大、可靠、安全等特点。因此, 将ZigBee技术用于温室大棚, 并结合各种传感器, 可以解决传统检测所存在的问题, 快速、方便地检测温室大棚的环境参数。通过这种技术可以加强对温室大棚的管理, 从而提高农作物的产量与质量[3]。

1 系统总体方案

温室大棚的监测系统主要由监控中心、Zig Bee网络和检测传感器3部分组成, 系统设计的整体框架如图1所示。

协调器和路由以及终端设备组成了一个Zig Bee网络, 网络拓扑结构选为树状网。在该网络中终端节点上附有环境传感器, 用于检测大棚内的温湿度、光照等参数。终端节点将检测到的数据无线上传给其父节点, 即图中所示的路由节点, 路由节点再将数据上传给协调器。若大棚距离监控中心的距离较远, 中间可接多个路由节点。协调器置于监控中心处, 其与PC机通过串口相连, 负责将各大棚内无线上传的数据上传给上位机。上位机利用计算机的高速处理能力和大容量存储能力, 可对数据进行处理与保存。同时, 用户可直观清晰地观察到个大棚内的信息, 从而及时了解环境变化, 对农作物做出更好的管理。

2 系统硬件设计

系统的硬件主要包括Zig Bee无线通信模块、传感器模块两部分。

2.1 Zig Bee无线通信模块

Zig Bee无线通信核心部分采用TI公司的CC2530。CC2530是一个真正用于IEEE 802.15.4的Zig Bee和RF4CE应用的片上系统 (SOC) 解决方案, 其能以较低的成本建立强大的网络节点。CC2530集成了业界领先的RF收发器、增强工业标准的8051MCU, 在系统可编程Flash存储器, 8 k B RAM和其他功能, 且适合需要超低功耗的系统[4], 其外围硬件电路如图2所示。

2.2 传感器电路设计

本方案选取了3个传感器。分别为温室大棚中比较关键的空气温湿度传感器、光强传感器和土壤温度传感器。另外, 用户可根据自身的实际情况, 添加相应的传感器。如可添加热释电传感器可防止农作物被盗, 还可添加检测二氧化碳浓度的传感器等[5]。

从低成本、低功耗、简单灵活、精确度高等角度考虑, 选取了以下传感器。空气温湿度传感器SHT11, 土壤温度传感器DS18B20, 光强度传感器TSL2561。各传感器数据采集接口电路如图2所示。

土壤温度传感器DS18B20支持“一线总线”接口, 测量温度范围-55~+125℃, 精度为±0.5℃。其外围电路简单、精度高, 同时“一线总线”的数据传输方式, 大幅提高了系统的抗干扰性, 因此其也适合于恶劣环境中的温度测量。其与CC2530的连接电路如图3所示, 直接与P0.0口相连。

3 系统软件设计

系统软件主要包括Zig Bee无线通信节点的程序编写和上位机界面的设计。

3.1 Zig Bee节点程序设计

Zig Bee无线节点的应用程序是在IAR的集成开发环境下, 在Zig Bee2007/PRO协议栈ZStack-2.0.0-1.2.0基础上开发的。该协议栈以半开源的形式开放, 协议栈网络层以库的形式体现, 提供全功能的API函数集, 底层驱动可根据自身的需要修改, 是一套灵活多功能的协议栈。程序开发主要在应用层进行。

方案中Zig Bee节点主要分成两种类型, 即协调器和终端检测节点, 二者分别担负着不同的职责。Zig Bee网络中唯一的协调器, 主要负责组建个域网及接收处理各节点传递过来的信号。传递的信号分为节点入网请求信号, 以及数据上传信号。当接收到入网请求信号后, 将给节点分配16位的短地址标识符, 由于本方案采用的书树状网络拓扑结构, 其将采用根寻址的方法分配地址。若接收到的为数据上传信号, 则需要将各节点上传的检测到的环境参数传给上位机, 交由上位机进行处理。Zig Bee网络中的终端检测节点则负责控制各传感器的检测节点, 将各传感器检测到的数据上传给父节点。因为温室大棚里对参数的实时性要求不高, 且为了节能降低功耗, 本方案中采用定时中断的方式, 每隔10 min各传感器采集一次数据并上传, 其余时间里节点进入休眠模式[6,7,8,9,10]。协调器和终端检测节点的程序流程图如图4所示。

3.2 上位机界面设计

监控中心的系统软件采用Delphi编写, 使用SQLite3数据库开发管理程序对采集的网络节点数据进行统一管理。用户可通过界面直观清楚地观测各温室大棚内的环境参数, 同时可对历史数据进行查询, 方便管理。一旦监测到温室内的环境参数不正常, 即可进行相应处理, 从而改善农作物的生长环境, 提高农作物产量。图5所示为2012年11月20日监测到的所有大棚环境参数。

4 结束语

将Zig Bee无线技术应用到传统的温室大棚环境参数的测量中, 克服了传统的有线传输方式所带来的成本高、布线复杂、受环境地形影响大等缺点。整个系统具有安全可靠、成本低、稳定性好等特点, 可实时对温室大棚内的各项环境参数进行监测, 提高了农作物的产量, 值得在温室大棚领域推广。同时, 在今后的发展中, 可在系统中加入智能控制, 通过远程对大棚内的环境进行调节控制, 实现该领域的智能化。

摘要：为了提高农业生产效率, 解决当前温室大棚环境检测自动化程度低等问题, 设计了一种利用ZigBee无线传感器技术来检测环境参数的方案。该方案以TI的CC2530为主控制器, 辅助检测电路为各种环境参数传感器, 介绍了系统的软硬件设计。测试结果表明, 该方案具有稳定、功耗低、自动化程度高等特点。

关键词：温室大棚,环境参数传感器,ZigBee,CC2530

参考文献

[1]陆楠, 郭勇.基于ZigBee技术的无线大棚温湿监控系统[J].现代电子技术, 2008 (15) :98-100.

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[3]滕志军, 李国强, 王中宝, 等.基于ZigBee的温室大棚远程监测系统[J].农机化研究, 2012 (4) :148-151.

[4]沙国荣, 赵不贿, 景亮, 等.基于ZigBee无线传感器网络的温室大棚环境测控系统设计[J].电子技术应用, 2012 (1) :60-62, 65.

[5]吕振, 林振杨, 何武林, 等.基于ZigBee的大棚农业监测系统的设计与实现[J].贵州农业科学, 2012 (4) :227-230.

[6]王志刚.基于ZigBee技术的温室大棚环境监控系统设计[J].科技创新导报, 2011 (24) :118.

[7]张志伟.基于ZigBee技术的日光温室环境参数监测系统设计[J].安徽农业科学, 2011 (26) :571-572, 575.

[8]黄俊霖, 董洁, 吴垣春, 等.环境参数监测系统设计[J].电子科技, 2013, 26 (4) :53-54, 59.

[9]张新荣, 张宇林, 周红标, 等.无线传感网技术在水产养殖环境参数监测中的应用[J].农机化研究, 2012 (5) :191-195.

大棚环境监测第5篇

近两年来，随着钢管和钢管镀塑管的普及，菜农新建大棚用竹竿的已经越来越少了。尤其是新建的高温大棚几乎看不到竹竿的踪影

安阳市中原温室工程技术有限公司为了给顾客最低的投资，最好的质量特引进了钢管镀塑大棚骨架及大棚骨架机，并负责构建大棚，专人培训，服务到家。我公司又于2010年隆重推出一种价格低、寿命长，代替竹木结构的新型钢塑腹膜大棚支架。

本公司又在今年最新研制出新型无支柱大棚骨架机，大棚支架机，”新型钢塑腹膜大棚支架机，它们生产出的温室大棚蔬菜大棚花卉大棚骨架成本低，质量优，表面光滑不脱落，反复拆装无损耗，一次成型，日产2000-6000米。在大棚行业掀起了一场变革，满足了不同用户的需求。特别是”新型钢塑腹膜大棚支架机该机械功能更先进，技术更成熟,可生产不同规格的大棚产品:有方型,矩型、圆形、空心、实心,镀塑等多种规格。该大棚支架具有成本低，高强、高韧性、耐腐蚀，建造方式灵活，使用寿命可达15年以上。优点：一：棚架表面光滑，棚膜不易损伤，延长了棚膜的使用寿命。

二：运输安装方便，通过折弯机，棚的高度，弧度，肩高，角度可任意弯曲。三：棚架管两端橡塑堵头，采用粘合剂堵塞密封，完全覆盖金属表面，使之地下部分永不生锈。四：棚架中间无需支柱，大大增加了耕作面积，节省劳动力，可机械操作，增大工作效率。

五：生产效率高，根据棚的跨度，棚架管直径、壁厚可任意调整，3人单班生产6000米。六：成本低，根据棚的跨度大、小不同 5—6米，每亩成本约2000元 7—8米，每亩成本约3000元 9—10米，每亩成本约3600元 11—12米，每亩成本约4200元

8米的日光温室，每亩成本约6500元左右。七：可回收再利用，可收回投资的三分之一

性能特点：配方科学、生产工艺简便，操作易学，原材料来源广。棚架长短任意切割，一次成型，随意性强。体轻质坚。拆卸、安装、运输极为方便。抗压抗折、强度高、隔热保温性能好、抗风能力强。不生锈、不怕水、耐腐蚀、耐潮湿、高温100℃至低温零下60℃不变形、不断裂。棚内无需任何支柱，极适合机械化耕作棚体设计科学，可最大限度吸收阳光照射，提高太阳能的储存利用率，使土壤保温期延长，棚内温度较传统大棚可提高3—10℃以上。我公司一直以创新为理念，努力开拓新产品，以质量为根本稳步进军市场，以诚信为原则热情服务广大客户。最新的产品，最高的质量，最合理的价格，最周到的服务让中原温室工程技术与服务遍布全国各大省、市、自治区并扎根蔓延，生机盎然！

