1、 1 本科毕业设计 (论文 )文献综述 电子信息 工程 温室监测系统研究 摘要 :目前中国国内有很多种类的大棚，分别用各种不同的系统来完成室内的操作。同时有些地方的做法还是非常落后的。本文从国内外温室的起源入手，概述了温室在东西方的发展历史以及发展现状。讨论了国内外温室监测系统的发展动态发展方向，分析了温室内各种数据和温室农作物的厉害关系。 关键词 ：温湿度传感器；报警；温室；单片机； 1.概述 中国地大物博，但是人均耕地面积非常少，为了改变这种情况，单单靠增加耕地面积是不可能的，必须找到其他的方法来提高产量，温室技术就是 一个解决的好方法，大棚技术就是建立一个适合植物生长的气候条件，创造一个
2、合适植物生长的环境，来解除一些由于气候带来的对植物生长的局限性 1。并且，温室养殖能使不同的农作物在不适合生长的时节出现，是时间和气候对植物的影像左右变小，基本使农作物摆脱了对自然条件的依赖。另一方面，温室大棚技术可以有效的改变农作物的经济效益，所以温室大棚（如图 1 所示）技术越来越普遍，成为了中国农民增收的主要手段 2。 图 1 但是现在温室存在一些不足之处 :随着温室大棚的技术不断的增加和普及，对于温室温度的控制成为了一个很大的难题 。传统的温室温度的控制是在温室内放置一个温度计，从此来得知温室当下的温度情况，然后根据数据和需要的温度进行比较，找出误差，然后通过设2 施对大棚进行温度的调
3、控，这样子浪费了农民大量的时间和精力，对于很大数量的温室，这将是一个非常麻烦的问题 3。 现在随着人口的增长，农业规模不断的在扩大，种植的农作物种类也越来越多，对于一些规模较大的温室大棚，传统的温度控制技术就有很大的局限性，当下提出的一种温室大棚自动检测系统就可以很好的改变这一个现象。由于电子行业的快速发展。对于温室温度控制的方法也有了很大的跟新，给温室技 术带来了一次革命性的改变。对农业生产的增产带来了巨大的经济效益。温室工程技术慢慢的浮出了水面，计算机的问世给温室的智能化带来了新福音 4。它的有点在于能用先进的技术和现代化的设备，人为的控制植物的生长环境条件，使农作物不受自然气候的影响。还
4、给农民减少了大量的劳动时间和精力，达到了高效率，高产量的目的。 国外对温室环境控制技术研究较早，自 20 世纪 70 年代起采用模拟式组合仪表，采集现场信息并以相关的模拟式仪表进行指示、记录和控制。 1978 年日本学者首先研制出微型计算机温室综合环境控制系统 5。随着计算机技术 的发展， 80 年代末出现了分布式控制系统，目前正开发和研制计算机数据采集控制系统的多因子综合控制系统。现在，日本、荷兰、美国、以色列等发达国家可以根据温室作物的要求和特点，对温室内的诸多环境因子进行调控。研究的现状正朝着完全自动化和无人化方向发展 6。日本还利用传感器和计算机技术 ,进行多因素环境远距离控制装置的开
5、发。 国内对温室控制技术研究起步较晚。农业计算机的应用开始于 20 世纪 70 年代中期，到80 年代初期计算机开始应用于温室的管理和控制领域。 80 年代以来，我国工程技术人员在吸收发达国家高科技温室生产技术的 基础上，进行了温室中温度、湿度和二氧化碳等单项环境因子控制技术的研究 7。实践证明，单因子控制技术在保证作物获得最佳环境条件方面有一定的局限性。 1982 年中国农业科学院建立了全国农业系统的第一个计算机应用研究机构。90 年代，在引进的基础上 ,搞了一些研究性质的环境控制系统，可以自动调节温室内温度 ,湿度等参数 8。 2.现状 从我国的温室控制系统和控制技术现状来看，温室设施计算
