智能温室范文第1篇

（1．重庆市经贸中等专业学校，重庆 402160；2．重庆大学机械工程学院，重庆 400044；

3．敦煌市七里镇人民政府农林牧服务中心， 甘肃 敦煌 736200；4．甘肃农业大学工学院，兰州 730070）

摘要：为实现温室内全天供热、变温管理和节能的目的，结合大型玻璃温室和无土栽培技术要求，确定了总体加温结构设计方案和工作原理，对主要装置集热器进行选型和结构设计；利用Solidworks三维建模对太阳能板的安装和排布进行说明和分析，并结合当地的气象资料对单位面积的集热效率进行经济性分析，考虑太阳能的不稳定因素，分别设计了主加热及辅助加热系统。结果表明，对太阳能集热的设计和科学的安置有效地提高了太阳能的利用率；与传统电加温进行经济性计算，在20年内单位面积可节约能源12 942．46 kW·h，为我国现代化温室加温系统的研究提供了参考。

关键词 ：温室采暖方式；温室采暖原理；太阳能加温；变温管理

中图分类号：S625 文献标识码：A 文章编号：0439－8114（2015）06－1479-04

DOI:10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.06.051

Designing Heating System of Greenhouse Based on Solar Energy and Cultivation Bed

LIU Kai－sheng1，2，XIE Dong3，DAI Zhi－guo1，LEI Chang－hao1，ZHANG Tao4

（1．Chongqing Economy and Trade Secondary Specialized School， Chongqing 402160， China；2． College of Mechanical Engineering，Chongqing University， Chongqing 400044， China；3． Farming Forestry and Husbandry Service Center of Qili Town People＇s Government Dunhuang City，Dunhuang， 736200， Gansu， China； 4． School of Engineering， Gansu Agricultural University， Lanzhou 730070， China）

Abstract： In order to provide heating all day， manage variable temperatures， and save energy in greenhouse， the heating system of greenhouse was designed based on solar energy and cultivation bed． The overall project， operating principles and critical components of energy collection were designed according to the large automatic greenhouses and the technical requirement of soilless cultivation． The setup and assignment of solar panels was described and analyzed by using solidworks modeling operations. The heating efficiency in per unit area was analyzed based on the local meteorological data． Considering the unstable factors of solar energy， the heating system contained main heating and auxiliary system． The reasonable assignment and design of solar collector enhanced the heating efficiency． Comparing with traditional electric heating， the energy was saved 12 942．46 kW·h in per unit area． It will provide reference for heating of modern greenhouse in China．

Key words： greenhouse heating； cultivation bed； solar energy； variable temperature management

收稿日期：2014－12－16

基金项目：国家中等职业教育改革发展示范学校建设计划项目（CQ201208）；干旱环境作物学重点实验室开发基金项目；“十二五”国家科技

支撑计划项目（2012BAD14B10）

作者简介：刘开生（1988－），男，重庆铜梁人，助教，硕士，主要从事机械设计和农业工程技术研究与装配研究，（电话）15808039139（电子信箱）

liukaisheng@126．com；通信作者，张 涛（1989－），男，主要从事农业机械和农业设施结构研究。

温室采暖方式根据设施种类、规模、栽培品种与方式、气候和燃料等条件的不同而分类复杂，而目前常用的采暖方式有烟道加温、热水加温、蒸汽加温、热风加温、电加温等。节能环保温室采暖系统的设计建立了温室供热负荷的数学模型，并提出了地下蓄热加温系统［1］。在玻璃钢架水暖温室结构的研究中，着重对玻璃温室内的分布和安排进行了系统的研究［2］。传统的加温方式普遍存在热力供应量小、预热时间较长、燃料费用较高、温度波动较大、耗能多等缺点，不适合现代大型温室节能智能化管理等要求。

太阳能资源清洁无污染，而且取之不竭、用之不尽［3－5］。某宾馆太阳能预加热热水系统设计方案研究对合理有效地利用太阳能进行了科学的计算［6］。太阳能跟踪系统设计提出了如何最大限度地吸收太阳能设计方案，通过电子系统的融入使太阳能利用更加智能化［7］。将太阳能合理利用到温室加温系统中，结合大型温室栽培床生长模式，利用单片机控制系统设计了一种能够实时监控、调整翻转集热器角度的管理系统，以期为我国温室智能化管理及太阳能在温室中的利用提供参考。

1 工作原理及装置组成

1．1 设计目标

大型玻璃温室透光性强、空间大，便于种植操作，是现代化农业的一种产物［8，9］。基质栽培和营养液栽培均在大型玻璃温室中得到大力的推广和应用，这不但解决了温室的连作障碍和空间的有效利用，而且提高了温室的经济效益，以及便于操作［10，11］。

太阳能栽培床加温系统是指利用源源不断的太阳能作为温室的热源，通过集热片对比热容最高的水加热，然后通过循环管道输送给栽培床下部加温管道，利用管道散热给温室加热，循环泵加压使水以一定的速度流动保持温室内温度。