本公司的服务的宗旨用我们最优的价格，最好的质量，用百分百的质量和诚信换取你百分百的信任

咨询热线：0372-3189909 手机*** 地址；河南省安阳市殷都区铁西路北段http://china.bs.img.coovee.net/infopic/2010-11/***12434562.jpg 安阳中原温室工程技术有限公司是一家 “集咨询, 研究、开发、生产、销售, 服务”于一体的高新农业化企业、我公司和多家高等院校有密切的技术合作,研发的“新型钢塑腹膜骨架机”已申请专利, 拥有成套的大棚设备生产技术, 同时可生产不同规格的温室大棚,蔬菜大棚，花卉大棚，养殖大棚，可生产方型、圆型等, 抗压，抗折，防水，耐腐蚀，耐冲击等各性能均高于市场上其它产品.适用于种植、养殖、育苗、花卉、食用菌大跨度春秋大棚、日光温室或连栋棚。温室大棚技术做为国家阳光工程，近年来在广大农村得到普遍发展，从而为各市、地的菜蓝子工程的实施和农村经济发展做出了巨大贡献卉的栽培，现已发展到水稻催苗、畜牧与家禽的冬季饲养和保护等方面，而我公司生产的大棚骨架还可以用于简易的建筑工地、草原蒙古包、简易仓库、水上养殖等。?塑料大棚已成为广大菜农、花农、各种养殖与种植户的快速致富之路，但在推广应用中一直未能解决传统支架在塑料大棚中存在的几个问题。?问题一：寿命短，成本高，全国各地的塑料大棚多采用竹木结构，水泥构件和镀锌钢制骨架，但在大棚特定的高温、环境中，竹木易腐蚀，对大棚的采光和跨度都有影响，水泥构件成本较低，但自重太重，使用寿命短，而钢制的成本太高，在大棚潮湿的环境中易生锈，导热快易烤膜；?问题二：由于大棚骨架制作的随意性，中间需加支柱，影响了棚内操作和使用面积，不能发挥最大的采光效果，鉴于上述多种原因，我公司历经多年与多家科研机构耗费巨资开发了一种钢塑腹膜大棚骨架。利用该设备和先进技术配方，在普通钢管的外壁热镀上一层0.5—1.0mm厚的特种橡胶塑料，（该材质具有抗老化，强度大，防水，防锈，防烫，防紫外线照射，无毒无味，成本低，安装简易等几大特点），成本仅是镀锌管的一半，且永不生锈，寿命可达10-15年之久。优点：

一：棚架表面光滑，棚膜不易损伤，延长了棚膜的使用寿命。

二：运输安装方便，通过折弯机，棚的高度，弧度，肩高，角度可任意弯曲。三：棚架管两端橡塑堵头，采用粘合剂堵塞密封，完全覆盖金属表面，使之地下部分永不生锈。四：棚架中间无需支柱，大大增加了耕作面积，节省劳动力，可机械操作，增大工作效率。五：投资小，办厂规模可大可小，厂房200平米即可，原料县级以上城市均有。

六：生产效率高，根据棚的跨度，壁厚可任意调整，3人单班生产6000米。七：成本低，根据棚的跨度大、小和钢管规格不同 5—6米，每亩成本约2000元 7—8米，每亩成本约3000元 9—10米，每亩成本约3600元 11—12米，每亩成本约4200元

8米的日光温室，每亩成本约6500元左右。八：可回收再利用，可收回投资的三分之一。http://rc.0372.cn/Company/51/30451.html 为使这一新产品尽快服务广大用户需求，我公司负责上门安装，调试，培训，现场指导生产。本单位技术力量雄厚，设备齐全，承揽于此相关的大型大棚基地的设计、建设安装工程、望有诚之士前来我公司参观考察。安阳中原温室工程技术有限公司

安阳中原温室工程技术有限公司是一家集科研、设计、开发、推广、服务、咨询为一体的高新技术企业。公司位于河南省的最北部安阳市，地处交通便利，107国道、京广高速路、京广铁路贯穿其市。举世闻名的“人造天河——红旗渠”，世界文化遗产“殷墟——甲骨文故乡”，还有很多名胜古迹和历史事件都曾发生在这座智慧与美貌，传统与现代共享的城市。特别在大棚支架机，大棚骨架、大棚支架领域迅速崛起，在同行业中占领先地位。市场分析：

塑料大棚栽培技术做为国家阳光工程，近年来在广大农村得到普遍发展，从而为各市、地的菜蓝子工程的实施和农村经济发展做出了巨大贡献。塑料大棚不仅用于春季育苗、冬季蔬菜、花卉的栽培，现已发展到水稻催苗、畜牧与家禽的冬季饲养和保护等方面，而我公司生产的大棚骨架还可以用于简易的建筑工地、草原蒙古包、简易仓库、水上养殖等。塑料大棚已成为广大菜农、花农、各种养殖与种植户的快速致富之路，但在推广应用中一直未能解决传统支架在塑料大棚中存在的几个问题。

问题一：寿命短，成本高，全国各地的塑料大棚多采用竹木结构，水泥构件和钢制骨架，但在大棚特定的高温、潮湿环境中，竹木易腐蚀，对大棚的采光和跨度都有影响，水泥构件成本较低，但自重太重，使用寿命短，而钢制的成本太高，在大棚的环境中易生锈，导热快易烤膜；

问题二：由于大棚骨架制作的随意性，中间需加支柱，影响了棚内操作和使用面积，不能发挥最大的采光效果，鉴于上述多种原因，我公司历经多年与多家科研机构耗费巨资开发了一种镀塑复合材料机制大棚骨架。产品优势：

一、该大棚骨架以几种价格低廉的普通化工为原料，原料易得，生产工艺简单，具有价格低、强度高、抗水性好，耐腐蚀抗老化等特点，由于采用最新镀塑复合工艺，使用寿命可达10--15年以上。

二、该大棚支架表面光滑，不会与棚膜摩擦而损坏棚膜，不导热，不烤膜，急冷急热支架不变形。

三、该大棚骨架中间无需支柱，大大增加了耕作面积，节省劳动力，可机械耕作，增大工作效力。

四、该大棚支架采用机械生产，大大提高生产效率，对工人素质要求不高，用工3-5人，单机日产2000-5000米。

五、该大棚骨架机可生产空心和实心两大系列产品，并且骨架的高度、跨度、弧度、直径规格可任意调节，可生产圆形、椭圆形和矩形骨架。生产条件：

一、本项目投资小，见效快，投入资金可大可小；

二、电源：380V、220V均可，有水源；

三、生产场地：100—200平米；

生产成本：每亩地（600---1500 机器售价：（12000——23800）售后服务：

凡接产我公司机械产品的，负责上门按装、调试、生产合格产品，三年内机器出现质量问题保修，配件免费更换。免费享受我公司的广告宣传，产品后继成果开发，免费设计棚样，并郑重承诺：每地只限一家。

安阳中原温室工程技术有限公司研发的”超强镀塑无机复合大棚骨架机,”功能独特,技术先进,自动化程度高,且高效环保,可生产实心,空心,圆型,矩型,椭圆型等多种规格的大棚支架.适应于广大菜农,花农,果农,养殖,种植,育苗等不同领域的用户需求.产品成本低，每亩仅需500-1200元,经检测:防水,抗压,抗老化等各项性能均高于市场同类产品,可反复拆装不埙坏,寿命可达15年以上.大棚骨架产品优势，高强高韧性，该支架为高复合材料产品，具有极强的耐压性和弹性。高耐腐蚀性产品表面自然形成一种坚韧的防护膜，即刻成型永不脱落，用来阻止酸碱溶液的腐蚀。建造方式灵活采光好支架弧度采用日光温室透光性优化设计原理的数学模式设计与制作，可在冬季最大限度吸收阳光，土壤保温期长，棚内温度高，阳光有效透过率达百分之八十五以上。体质轻支架的体质轻，表面光滑，导热系数小，不毁膜，不染膜，颜色可任意调配。造价低利用我公司机械及配方生产的产品成本低，每亩仅需400-1500元。利润空间大。使用寿命长经测定，在零下80度至100度之间热胀冷缩范围很小，几乎可以忽略，急冷急热不变形。

经过多年的研究和实践，试验，成功开发了一种：“钢塑腹膜大棚骨架生产线”，填补了国内一项空白，得到了专家和农业部门的高度赞赏、认可。“钢塑腹膜无立柱温室大棚支架机”的研制成功，标志着我国温室大棚产业又迈上了一个新台阶

利用该设备和先进技术配方，在普通钢管的外壁热镀上一层0.5—1.0mm厚的特种橡胶塑料，（该材质具有抗老化，强度大，防水，防锈，防烫，防紫外线照射，无毒无味，成本低，安装简易等几大特点），成本仅是镀锌管的一半，且永不生锈，寿命可达10-15年之久。优点一：棚架表面光滑，棚膜不易损伤，延长了棚膜的使用寿命。

8米的日光温室，每亩成本约6500元左右。七：可回收再利用，可收回投资的三分之一。我公司产品销往全国各地，并负责上门安装，调试，培训，现场指导生产。本单位技术力量雄厚，设备齐全，承揽于此相关的大型大棚基地的设计、建设安装工程、欢迎有意者到我单位现场考察。安阳中原温室工程技术有限公司