6、机应用 ,在总体上正从消化吸收、简单应用阶段向实用化、综合性应用阶段过渡和发展。但是 ,大部分不够理想。在技术上，以单片机控制的 单参数单回路系统居多，尚无真正意义上的多参数综合控制系统，在控制算法上，采用的大多是简单的直接数字控制方法，即在程序中设定各环境因子的上下限，3 当测定的环境参数超过上下限时，启动环境控制的硬件系统和机构。这种方法尚不能根据作物对环境的反应进行实时控制。在各个方面与欧美等发达国家相比 ,存在较大差距 ,尚需深入研究 9。近几年来 ,我国加大了在温室结构和温室控制方面的研究力度。 2001 年 ,国家在“十五”攻关项目中启动了“温室环境智能控制关键技术研究与开发”课题
7、 ;同年 ,在国家“ 863”计划“可控环境农业生产技术”研究 内容中包含了研制可控环境自动控制系统、信息自动采集系统等内容 10 3.目前常用的控制系统 目前，温室控制器的结构主要是以单片机为主控板的控制系统。一般以 MCS51 系列为基础，采用 8 位 CPU，从数据采样到算法控制都是由单片机完成的。其拓扑结构为中式控制方式如图 2 图 2 单片机控制系统结构 总的来说该类控制方式的优点是能够全局管理，操作简单，价格低廉，缺点是布线复杂，可靠性差，故障率高；且信号的输入、输出一般为模拟量或开关量，自动化程度低。由于温室控制环境 噪声大、环境恶劣 ,单一的 CPU 控制系统难以达到预期的控制
8、效果。现在已很少采用这种控制方式。 4.总结 嵌入式 Linux 系统目前在温室控制系统中尚不多见。采用嵌入式 Linux 旨在提高温室系统网络支持、并发处理及功能升级能力，降低系统开发难度，满足温室计算机控制系统日益复杂化的需要，该方法是可行的。温室计算机控制系统需要长时间连续运行 ,大部分节点分布在不同的地方，要求功耗低、体积小，抗干扰能力高。采用 PC 系列模块能满足上述要求，易于扩展升级。软件平台采用 Linux 系统， Linux 系统所有源代码对外开放， 使整体开发及维护费用降低。随着温室计算机控制系统日益复杂化、网络化 ,该系统有较好的应用前景。 实践表明，通过计算机自动控制系统
9、大大降低了工作量，而且由于能精准控制农作物生长环境，作物产量和质量都大幅度提高，带来了可观的经济效益 。所以温室大棚方面的设计十分有发展的前景，值得深入研究。 参考文献 A/D 模拟开关 信号处理 传感器 温室环境 CPU I/O 中间设备如继电器等 自行机构 4 1 冯俊才 .塑料大棚、温室二氧化碳施肥技术 J.农村实用工程技术， 2000， 11:44 48. 2 蔡象元 .现代蔬菜温室设施和管理第一版 M.上海：上海科学技术出版社， 2000. 3 宋希强 .我国温室发 展概况 J.西南园艺， 2002， 28（ 4）： 48. 4 杜尚丰，李迎霞，马承伟 .中国温室环境控制硬件系统研究
10、进展 J.农业工程学报， 2004，20（ 1）： 7 12. 5 卢纪丽 .智能化温室自动控制系统的研制与开发 D.山东：山东农业大学， 2009. 6 刘迎春 .传感器原理设计与应用 M.长沙：国防科技大学出版社， 1989. 7 JZhou Changji,Vfang Yingkuan.Modern Greenhouses and Their performances inChinaTransactionsof the CSAEM.2001(1):16 21. 8 W.H. Siew, S.D. Howat, D.Chalmers.Radiated interference from a high voltage impulse generatorM,IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility,38(4),1996:600 604. 9 杜尚丰 ,李迎霞 .中国温室环境智能控制算法研究进展 J.农业工程学报， 2004， 20（ 2）：20 25. 10 周长吉 .日光温室的采光设计 J.石河子农学院学报 ,1996(3):10 16. 11 何立民 .单片机应用系统设计 M.北京航空航天大学出版社 .2008. 12 刘存，李晖，编著 .现代检测技术 M.机械工业出版社 .