1．2 主要装置

由图1可以看出，太阳能结合温室栽培床加温系统主要装置有集热系统（平板集热器、集热控制器）；控制系统（单片机控制器、伺服电机）；主副加热系统（水箱、保温箱、电磁阀、循环泵、吸水泵、进出水管）。栽培床下部管道蓄热系统各参数根据温室系统的热容量、供热量和栽培床形状及体积等温室加温系统要求确定，从而进一步确定太阳能集热片数量和面积、水箱体积、进水管道、加热管道型号、管道布置、循环泵、电磁阀等各个设备参数。

1．3 工作原理

热水进入进水管后通过循环泵送往各个加热栽培床，提高温室种植区域的空气温度，最后循环流动到出水管被吸水泵又运送到水箱里通过太阳能循环加热，电磁阀能精确控制水流的每个去向和控制区域，保证植物的最佳生长状态。因考虑夜间、阴天或雨天等自然因素，设计了辅助加热系统，辅助加热系统包括两个，一个是由集热片加热过的部分高于循环流动的热水贮存于保温箱，夜间开启保温箱中的热水以一定的速度流动维持植物夜间生长所需的最低热量；另一个是通过锅炉辅助加热，在遇到阴天或雨、雪天开启锅炉加热系统。太阳能集热系统通过伺服电机驱动，能够实现工作时间内全程跟踪太阳运行辐射，以保证太阳光与集热器之间的最大辐射角不变，提高太阳能利用率。

2 关键部件的设计

2．1 集热系统的设计

由于传统的集热器存在腐蚀、泄露、结冰等缺点，为了提高温室加温系统的使用寿命，集热器选择蛇形太阳能集热器，其属于平板非渗透太阳能集热器。集热器主要由透光盖板、吸热板、保温层和边框等组成，为了提高集热器的集热性能，中间需安装隔板和导流板［12］，蛇形太阳能平板集热器如图2所示。集热器作为加温的核心部件，多在户外运行，所以应设计除尘装置，将透光盖板设计成可拆卸的组件，方便装卸和清洗。集热器的合理设计可以有效地提高其使用效率，并且能够在夜间保持植物温度，保温层的材料和排布也极其重要，集热器内部结构具体如图3所示。

利用Solidworks对太阳能板的安置进行三维建模，其效果图如图4所示。太阳能板在安装架上采用串联方式安装，冷水从进水口进入，逐级经过太阳能板加热，最后通过出水口输送到温室各个加温管道中。为了最大限度地吸收太阳辐射量，因此设计太阳能板时要根据太阳辐射角的变化而变化，固定架分为前后两个支架，后固定架配有十字轴承，所以调动时可以任何角度、上下转换，并起到支撑作用，前固定架两边液压系统1的作用是上下升降，液压系统2的作用是通过拉杆作用调整角度，这样可以完成太阳板无死角的调整。

太阳能结合栽培床加温系统将太阳辐射的能量转换成水的热能，传送到温室内栽培床底下。其热效率是衡量集热器性能的主要指标，合理有效地使用太阳能板可以很大程度上提高植物产量和降低传统加温设备所耗能量。太阳能板的集热效率用公式（1）至公式（4）进行了理论分析，在设计和安装太阳能板的角度时可作为参考依据。

集热器输出的能量用QU表示［13］，则：

式中，m为水的流量，kg/s；Cf为集热器内水平均温度条件下的比热容，J/（kg·℃）；ΔT为集热器进、出口水的温差，℃；t0为集热器出口温度，℃；ti为集热器进口温度，℃。

太阳辐射在集热器釆光面积上的能量用QA表示：

式中，AC为太阳能空气集热器的采光面积，m2；G为太阳辐射照度，W/m2。由公式（1）和（3）可得，集热器的瞬时热效率为η：

2．2 智能控制系统的设计

控制系统由温度采集模块（温度传感器）、驱动和执行模块（液压伺服电机）、上位机管理系统模块等组成。单片机是智能控制系统的核心，主要用于现场实地检测及控制，完成数据处理［13］。本系统采用RS－485总线来实现上位机与下位机的通信，一般PC机只有RS－232接口，若实现RS－485标准接口通信必须采用RS－232/485转换器，具体如图5所示。

在进行单片机软件程序设计时，使用C＃语言编写和调试。整体上软件程序主要有远程信号采集运算、实时监控、显示、通信、参数设定、声光报警等功能，包括主循环程序模块、信号采集和处理模块、实时控制模块、采样模块、串行通信模块、键盘输入和显示输出模块等，且模块之间通过系统数据相互关联［14］，系统界面框架如图6所示。