中原温室工程技术有限公司是一家集研究、开发、生产、销售, 服务”于一体的高新农业化企业、我公司研发的”新型多功能温室大棚骨架机”和”保温板生产线”已申请专利, 拥有成套的大棚设备生产技术, 同时可生产不同规格的温室骨架, 空心, 实心, 镀塑, 矩型, 方型, 圆柱型, 椭圆型等, 抗压，抗折，防水，耐腐蚀，耐冲击等各性能均高于市场上同类产品.适用于种植,育苗大跨度春秋大棚、日光温室或连栋棚不同领域一:日光温室棚又称暖房。能透光、保温（或加温）性好，用来栽培植物在不适宜植物生长的季节，能提供生育期和增加产量，多用于低温季节喜温蔬菜、林木等植物栽培或育苗等。温室的种类多，依不同的屋架材料、采光材料、外形及加温条件等又可分为很多种类，如高档玻璃温室、普通塑料温室；单栋温室、连栋温室；单屋面温室、双屋面温室；加温温室、不加温温室等。温室结构应密封保温，但又应便于通风降温。按照温室的功能不同可以分为种植温室，观赏温室，商业温室等。现在最经常提到的多是蔬菜温室大棚..二::北京恒源利农科技公司蔬菜温室大棚骨架产品优势: 新型温室大棚骨架的制做原料是用新型高分子复合材料制造,其特点光滑如镜,不伤膜,可刨,钻,钉,一次成型,中间无立柱,比现有的竹、木、钢、水泥骨架具有明显的优越性，优势在于：

1、原材料来源广泛，投资小、见效快。可家庭小型作业,也可大型办厂.2、环保无污染，是国家重点推广的无公害的环保产品。

3、造价低，温室大棚骨架每亩仅需1000—2500元。比钢架的温室骨架要便宜2/3的价格.4、强度高、韧性好，无支柱,单根骨架（直径4cm+8cm）能承重600kg。

5、操作简便，规模可大可小，对生产工人文化素质要求不高。技术易保密，一人掌握配方，生产工人干几年也学不会。

6、用途广，该温室大棚骨架可广泛用于蔬菜、育苗、果树、水产等冷棚,温室棚,阳光棚,连栋棚不同建造行业.安阳中原温室工程技术有限公司开发研制的新型渡塑无机复合无支柱大棚骨架机，具有轻质、耐用、防火等功能。适用于多功能大棚、日光温室大棚、蔬菜大棚、在搭建过程中不需要任何支柱，质量优于现有材料。一本机械生产的骨架具有下列优势：

1、该骨架以高强度聚合树脂与综合填充物为主要原料，使此种骨架高强度，韧性好、耐潮、防腐、寿命十年以上。

2、骨架弧度采用“日光温室透光性的优化设计”原理及“数学模式”的制作设计，可在冬季最大限度的吸收阳光，土壤保湿期长，骨架跨度4-15米，脊高2-3.8米，日产2000-6000米，阳光有效照射率75%--85%以上，（地理纬度差异）。3，使用该骨架，大棚内不需任何支柱，一改传统手耕揪翻的历史，可使用拖拉机，牲蓄犁耕，减轻了劳动强度，可增加管理的数量。

4，本机械生产时无需要任何模具，所产骨架的长度、弧度、弯度、粗细可任意调整，可根据用户需要、生产圆形、椭圆形等规格的骨架。二资金投入：

1、机械成套设备培训技术配方等（1.2—2.38万元）。

2、流动资金一万元左右（视生产规模）。

3、生产条件，生产车间占地面积100--200平方，视生产规模而定，3--5人即可生产，电源380V或220V均可.市场前景好，效益可观。总上所述该机械确实是生产大棚骨架的理想设备，非常适用于社会需要，市场占绝对优势，产品问世后得到了许多专家和菜农的好评。我单位受农业部门委托．．经过数十次的试验．研制成功了“多功能无支柱大棚支架技术及配套设备大棚支架机”。并已通过了有关技术监督部门的检验、鉴定。利用该机械生产的产品．相当于竹、木的价格，强于钢架质量，坚固耐用，寿命更长．能达10-15年之久．具有很高的推广价值，市场前景无限。我公司实力雄厚，机械设备齐全，欢迎您来本单位实地考察，并希望您提出宝贵意见和建议。

中原温室工程技术有限公司主营无支柱大棚骨架机多功能大棚，日光温室大棚骨架机，蔬菜大棚采用原料为无机复合材料，具有轻质、耐用、防火等功能。在搭建过程中不需要任何支柱，质量优于现有材料。

二、目前大棚支架应用中的几个问题：

1、全国各地的塑料大棚支架多采用竹木结构或钢架结构，但在大棚特定的高温、高湿的环境中易受腐蚀，严重影响了使用寿命，通常2--3年需要更换一次，加上钢材价格不断上涨，严重增加了塑料大棚的建造成本，并且费工费时。

2、由于大棚支架制作的随意性，中间需要多根支柱支撑，严重影响了大棚内的操作，使其不能发挥更大的采光效果。

3、一般支架的制作夹角、坡度；高度等条件不能同当地的地理纬度相匹配，降低了太阳光的利用效果，棚内保温较差，需要夜晚用草帘或火坑加温设施，因而增加了人力和财力能源配套的投入费用。

三、本机械生产的骨架具有下列优势：

1、该骨架以高强度聚合树脂与综合填充物为主要原料，使此种骨架高强度，韧性好、耐潮、防腐、寿命十年以上。

2、骨架弧度采用“日光温室透光性的优化设计”原理及“数学模式”的制作设计，可在冬季最大限度的吸收阳光，土壤保湿期长，骨架跨度4-15米，脊高2.0-3.8米，日产2000-6000米，阳光有效照射率75%--85%以上，（地理纬度差异）。3，使用该骨架，大棚内不需任何支柱，一改传统手耕揪翻的历史，可使用拖拉机，牲蓄犁耕，减轻了劳动强度，可增加管理的数量。4，本机械生产时无需要任何模具，所产骨架的长度、弧度、弯度、粗细可任意调整，可根据用户需要、生产圆形、椭圆形等规格的骨架。

四、资金投入：

1、机械成套设备培训技术配方等（1.2—2.38万元）。

2、流动资金一万元左右（视生产规模）。

3、生产条件，生产车间占地面积200--300平方，长25--50米，宽6--8米视生产规模而定（也可用生产的棚杆搭建厂房），生产工人3--5人，电源380伏或220伏均可，两个电机耗电共计1.5伏，日用水约1吨。如果当地市场前景好，效益可观。总上所述该机械确实是生产大棚骨架的理想设备，非常适用于社会需要，市场占绝对优势，产品问世后得到了许多专家和菜农的好评。我单位受农业部门委托．与北京多家高等院校台作．经过数十次的试验．研制成功了“多功能无支柱大棚支架技术及配套设备大棚支架机”。并已通过了有关技术监督部门的检验、鉴定。利用该机械生产的产品．低于竹、木的价格，强于钢架质量，坚固耐用，寿命更长．能达10-15年之久．具有很高的推广价值，市场前景无限

安阳市中原温室工程技术有限公司是一家集高科技产品研发、制造及推广为一体的大型现代化企业。安阳中原温室工程公司新型钢管镀塑大棚骨架表面光滑如镜，不生锈、耐腐蚀、导热系数小。

安阳温室新型钢管镀塑大棚骨架特点: 1.体轻质坚固耐用，使用寿命15年以上。2.安装拆卸方便，锯、刨、钉、钻均可。3.造价低，每亩成本4000元。

4.跨度4—12米中间无需支柱，适合机械化操作。5.弧度采用“日光温室透光性优化设计，充分吸收太阳光。

6.强度高、韧性好，单根 5—6米，每亩成本约2000元 7—8米，每亩成本约3000元 9—10米，每亩成本约3600元 11—12米，每亩成本约4200元

8米的日光温室，每亩成本约6500元左右。7.用途广，该支架可广泛用于蔬菜、育苗、果树、水产、食用菌支架（直径4cm）能承重400kg。公司研发的”超强镀塑大棚骨架机,”功能独特,技术先进,自动化程度高,且高效环保高强高韧性具有极强的耐压性和弹性。高耐腐蚀性产品表面自然形成一种坚韧的防护膜，即刻成型永不脱落，用来阻止酸碱溶液的腐蚀。

建造方式灵活采光好支架弧度采用日光温室透光性优化设计原理的数学模式设计与制作，可在冬季最大限度吸收阳光，土壤保温期长，棚内温度高，阳光有效透过率达百分之八十五以上。表面光滑，导热系数小，不毁膜，不染膜，颜色可任意调配。

使用寿命长经测定，在零下80度至100度之间热胀冷缩范围很小，几乎可以忽略，急冷急热不变形，设计寿命10-15年。

现我公司面向全国诚寻代理与合作。并承接大型大棚建造工程。欢迎有意者到我单位实地考察。

安阳中原温室工程技术有限公司是河南省安阳市的一家集农业产品研发，咨询，制造及推广服务的现代化农业科研单位，并经过多年的研究和实践，试验，成功开发了一种：“钢塑腹膜大棚骨架生产线”，填补了国内一项空白，得到了专家和农业部门的高度赞赏，认可。

利用该设备和先进技术配方，在普通钢管的外壁热镀上一层0.5——1.0mm厚的特种橡胶塑料，（该材质具有防水，防锈，防老化，防烫，防紫外线照射等几大特点），成本仅是镀锌管的一半，且永不生锈，寿命可达20年之久。特点一：可回收再利用，可收回投资的三分之一。

特点二：运输安装方便，通过折弯机，棚的高度，弧度，肩高，角度可任意弯曲。特点三：投资小，办厂规模可大可小，厂房200平米即可，原料县级以上城市均有。特点四：生产效率高，根据棚的跨度，壁厚可任意调整，2人单班生产5000米。特点五：成本低，根据棚的跨度大、小不同。

5—6米，每亩成本约2000元

7—8米，每亩成本约3000元

9—10米，每亩成本约3600元

11—12米，每亩成本约4200元

8米的日光温室，每亩成本约6500元左右。

智能大棚温湿度监测系统的设计开发第6篇

关键词：智能;温湿度;实时监测;数据

中图分类号： TP274.4 文献标识码： A DOI编号： 10.14025/j.cnki.jlny.2016.24.068

1课题研究背景

中国自古就是农业大国，农业生产在国民生产中占据了重要的比重和地位。随着现代科技的不断发展和进步，对生产力水平的要求不断提高，迫切要求中国农业发展走现代化、科技化的道路。在众多的农业生产方式中，温室大棚也成为现代化农业生产比较重要的生产方式之一，所以在科技不断进步的今天对温室大棚生产技术提出了生产和管理过程全自动化的要求。采用电子技术、网络技术等现代化先进技术实现对温室大棚主要环境参数的采集、分析、存储和控制，实现温室大棚农业生产过程自动化，以提高产品质量、生产效率、降低生产成本。

在农业生产中，农作物的生产跟温度、湿度、二氧化碳浓度、土壤的含水量、肥量等息息相关。在我国有些地区已经实现了温室大棚的智能化，对信息的采集也比较精准，但是很多软件部分都是采用客户端和服务器（C/S）系统结构，要对数据进行监测和查询就必须要在电脑上安装客户端后才能对实时数据进行浏览和历史数据进行查询。每次系统的升级都需要重新安装客户端，从而从不同的方面对使用造成了局限。随着网络技术的不断发展，越来越多的管理软件开始使用浏览器和服务器（B/S）体系结构型模式，用户只要通过浏览器就可以进行管理，用户不仅仅可以在电脑上进行操作，随着移动设备的不断普及，用户也可以通过移动设备进行操作，从而提高了使用的灵活性。浏览器和服务器（B/S）体系结构型模式使软件系统的改进和升级更便捷，只需更新服务器端的软件就可以，这减轻了异地用户系统维护与升级的成本。所以智能大棚温湿度监测系统也从传统的C/S模式发展到目前B/S模式。

2课题研究的意义

传统的农业环境参数的测控手段大多采用人工检测和手工式操作，不可避免地存在着很多问题：比如劳动强度大、测控实时性差、效率低、成本高、精度低等，不但需要大量的劳动力，而且对信息的整合和分析也都不是十分准确，往往因为错误的信息，导致用了错误的方法，使问题没有得到解决，错过了最佳防治时间，最终导致经济损失。所以获取精确的信息，帮助大棚的管理者精确的获取大棚内的各项信息，并根据系统得到的信息进行合理的调度资源，及时准确的解决在生产中的问题，提高工作效率等，是本系统的主要目的。采用客户端和服务器（B/S）系统结构，提高了系统使用的灵活性。

3课题研究思路

该智能大棚温湿度监测系统采用JavaWeb技术，使用Spring ，Struts2，Hibernate 三大框架整合实现B/S模式开发。在开发工具上选择使用MyEclipse10，数据库选用开源的MySQL5.0。在系统开发过程中使用JavaScript和JQuery实现动态效果的展现和数据的基础校验。使用CSS+DIV技术完成页面布局，所有页面统一布局。为提高系统的开发效率，使系统具有很好的可扩展性，采用五层结构设计（视图、缓冲、数据共享、数据库、监测），降低系统的耦合度，提高系统的可维护性。

智能大棚温湿度监测系统应满足以下几个目标：

界面设计友好：界面设计样式统一，功能操作简单，界面简单美观，可视化效果好，界面中颜色搭配合理。

高易用性：由于采用B/S结构实现，用户没有客户端的限制，只要通过浏览器就可以实时进行操作，随着移动设备的普及，更加提高了该系统的易用性和灵活性。

高可靠性：智能大棚温湿度监测系统的节点映射文件是在XML文件中进行配置，未在数据库中进行动态配置，所以该系统可在没有数据库的情况下继续使用，即使在运行中数据库出现问题，也不会影响到实时数据的监测。

可维护性：由于节点监测映射文件可动态加载，在需要添加新的监测节点时，不需要关闭服务器进行添加映射信息，只要在浏览器上操作即可以完成新节点映射文件的添加。

4 智能大棚温湿度监测系统的分析

4.1 监测数据特性分析

智能大棚温湿度监测系统和以往的普通B/S结构的系统有所不同，智能大棚温湿度监测系统对实时数据的要求要比普通系统数据高的多，在实时监测时，要进尽可能的保证数据的实时性，在用户进行监测时，要保证每一条数据都要经过浏览器显示给用户。所以对数据的实时性和完整性要求很高[3]。

4.2监测的基本过程

一是数据获取和数据发送。智能大棚温湿度监测系统的基础数据是通过在大棚中的传感器进行收集，然后在通过智能芯片对收集的数据进行处理，最后在通过网关将数据发送到指定的服务器上。

二是服务器端数据的处理过程。当服务器接收到实时数据后，将数据进行唯一标记，然后将数据放到实时数据池中，等待用户通过浏览器获取实时数据。当用户发起实数据请求时，服务器到实时数据池查找匹配数据进行响应。

三是监测数据的基本过程图，如图1所示：

图1 监测数据的基本过程

4.3数据流程分析

根据智能大棚温湿度监测系统对实时数据的要求，在有用户启动监测功能时，保证数据的实时性的同时，还要保证每一条数据都能到达用户监测端。所以基础数据是通过在大棚中的传感器进行收集，然后在通过智能芯片对收集的数据进行处理，最后在通过网关将数据发送到指定的服务器上。

在服务器上对接收的数据进行分流操作。数据到达服务器中，根据节点映射信息对接收的信息进行处理，然后进行数据分流操作，一边将数据存入数据库，一边将接收到的实时数据放入实时数据池中。

在用户对监测数据发出请求时，如果是实时数据，服务器将直接到实时数据池中获取与之匹配的数据信息进行响应，如果是历史数据，服务器将根据历史数据的获取条件到数据库中进行历史数据查询操作并响应查询到的数据信息。

4.4 功能分析

4.4.1 监测功能根据智能大棚温湿度监测系统对数据的实时性的要求，该系统内集成了对大棚内的数据可进行实时监测功能。

4.4.2 历史数据查询在实际生产中经常需要对历史数据进行分析和整理，有时会针对某一时间段的某些数据进行分析，得出一些结论，然后对大棚中的作物采取一些预防或救治措施。所以要在该系统中添加历史数据查询功能。

4.4.3 监测节点映射信息添加、查询和删除该智能大棚温湿度监测系统是一个在一台服务器上监测多个节点信息的系统，所以在使用中会有节点信息的添加、查看和删除等操作，在实际生产中不能通过修改原码的方法添加和删除节点映射信息，所以必须要在系统功能上实现节点映射信息的添加和删除功能。

4.4.4 用户管理该智能大棚温湿度监测系统对于用户的划分比较简单，分为超级用户和普通用户，超级用户有监测、历史数据查询、用户管理、监测节点的查询、添加和删除权限，而普通用户则只有监测和历史数据查询功能的权限。

5 结语

该智能大棚温湿度监测系统避免了由传统的农业环境参数的测控手段大多采用人工检测和手工式操作导致的问题，帮助大棚的管理者精确地获取大棚内的各项信息，并根据系统得到的信息进行合理的调度资源，及时准确地解决在生产中的问题，提高工作效率。

参考文献

[1]秦久明.Web服务推送技术的研究与实现[J].福建电脑，2012，（12）：2-4.

[2]刘犇，王猛.基于服务器推送技术的Web数据实时更新[J].电脑开发与应用.2011，（06）：1-3.

[3]Holdener.A.T.Ajax：The Definitive Guide[M].USA：OReilly Media，Inc，2008：2-4.

[4]劳里亚特.深入Ajax：架构与最佳实践[M].北京：人民邮电出版社，2009：63-72.

[5]霍斯特曼·科内尔.Java核心技术卷I 基础知识[M].北京：机械工业出版社，2012：5-8.

大棚环境监测第7篇

温室大棚是农业的重要组成部分,是解决菜篮子工程的重要项目之一,正朝着自动化和智能化的方向发展。农作物对生长环境中的温度、湿度以及光照都特别敏感,一旦温室大棚里的这些环境指标控制不好就很容易导致作物减产,甚至病变死亡的情况。同时,长期以来温室大棚依靠人工管理,还存在效率低、生产成本高、消耗人力资源等缺点。伴随着信息技术的推广,依托计算机和通信科学的智能化管理势在必行。为实现温室大棚的信息化管理,采用C/S架构设计了远程环境监测系统,客户端能将远程温室大棚里的实时环境信息通过计算机网络传输到监控中心,监控中心的软件能够对这些数据进行处理、显示、分析和统计等工作。

1 系统总体设计

网络化温室大棚环境监测系统采用C/S架构设计,由多个环境监测点和监控中心组成。系统总体结构如图1所示。

环境监测点主要负责通过传感器获取温室大棚内的温度、湿度和光强信息,并将这些数据传送到监控中心;监控中心主要负责接收温度采集终端返回来的数据包,对数据包进行解包、处理、分析、显示和数据备份等功能。采用VC++6.0平台设计的监控软件具有动态曲线显示、系统设置、网络连接和历史查询等功能,该系统能为研究农作物的生长提供强有力的数据支持。

2 环境监测终端硬件设计

环境监测点硬件主要包括嵌入式处理器LPC2129、网络控制器W5100、温湿度传感器SHT11、光强传感器TSL2561以及报警单元等模块组成。硬件结构如图2所示。

2.1 处理器LPC2129

LPC2129是基于一个支持实时仿真和跟踪的16/32位ARM7 TDMI-S的微处理器,其结构是基于精简指令集计算机原理设计的,采用流水线技术,处理和存储系统的所有部分都可连续工作,可实现高达60MHz工作频率,工作电压为3.3 V,内核工作电压仅为1.8V,大大降低了芯片的功耗。并带有256k字节嵌入的高速Flash存储器,128位宽度的存储器接口和独特的加速结构使32位代码能够在最大时钟速率下运行,多达9个外部中断,多个32位定时器、4路10位ADC;具有2个16C550工业标准UART、400 k Hz高速I2C接口和2个SPI接口[2]。

LPC2129微处理器作为系统的核心,主要配合其他模块实现对温度、湿度、光强的采集、网络数据通信和报警等工作。

2.2 网络控制器W5100

W5100是一款多功能的单片网络接口芯片,内部集成有10/100M以太网控制器。由于W5100内部集成了全硬件的、且经过多年验证的TCP/IP协议栈、以太网介质传输层MAC和物理层PHY,支持TCP、UDP、IPv4,ICMP、ARP、IGMP和PPPo E。同时W5100内部还集成有16KB存储器用于数据传输。使用W5100不需要考虑以太网的控制,只需要进行简单的端口Socket编程,所以在使用W5100的时候,可以在没有操作系统的平台上实现Internet连接。主要应用于高集成、高稳定、高性能和低成本的嵌入式系统中。

LPC2129与W5100连接非常简单,就像访问外部存储器一样。W5100提供了3种接口方式:直接并行总线、间接并行总线和SPI总线。系统采用的是SPI接线方式,这种方式简单,只需通过处理器的SPI接口向W5100发送各种指令即可。

2.3 温湿度传感器

温湿度传感器SHT11将温度感测、湿度感测、信号变换、A/D转换和加热器等功能集成到一个芯片上,两个敏感元件分别将湿度和温度转换成电信号,该电信号首先进入微弱信号放大器进行放大,然后进入一个14位的A/D转换器,最后经过二线串行数字接口SCK和DATA输出数字信号,支持CRC传输校验,传输可靠性高。内部结构如图3所示。出厂前,都会在恒湿或恒温环境巾进行校准,校准系数存储在校准寄存器中,在测量过程中,校准系数会自动校准来自传感器的信号;相对湿度测量范围为0%~100%,精度为±3.5%;温度测量范围为-40~+120℃,精度为±0.5℃,有测量精度高、响应速度快、接口简单、低功耗等优点。

处理器LPC2129的SCk和DATA接口直接与SHT11对应相接,就可获得传感器的温度和湿度信息,利用降低分辨率的方法提高测量速率,减小芯片的功耗,当测量和通信结束后,其自动转入低功耗模式。

2.4 光强传感器

TSL2561是TAOS公司推出的第二代光强数字转换芯片,用于将光照强度转换成数字信号输出,具有直接与I2C衔接的接口,具有高速、低功耗、宽量程、可编程灵活配置等优点。TSL2561内部连接一个光敏二极管(通道0)和一个红外响应光敏二极管(通道1)。这个集成电路具有提供20位动态范围内近适光响应的能力。两个集成的积分式A/D转换器,可将光敏电流转换成一个数字输出,并存入芯片内部通道0和通道1各自的寄存器中,数字输出表示测量每一个通道的光强。

微处理器LPC2129可直接通过I2C总线协议访问TSL2561,只需将该总线的时钟线和数据线直接与TSL2561的I2C总线的SCL和SDA线分别相连即可工作,读写其内部的16个寄存器的来实现对TSL2561的控制。

3 软件设计

环境监测客户端开机后首先进行初始化,然后主动与监测中心的服务端建立TCP网络连接。网络连接成功后,获取环境参数数据,依次分别获取温度、湿度和光强传感器的输出值,再将这些数据与系统内预设的环境参数范围作比较,如果某些参数超出设定的范围就发出报警信号,让工作人员及时调整温室大棚内的对应环境参数,之后将这些数据打包并发送至监控中心的服务端,数据发送成功后将继续进入循环;如果数据发送失败,则需要重新初始化程序,直到与服务端建立连接TCP连接后为止。软件流程图如图4所示。

4 测试结果分析

在windows操作系统环境下,利用VC++6.0编写温室大棚监控软件,监控软件主要由温度、湿度和光强度三个模块组成的。TCPServer控件作为服务器建立与各温室大棚环境监测客户端TCP连接,将来自各监测终端数据包经过分析处理,通过Teechart控件绘制动态曲线直观显示出来。监控软件具有系统设置、网络连接、历史数据再现、数据统计等功能。通过温室大棚里的温度数据进行测试,采集到的数据曲线如图5所示。

曲线历史数据在2010-09-15日00:00~2010-09-18日16:38:37的历史值。对实验结果分析:在夜晚的时候温室大棚内的温度会有明显的降低,到早上10点左右温度又有明显的上升,一般在下午2点左右温度达到最高。根据农作物对温度的影响就可以采取有效措施,控制温度在一定的范围之内。

5 结论

系统可以24小时实时感知温室大棚内的温度、空气湿度和光照等信息,并通过计算机网络发送到监控中心,从而摆脱了管理温室大棚监测环境参数在地理位置上的局限性。该系统经过测试,工作稳定、监测数据准确可靠,对具有一定规模的种植企业来说,能极大的降低劳动力成本,为研究农作物的生长提供强有力的数据支持,进而改变温室大棚内部的环境适应作物更好生长。

摘要：温室大棚正朝着自动化和智能化的方向发展。设计了基于W5100的网络化温室大棚环境监测系统,系统由环境参数采集端和监控中心两部分组成,采集终端以处理器LPC2129为控制核心,负责采集温室大棚内的环境信息,通过与监控中心服务端建立TCP网络连接,把监测到的数据传送到监控中心的PC机上进行显示,并备份到数据库Access2003里进行历史数据查询和统计分析,从而摆脱了管理温室大棚监测在地理位置上的局限性。实验结果表明,利用VC++6.0开发的温度监测软件功能强大,能够实时动态的显示曲线、数据备份、系统设置、网络连接和数据统计分析等功能,为研究农作物的生长提供强有力的数据支持。

关键词：处理器LPC2129,网络控制器W5100,环境监测,VC++6.0编程

参考文献

[1]薛玲,孙曼,张志会.基于单片机AT89S51的温湿度控制仪[J].化工自动化及仪表,2010,37(7):66-69.

[2]刘洁,王祖麟,朱顺利.基于LPC2138的小型足球机器人控制系统设计[J].制造业自动化2008,30(3):40-41.

[3]陈德海,梁毓明.低功耗温室无线测量节点的设计[J].自动化仪表,2010,31(5):65-68.

[4]杨明慧,杨鹏,史旺旺.基于TSL2561的无线光强传感器节点设计[J].单片机与嵌入式系统应用,2010(6):38-40.

大棚环境监测第8篇

目前农业生产仍然以传统生产模式为主, 传统大棚只能凭经验灌溉放风拉关遮阳网。同时传统的农业生产模式无法监测大棚里的环境信息, 不能科学有效地促进作物的产量、品质和调节生长周期。本文提出了一种基于WIFI技术的农业大棚环境实时监测系统设计实现方案, 通过WIFI技术无线传输农业大棚的环境信息和视频到用户端, 解决了农业传统生产模式存在的一些问题。

2 系统总体设计 (System design)

WIFI是一种目前得到广泛应用的短距离无线通信技术, 具有成本低、不需布线等优点, 可随机接入因特网是一种比较理想的大棚环境监测解决方案[1]。系统将环境信息和视频通过网络发送到电脑终端, 系统为了避免布网线采用了WIFI技术, 系统采用刷了Open Wrt系统的3G路由器作为无线传输模块。Open Wrt系统自带了MJPG-streamer软件和Ser2net软件, MJPG-streamer软件传输摄像头采集的视频实现视频监控的作用, Ser2net软件实现网络数据和串口数据互相转换。3G路由器在无遮挡的情况下有效传输距离为150m, 能够满足近距离的数据传输, 如需增大传输距离需增加外置大功率天线[2]。

系统通过STM32F103C8T6微控制器和传感器监测大棚里面的影响作物生长的环境因素:环境温湿度、光照、CO2浓度、土壤湿度, 微控制器通过串口将这些环境信息通过3G路由器发送出去。刷了Open Wrt系统的3G路由器支持UVC格式的USB摄像头, 3G路由器将USB摄像头采集到的视频发送出去。电脑终端装有大功率的无线路由器, 同时电脑终端装有上位机软件来实时地显示3G路由器发送过来的视频和环境信息[3]。

3 系统硬件设计 (Hardware design)

3.1 微控制器最小系统的设计

STM32F103C8T6是意法半导体推出STM32增强型系列微控制器, STM32是Cortex-M3内核32位ARM, STM32具有高速度、高性能、低功耗、低成本等优点。STM32内部集成了ADC、I2C、SPI等外设资源, 现在占据工业控制领域很大的市场。

3.2 传感器电路设计

温湿度传感器采用AM2301, AM2301工作电压是3.3—5.5V, 供电采用3.3V, AM2301的DATA引脚用于STM32F103C8T6微控制器与AW2301之间的通讯和同步;光照传感器采用TSL2561, TSL2561是TAOS公司推出的一种高速、低功耗、宽量程、可编程灵活配置的光强度数字转换芯片。TSL2561工作电压是2.7—3.5V, 供电采用3.3V, TSL2561具有I2C和SMBus接口, 本设计使用I2C接口, TSL2561的I2C接口接到微控制器的I2C_1接口;土壤湿度传感器采用MP-508B土壤湿度传感器, 土壤湿度传感器的工作电压是7—15V, 供电采用12V, 土壤湿度传感器的测量范围是0%—100%, 信号输出是0—1V, 信号输出接微控制器的ADC_IN1引脚。CO2浓度传感器采用CDT-500系列农业防护型CO2变送器, CO2变送器的工作电压是12—24V, 供电采用12V, CO2变送器的测量范围是0—5000ppm, 信号输出是4—20m A的模拟量输出, 信号输出经过I/U转换送给微控制器的ADC_IN2引脚。

4 下位机的软件设计 (The microcontroller software design)

为了降低系统整体功耗和优化微控制器程序, 微控制器通过定时器定时20分钟采集环境温湿度、光照、土壤湿度、CO2浓度等数据并通过微控制器串口发送给3G路由器的串口, 20分钟发送一次环境信息数据完全可以满足农业大棚环境信息数据实时更新的要求。

4.1 AM2301软件设计原理

微处理器与AM2301之间采用单总线数据格式通信, 一次通讯时间5ms左右, 具体格式在下面说明, 一次数据传输为40位, 高位先出。

数据格式:40bit数据=16bit湿度数据+16bit温度数据+8bit校验和微控制器发送一次开始信号后, AM2301从低功耗模式转换到高速模式, 等待主机开始信号结束后, AM2301发送响应信号, 送出40bit的数据, 并触发一次信号采集。

4.2 TSL2561软件设计原理

TSL2561其内部连接一个光敏二极管 (通道0) 和一个红外响应光敏二极管 (通道1) 。TSL2561内部集成两个积分式A/D转换器, 可将光敏电流转换成一个数字量, 并存入TSL2561芯片内部通道0和通道1各自的寄存器中。微控制器则通过I2C总线协议对其内部的寄存器的读写来实现对TSL2561的控制。数字量表示测量每一个通道的光强, 可以是微处理器的输入。当积分式A/D转换器转换完成后, 能够从通道0寄存器和通道1寄存器读取相应的值CH0和CH1, 但是要以Lux (流明) 为单位, 还要根据CH0和CH1进行计算。

4.3 STM32的ADC软件设计原理

STM32F103C8T6有两路12位逐次比较型ADC, 本设计ADC的参考电压采用电源电压。STM32F103C8T6的ADC1的通道1在PA1上, ADC2的通道2在PA2上, 所以PA1和PA2的I/O口模式要配置成模拟输入模式。使用PA1和PA2作为ADC输入口需要的软件配置的过程: (1) 开启PA口时钟和ADC时钟, 配置PA1和PA2口配置成模拟量输入模式。 (2) 复位ADC, 配置ADC时钟分频因子。 (3) 初始化ADC参数, 配置ADC工作模式。 (4) 读取ADC值。

4.4 STM32串口软件设计原理和串口通信协议

串口是微控制器的一个重要资源, 串口能够实现多个微控制器的之间的通信并且在微控制器程序调试的过程中有重要的作用。STM32F103C8T6具有三路串口, STM32F103C8T6使用USART1和3G路由器模块通信。STM32使用串口USART1需要软件配置的过程: (1) 开启PA口和USART1时钟。 (2) GPIO端口模式设置:PA9配置成复用推挽使出模式, PA10配置成浮空输入模式。 (3) 复位USART1, 初始化USART1参数。 (4) 开启中断并且初始化NVIC。 (5) 使能USART1。 (6) 编写中断处理函数。

为了优化软件和串口通信的可靠性, 让串口一次发送的环境信息数据按照协议组成一帧数据。协议的起始标志位是$。光照度和CO2浓度分别用16位二进制数表示, 高位在前。土壤湿度和环境温湿度分别用16位二进制数表示, 高位在前, 高8位表示整数, 低八位表示小数。最后8位表示校验位, 系统采用CRC8校验。

5 系统测试 (System test)

为了验证系统能够正常工作, 通过上位机调试软件接受WIFI发过来的环境信息。如图5所示, 这说明下位机可以正常工作。

6 结论 (Conclusion)

本系统不仅能无线传输作物生长的必要环境信息也能传输了作物生长状况的视频到电脑终端, 系统利于用户科学地管理大棚。基于WIFI技术的农业大棚环境实时监测系统不仅减少了人力物力的浪费而且提高了农作物的经济效益。

参考文献

[1]汤莉莉, 等.基于Cortex-M3微控制器的Wi Fi物联网小车的设计[J].无线电工程, 2014, 44 (4) :58-61.

[2]张传真, 张莉, 江建军.Android平台无线视频监控小车的设计[J].电子测量技术, 2013, 36 (10) :19-22.

寒地塑料大棚环境信息采集终端设计第9篇

对环境信息 ( 如空气温湿度、土壤温湿度、光照强度等) 的准确采集是温室、大棚高产的必要条件。温室采用性能优良的环境采集终端能创造出适合作物生长的温室生态环境 ( 该环境是按照不同作物生长的要求进行专家优化后制定的) , 以达到增产、增效及规模化生产的目地[1 - 3]。

由于黑龙江地处寒地, 且农村经济相对比较落后、电力基础设施不完善, 传统的大型温室智能控制系统投入成本过高, 安装复杂, 非专业人员无法操作等[4 - 6], 现阶段黑龙江地区乃至中国的农村和农场还是以塑料大棚和日光温室为主[7]。

针对以上情况, 设计了寒地塑料大棚环境信息采集终端。该终端符合设施农业适用性的标准[8], 可对终端的功能进行扩展从而应付各种复杂环境。该终端的优点是测量精度高、操作简单、便于携带及可现场直读等[9 - 10]。

1 终端硬件的设计

由图1 可知, 终端的硬件设计主要有LCD触摸屏接口、键盘、USB接口、电源模块和传感器组模块等。核心板控制整个终端的运转。

核心板是在Mini2440 开发板上集成研制的, 采用Samsung S3C2440 为微处理器, 内核供电为1. 8V, 主频为203MHz, 具有MMU单元、时钟控制器、SD卡控制器、A /D控制器等众多外围接口, 非常适合于低功耗、低成本便携式的设备。

由于系统数据采集总类多、采集量大, ARM自身的存储容量达不到数据存储的要求。这就需要把SD卡模块加入终端, 既可以存储该终端采集的数据, 又可以通过中间控制器将存储数据传送到上位机。

为了操作方便, 设计用触摸屏代替鼠标和按键, 使用LCD触摸屏可以根据触点的位置来定位选择信息输入。设计核心板的LCD接口是个41Pin /0. 5mm间距的白色座, 其中包含了常见LCD所用的大部分控制信号 ( 行场扫描、时钟和使能等) 和完整的RGB数据信号; 为了方便试验, 还引出了PWM输出 ( GPB1 可通过寄存器配置为PWM) 和复位信号 ( nRESET) 。其中, LCD_PWR是背光控制信号。

为方便信息输入, 设计了辅助键盘。键盘按照构造可以分为线性键盘和矩阵键盘, 由于线性键盘需要处理器大量的GPIO口, 所以终端的键盘采用矩阵键盘。设计的辅助键盘利用了储存总线扩展的I /O口, 它通过双向收发器和3 - 8 译码器与处理器的数据总线和地址总线连接, 如图2 所示。双向收发器将小键盘电路连接到处理器的数据总线, 3 - 8 译码器连接着地址总线和异步静态储存器的片选信号n CS2 ( 在图中表示为SA - CS2#) , 其输出充当双向收发器的使能信号, 由KEY - CS#表示[12]。

1) 电源模块 ( 见表1 ) 为微处理器、存储器、LCD触摸屏和传感器组等模块供电。终端的移动电源为可充电USB型锂电池, 通过终端的USB接口为终端供电, 克服了传统采集终端电源与终端不能分开的问题, 可以正常或者在任何具有USB接口设备上充电, 既提高了终端的灵活性又防止充电过程对终端电元件的损耗。

设计的传感器组有采集空气温湿度、土壤温湿度、CO2浓度和光照强度等传感器。传感器的选用考虑到设计成本以及设备体积, 所以选用价格低廉、体积小的传感器。具体包括: AM2302 数字型空气温湿度传感器; 土壤温湿度传感器; 由DS18B20 温度传感器和TDR- 3 型土壤水分传感器[13]组成; MG811 型CO2气体传感器和on9658 型光照传感器。所用传感器无论从精度性、耐用性和测试范围上完全可以满足环境信息采集的要求。

2 终端系统软件运行模式

终端的程序开发必须先建立开发环境ADS ( ARM Developer Suite ) , 它是ARM公司推出的新一代ARM集成开发环境, 主要由编译器、链接器、符号调试器、armar ( 库函数生成器) 、Code Warrior ( 集成开发环境IDE) 、调试器和C、C + + 库组成[14]。

程序设计选用C语言进行编写, 将控制任务进行分割, 使整个控制任务分解成为若干个子程序; 再根据各模块的独有性质编写相应的优化程序, 使各模块达到最佳的运行效果。

3 试验与终端性能测试

在东北农业大学玻璃温室和塑料大棚基地进行了6 个月的测试, 用终端实地采集了空气温湿度及土壤温湿度等。选择在黑龙江省12 月至次年5 月份的时间段进行试验, 该时间段具有地域气候代表性。抽取2012 年4 月1 日在玻璃连栋温室和塑料大棚采集的环境信息, 如表2 所示。试验结果表明, 终端能够稳定地现场直读和储存数据。

测试序号1 ~ 4 是在连栋温室内, 5 ~ 8 是在塑料大棚内。

4 结论

大棚环境监测第10篇

因此, 本文研究了基于PIC16F877A单片机的蔬菜大棚温湿度监测系统相关技术, 对主控电路进行了改进, 提出了相应的对策和解决方案。

1设计思路

通常情况下, 温室内的温度和湿度对作物的影响巨大。如若要使得这些植物在非本季节处于较佳的生长状态, 就必须严格控制温室内的温湿度。而不同类别的植物, 所需温湿度也不尽相同。严格监测和控制温室内温度和湿度环境参数, 能够有效保障植物时刻处于较佳的生长状态, 有利于提高生产质量和产量。

首先, 本文分析了温室温湿度监测系统基本原理和性能要求, 针对农业生产所使用的普通MCU与PIC系列PIC16F877A进行性能比较, 对优化主控电路做出理论依据, 并提出相应的优化方案和整改对策。然后, 分析了目前农业生产所使用的模拟量传感器和直插式数字传感器进行性能差异, 从非电和电两个方面着手对影响温湿度监测精度及可靠性的原因进行分析, 并在优化的主控电路。最后, 采用了以PIC16F877A对直插数字集成式温湿度传感器DHT11进行循环控制, 达到对蔬菜大棚温湿度实时监控的目的[1]。

2硬件电路设计

本文选用DHT11作为温湿度环境信号监测系统的主要传感器件。DHT11数字温湿度传感器含有已校准数字信号输出, 包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件, 并与一个高性能8位单片机相连, 具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。DHT11传感器的校准系数以程序的形式存在OTP内存中, 传感器内部在检测型号的处理过程中要调用这些校准系数。单线制串行接口, 使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗, 非常适合温室内的温度和湿度环境参数信号监测系统的技术特点[2]。

本设计利用DHT11直插式数字温湿度传感器对蔬菜大棚温湿度进行实时监测, 并把实测温湿度值实时显示在LCD1602上, 可以通过键盘设定温湿度极限值, 如果实测温湿度超过设定极限值, 则进行LED或者蜂鸣器报警操作。

基于PIC16F877A单片机的蔬菜大棚温湿度监测系统主控电路如图1所示, 监测过程大体如下:当产品上电时, PIC16F877A与DHT11传感器通讯, 当PIC做好数据接收准备时, DHT11通过单总线将数据发到至PIC, 最后再由PIC将处理过的检测数据发送至LCD1062进行显示, 从而达到蔬菜大棚温湿度的实时检测。在此基础上, 用户可以通过按键输入温湿度极限值, 对温湿度报警值进行设定, 之后以达到峰值超标自动报警的目的。

3主函数初始化和外部中断流程图设计

我们对需要的特殊寄存器进行初始化后, 使其进入while循环, 等待外部中断。

(1) 初始化

初始化函数包括了系统初始化函数sys init () ;, LCD初始化函数lcd_init () ;等。系统初始化函数主要是对外部中断的I/O口, 和使能端进行设置[3]。LCD初始化函数lcd_init () ;主要是多LCD的I/O口进行方向设置, LCD指令输入等操作。如图2所示, 对主函数进行初始化设计。

初始化过程 (复位过程)

1) 延时15ms

2) 写指令38H (不检测忙信号)

3) 延时5ms

4) 写指令38H (不检测忙信号)

5) 延时5ms

6) 写指令38H (不检测忙信号)

7) (以后每次写指令、读/写数据操作之前均需检测忙信号)

8) 写指令38H:显示模式设置

9) 写指令08H:显示关闭

10) 写指令01H:显示清屏

11) 写指令06H:显示光标移动设置

12) 写指令0CH:显示开及光标设置

本设计运用了.h, 将LCD1602的初始化程序模块化, 这样便于整体程序设计的模块化操作, LCD1602原函数代码如下所示:

(2) 外部中断

在本文中外部中断主要有两大部分, 第一部分是主要是由键盘来实施操作, 其目的是在温湿度检测的同时能够实现温湿度极限值的设定。第二部分是有程序内部的数据判断来实施中断, 其主要目的在于所采集到的温湿度当前值是否超过所设定的极限值, 如果超过, 以此来做出报警动作, 反之中断不进行任何操作。

第一部分, 即键盘设定极限值的操作中断源代码如下:

第二部分, 即做出报警操作的中断源代码如下:

如图3所示, 本文对中断入口和外部信号进行了设置, 使得设计的主控电路能够更好的响应其他优先级更高的事件, 从而完成了外部中断流程的设计。

从上述设计的主控电路来看, 本文在对传统主控程序进行分析后, 才给出基于PIC16F877A的温湿度监测系统主控程序的设计, 并设计主要模块的流程图。不难看出, 通过PIC单片机设计监测系统的主控电路, 能够使得整个监测系统的主要部分实现模块化设计, 这将有利于系统将来的升级改造, 并降低了整个程序复杂度, 使程序设计、调试和维护等操作简单化。从而使得整个监测系统相对与传统的监测系统而言, 能够体现出智能化、数字化的特点。

参考文献

[1]孙安青.PIC单片机实用C语言程序设计与典型实例[M].北京.中国电力出版社, 2008:21-31.

[2]倪天龙.单总线传感器DHT11在温湿度测控中的应用[J].北京:单片基于嵌入式系统应用, 2010 (06) .

大棚环境监测第11篇

关键词：温室大棚；LabVIEW；GSM；远程监控

中图分类号： TP277.2文献标志码： A文章编号：1002-1302（2015）01-0393-03

收稿日期：2014-06-23

基金项目：云南省教育厅科研基金（编号：2011C038）。

作者简介：侯波（1971—），男，云南昭通人，硕士，讲师，主要从事嵌入式技术和人工智能系统研究。E-mail：303148082@qq.com。近年来，农业温室大棚种植丰富了人们的餐桌，对提高人们生活水平起到了重要作用，并迅速得到推广应用。温度、湿度、光照度、二氧化碳浓度等因子影响温室大棚农作物的生产和产量。在传统农业生产过程中，这些影响因子主要靠人力和经验等来检验，难以达到科学合理的种植要求，而且分散的大棚温室环境也给管理带来了极大的不便，严重制约了温室大棚的发展。本研究针对目前农业大棚发展的趋势，提出了1种基于LabVIEW和GSM网络的温室大棚环境远程监控系统，以期为提高作物产量、节约生产成本提供技术支撑。

1系统组成

该系统由硬件部分和软件部分组成，系统结构见图1。

2系统硬件组成

2.1数据采集卡

根据温室大棚的环境条件，选择美国国家仪器公司生产的PCI-6023E型数据采集卡及其配套的CB-68LP型接线端子板。其主要参数：16位单端接地，8路差分模拟输入通道，最高采样频率200 kHz，8路数字量I/O。采用单端测量方式，4个被测对象的正端分别接入AI0、AI1、AI2 、AI3，负端分别接入与其配套的AI GND端子。6个继电器控制模块分别控制风机设备、供暖设备、喷淋设备、通风窗、LED灯、灌溉设备，分别接入数据采集卡数字输入输出通道P0.0～0.5。

2.2传感器

在温度传感器方面，选用Pt100热电阻检测温度变化，采用三线制接入，通过变送器和电阻转换为1～5 V电压输入到数据采集卡模拟量0通道（AI0和AI GND端子）。图2是Pt100温度传感器接线电路。

湿度传感器模块型号为JYTM-02，其测定结果是相对

湿度。主要技术参数：（5±0.25）V直流电的供电电压，10%～90% 相对湿度范围，0～4 V输出电流。

二氧化碳传感器型号为BS-CO201，主要技术参数：量程0～5 000 μL/L，工作环境湿度0～100%RH，模拟信号线性输出 0～10 V。

光照传感器模块型号为HA2003，量程200～20 000 lx。

2.3GSM模块

GSM模块型号为TC35i[1-4]，主要参数是：工作双频段EGSM900和GSM1800，输入电源电压直流3.3～4.8 V，通过接口连接器和天线连接器分别连接SIM卡读卡器和天线。

3系统软件设计

LabVIEW软件简便易用，以图形编程为方式，包括前面板和程序面板[5-6]。

该系统软件采用模块化设计思想，以LabVIEW、LabSQL、Access软件为核心，主要完成各传感器数据采集和数据库操作，实现对控制继电器动作和GSM网络信息的传输。

3.1数据采集程序

该系统在LabVIEW软件中采用DAQmx函数编程来实现数据采集。该系统要采集4个对象的模拟数据，所以数据采集卡采用单端的4通道模拟测量方式，通过前面的调节按钮来调节采样频率（默认为1 kHz）和设置间隔数据保存时间。采集的数据是1个二维数组的电压值，所以在程序面板中完成对4通道数据的分离，以得到各个物理量的电压值，根据4个电压值进行相应的标度转换，并输入到显示控件里面和4个参数的全局变量，以便其他子程序调用。图3是部分数据采集程序框。

3.2数据库系统

LabSQL是一个免费、多数据库、跨平台的LabVIEW数据库访问工具包[7-9]。该系统采用LabSQL实现对Access数据库的操作。在系统配置好LabSQL后，可实现数据添加、查询、删除功能。

以下以数据库删除模块为例，介绍其实现步骤：（1）使用“ADO Connection Create. Vi”工具创建1个“Connetction”对象，然后使用“ADO Connection Open.vi”工具打开名为“dsn_exam”数据记录的数据源；（2）“使用ADO Recordset Create. Vi”工具创建数据记录对象，使用“ADO Recordset open.vi”工具打开1个记录对象，使用SQL查询命令“SELECT*FROM exam where”结合检索内容获得数据库中满足条件的全部记录；（3）利用“ADO Recordset MoveFirst.vi”工具删除检索结果；（4）使用“ADO Recordset Close.vi”工具和“ADO Connection Close.vi”工具断开与数据库的连接。图4是数据库删除程序框。

3.3系统控制模块

温室环境中的4个因子是相互联系的。该系统采用层次分析方法，得到影响农作物生产和产量的温度因子占很大比例，其他3个因子的影响相对比较小。因此该系统采用的较优控制方案是：当环境温度、湿度都明显高于农作物所需环境温度、湿度时，系统同时打开风机、通风设备；当环境温度高、湿度低时，系统打开喷淋设备用于降温，同时也可以增加环境湿度；当环境温度高、光照低时，系统打开LED灯和通风窗即可；当环境温度、湿度低而光照强时，系统打开供暖设备和通风窗，等。共20条控制温室的规则。

nlc202309011120

3.4PC机与GSM短信模块

TC35i型GSM模块通过3种模式控制短信息，分别为Block Mode、基于AT指令的PDU Mode、基于AT指令的Text Mode[10-12]。本研究中传送数据是数字，所以选择基于AT指令的Text Mode模式。本研究中所需的AT指令表主要有 AT+CMGR 用于读取短信息和AT+CMGS用于发送短信息。通过LabVIEW软件编程实现4个环境因子数据的远程传输，

主要步骤是：将测试对象4个因子的全局变量编辑成短信息，通过串行口传送给TC35i型GSM模块，发送给监控中心的计算机或相关管理人员，管理人员也可通过短信业务发送给监控中心。图5是PC机与GSM短信发送或接收模块程序框。

4结语

本研究提出了1种基于LabVIEW和GSM的温室大棚环境远程监控系统的设计方案，经过测试，该系统可以实现温室的远程、集中、智能化管理。该系统费用低、人工界面友好，具有一定的推广性。

参考文献：

[1]刘权，李哲涛，杨国华，等. 基于TC35i短信通信的多功能远程控制终端[J]. 兵工自动化，2012（9）：82-85.

[2]李晓辉，孙康明，卢艳，等. 基于 GSM 技术的汽车防盗系统的设计[J]. 现代电子技术，2008，31（3）：191-193.

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钢架大棚内的环境特点与调控方法第12篇

一、大棚内环境条件

1. 光照

取决于棚外太阳辐射强度、覆盖材料的光学特点和污染程度。新塑料膜的透光率为80%~85%, 被尘泥污染的旧膜透光率常低于40%以下。膜面凝聚水滴, 水滴的漫射作用可使棚内光照减少10%~20%。棚架和压膜线以及高秆蔬菜的架材都会遮光, 在大棚管理上要尽可能避免和排除减弱棚内光照的因素。

2. 温度

(1) 温度变化规律:大棚内气温日变化趋势与露地相同, 但昼夜温差变幅大。白天光照充足, 薄膜密闭棚内温度升高很快, 最高可达40~50℃, 比棚外高20℃以上。阴雨天, 增温效果差, 夜间棚内最低气温一般比棚外高1~3℃。棚内地温比气温稳定, 通常为10~20℃。棚内气温也因位置不同而异, 大棚平面温度分布为中间高、四周低, 因此大棚中部的植株往往比两边的植株高大;大棚上下温度分布, 白天有太阳照射时为顶部高、下部低, 夜间、阴天则相反。

(2) 逆温现象:聚乙烯覆盖的大棚, 冬季有微风晴朗的夜晚, 棚内温度有时会出现比棚外还低的现象。其原因是:夜间棚外气温是高处比低处高, 由于风的扰动, 棚外近地面处可从上层空气中获得热量补充, 而大棚内由于覆盖物的阻挡, 得不到这部分热量;冬天白天阴凉, 土壤贮藏热量少, 加上聚乙烯膜对长波辐射率较高, 保温性略差, 地面有效热辐射大、散热多, 从而造成棚内温度低于棚外的现象。

(3) 温度调控:大棚的温度调控主要通过通风换气和加温来进行。利用揭膜进行通风换气是降低和控制白天棚内气温最常用的方法;采用遮阳材料, 减少大棚的受光量, 也能防止棚内气温过高。

冬天, 为了减少热量损失, 提高气温和土温, 棚膜要尽量盖严。可在大棚四周设置风障, 大棚内设小棚再采用草片、无纺布、泡沫塑料等多层覆盖措施。也可采用加温措施提高温度, 如用电热线提高土温, 有条件地区可以利用工厂余热、地热水或煤炉等提高棚内温度。大棚内置放水袋 (充满水的塑料袋) , 利用水比热大的特点, 白天水袋大量吸收太阳光能, 并转化成热能贮藏起来, 夜间逐渐释放出来, 可提高棚温。

3. 空气湿度的调控

(1) 钢架大棚空气湿度的变化规律:塑料膜封闭性强, 棚内空气与外界空气交换受到阻碍, 土壤蒸发和叶面蒸腾的水汽难以发散。因此, 棚内湿度大, 棚内空气相对湿度随着温度的升高而降低。白天, 大棚通风情况下, 棚内空气相对湿度为70%~80%;阴雨天或灌水后可达90%以上;夜间常为100%。棚内湿空气遇冷后凝结成水膜或水滴附着于薄膜内表面或植株上。

(2) 空气湿度的调控:大棚内空气湿度过大, 不仅直接影响蔬菜的光合作用和对矿质营养的吸收, 而且还有利于病菌孢子的发芽和侵染。因此, 要进行通风换气, 促进棚内高湿空气与外界低湿空气的交换, 从而有效地降低棚内的相对湿度。棚内电热线加温, 也可降低相对湿度。采用滴灌技术, 并结合地膜覆盖栽培, 减少土壤水分蒸发, 可降低空气相对湿度20%左右。

4. 棚内空气成分

由于薄膜覆盖, 棚内空气流动和交换受到限制, 在蔬菜植株高大、枝叶茂盛的情况下, 棚内空气中的二氧化碳浓度变化很剧烈。早上日出之前由于作物呼吸和土壤释放, 棚内二氧化碳含量比棚外含量高2~3倍左右, 随着叶片光合作用的增强, 棚内二氧化碳含量可降至100 m L/k L以下。因此, 日出后就要酌情进行通风换气, 及时补充棚内二氧化碳。另外, 可进行人工二氧化碳施肥, 其含量为800~1 000 m L/k L, 在日出后至通风换气前使用。人工施用二氧化碳, 在冬春季光照弱、温度低的情况下, 增产效果十分显著。

在低温季节, 大棚经常密闭保温, 很容易积累有毒气体, 如氨气、二氧化氮、二氧化硫、乙烯等造成危害。当大棚内氨气含量达5 m L/k L时, 植株叶片前端产生水浸状斑点, 继而变黑枯死;当二氧化氮含量达2.5~3 m L/k L时, 叶片发生不规则的绿白色斑点, 严重时除叶脉外, 全叶都被漂白。氨气和二氧化氮的产生, 主要是由于氮肥使用不当所致。由于薄膜老化可释放出乙烯, 引起植株早衰, 所以过量使用乙烯产品也是原因之一。

为了防止棚内有害气体的积累, 不能使用新鲜厩肥作基肥, 也不能用尚未腐熟的粪肥作追肥;严禁使用碳酸铵作追肥, 用尿素或硫酸铵作追肥时要对水浇施或穴施后及时覆土;肥料用量要适当, 不能过量施用;低温季节也要适当通风, 以便排除有害气体。

5. 土壤湿度和盐分

钢架大棚内土壤湿度分布不均匀。靠近棚架两侧的土壤, 由于棚外水分渗透较多, 加上棚膜上水滴的流淌, 湿度较大。棚中部则比较干燥。春季大棚种植的黄瓜、茄子特别是地膜栽培的, 常因土壤水分不足而严重影响质量。最好能铺设软管滴灌带, 根据实际需要随时施放肥水, 是一项有效的增产措施。由于大棚长期覆盖, 缺少雨水淋洗, 盐分随地下水由下向上移动, 容易引起耕作层土壤盐分过量积累, 造成盐渍化。因此, 要注意适当深耕, 施用有机肥, 避免长期施用含氯离子或硫酸根离子的肥料。追肥宜淡, 最好进行测土施肥。每年要有一定时间不盖膜, 或在夏天只盖遮阳网进行遮阳栽培, 使土壤得到雨水的浇淋。土壤盐渍化严重时, 可采用淹水压盐, 效果很好。

二、钢架大棚夏季遮阳防雨育苗栽培方法

湖州市南浔区6月下旬至8月上旬, 强光高温且有雷阵雨及台风暴雨, 严重影响蔬菜生产与早秋菜育苗, 近年来遮阳网、无纺布的应用, 促进大棚在夏季育苗和栽培上发挥作用。

1. 钢架大棚遮阳覆盖的作用

(1) 遮光作用:使用遮阳网可显著降低棚内光照强度, 密度越大, 遮阳效果越好, 同样规格黑色比银灰色遮阳效果好。一般黑色的遮光率为42%~65%, 银灰色为30%~42%。

(2) 降温作用:棚内温度因遮阳网覆盖有所下降, 特别是地表和土壤耕作层降温幅度最大, 上午10时-下午2时, 大棚上部温度高达37~40℃, 而地表植株周围温度在22~26℃, 土壤温度在18~22℃之间, 适宜作物生长。

(3) 保墒防暴雨:棚内水分蒸发减少, 土壤含水量比露地高, 表土湿润。由于遮阳网有一定的机械强度且较密, 能把暴雨分解成细雨, 避免菜叶被暴雨打伤, 且土壤不易板结, 空隙度大, 通气性好。

2. 遮阳覆盖栽培注意事项

(1) 根据蔬菜种类选用规格合适的遮阳网, 通常夏秋绿叶菜类栽培短期覆盖选用黑色遮阳网, 秋冬蔬菜夏季育苗选用银灰色遮阳网, 且可避蚜。茄果类留种或延后栽培, 最好网膜并用。

(2) 覆盖时期:一般7-8月。其他时间光照强度适宜蔬菜生长, 如无大暴雨则不必遮盖。

(3) 遮光管理:遮阳网不能长期盖在棚架上, 特别是黑色遮阳网, 只是在夏秋烈日晴天中午, 其网下才会达到近饱和的光照强度, 最好上午10-11时盖, 下午4-5时揭网。揭网前3~4 d, 要逐渐缩短盖网时间, 使秧苗、植株逐渐适应露地环境。

三、钢架大棚内病虫害及生理障碍的防治

钢架大棚内大部分时间种植蔬菜, 特别是冬季, 给病虫害的越冬繁衍提供了适宜的生态条件, 使蔬菜病虫害及生理障碍日趋严重。因此, 防治病虫害和克服作物生理障碍, 是大棚栽培蔬菜成功的关键。