3 系统管理与节能分析

3．1 生育适温与变温管理

日间温度管理的目的就是要增加光合作用产物及促进产物的输送、贮藏和有效分配，抑制不必要的呼吸消耗［15］。据研究，上午的光合产物约占全天的3/4，下午约占1/4；白天输送的光合产物约占全天的3/4，前半夜仅占1/4。上午采用适当高于白天适温以促进光合产物的形成，下午适当低于白天的适温，以一定的光合强度及产物输送；前半夜适当高于夜间的适温以促进光合产物的输送和分配，后半夜在适当低于夜间适温以抑制呼吸消耗［16］。

3．2 经济与节能性分析

为了充分利用现有集热器面积产热能力，合理确定预加热温度［17］，选择甘肃省兰州市气象局提供的2010年4～10月太阳辐射量的参数进行计算，其各月系统参数计算结果见表1。

由表1可以看出，2010年4～10月太阳能集热器每平方米可为温室提供2 213．78 MJ的热量，使用寿命20年内则单位面积可集热44 275．60 MJ的热量，这部分热量通过电辅助热源提供，电加热效率为95％。经过计算可知，单位面积每年可以减少用电647．12 kW·h，20年共节电12 942．46 kW·h，按电费0．55元/（kW·h）计，单位面积可节约能源费用约7 118元。由此可见，通过太阳能加热系统可以产生较好的节能效果和经济效益。

4 小结

1）本研究通过设计太阳能结合栽培床的加温方式，有效地降低了常规能源、节约了生产成本。考虑到太阳能的不稳定因素，分析主加热系统和辅助加热系统的工作原理，对太阳能板集热器的结构进行了单独的设计，利用三维建模科学地设计出太阳能板的布置与角度调整装置。

2）从变温管理角度增强了现代温室智能控制技术的要求，利用RS－485总线来实现上位机与下位机的通信，信号转换器选择RS－232/485转换器。上位机管理界面采用模块化管理，本研究提出了系统界面图为今后管理系统的编程提供参考依据。

3）利用当地气象局提供的太阳辐射量等数据对单位面积集热器集热效率进行计算，并和传统电源供热，在20年内单位面积可以节省约7 118元，其节能和经济效益非常可观。

参考文献：

［1］ 刘 旭．节能环保温室采暖系统设计［D］．山东泰安：山东农业大学，2005．

［2］ 李亚灵，蒋毓隆．璃钢架水暖温室结构特点与性能［J］．农村实用工程技术，1996（5）：8．

［3］ 孙玉芳，李景明，刘 耕，等．国内外可再生能源产业政策比较分析［J］．农业工程学报，2006，22（S1）：45－47．

［4］ 刘圣勇，张百良，袁 超，等．采用太阳能集热器干燥玉米的研究［J］．农业工程学报，2001，17（6）：93－96．

［5］ 杨世昆，杜建强．太阳能草捆干燥设备设计与试验［J］．农业机械学报，2011，42（4）：81－86．

［6］ 丁 昀，杨 庆，高孟理，等．某宾馆太阳能预加热热水系统设计方案研究［J］．给水排水，2009，35（2）：76－79．

［7］ 王 淼，王保利，焦翠坪，等．太阳能跟踪系统设计［J］．电气技术， 2009（8）：100－103．

［8］ 邹志荣. 园艺设施学［M］．北京：中国农业出版社，2002．

［9］ 师惠芬，张志勇．现代化蔬菜温室［M］．上海：上海科学技术出版社，1986．

［10］ 郭世荣．无土栽培学［M］．北京：中国农业出版社，2003．

［11］ 郑甲盛．大棚蔬菜栽培技术［M］．济南：山东科学技术出版社， 1991．133－134．

［12］ 冯前前．利用太阳能的干燥设备设计及试验研究［D］．乌鲁木齐：新疆农业大学，2012．

［13］ GB/T4271－2000，平板型太阳能集热器热性能试验方法［S］．

［14］ 李进京，刘雪美．华北型日光温室升温系统的节能设计专家系统［J］．农机化研究，2004（3）：140－142．

［15］ 张世全，张华东．棚室“四段变温”管理抗病效果好［J］．云南农业科技，2004（2）：27．

智能温室范文第2篇

【关键词】温室；智能控制；现状；发展方向

【Abstract】With the rapid development of Computer Intelligent control technology and Automatic level， intelligent control has been widely used in China. This article introduced current situation of the domestic and international greenhouse control technology， analyzed the problems of greenhouse control and finally summarized the development direction.

【Key words】Green House； Intelligent Control； Current Situation； Development Direction

0 引言

自动化行业的飞速发展为现代化农业的发展带来了新的契机，现代农业非常依赖于温室环境，温室是一个独立的为农作物生长创造环境的设施，由于农作物的培育对于温度、湿度、CO2浓度等参数的要求很高，所以温室管理需要引入更为先进的自动化控制系统，所以智能温度控制系统对于现代农业的发展有非常重要的意义。

智能温室是专门为农业温室、农业环境控制等开发生产的智能控制系统。可测量温度、湿度、光照、气压、紫外线、土壤温湿度以及CO2浓度等农业环境要素。

将自动化控制系统应用于温室当中，使得温室内大气、土壤、光照、CO2浓度、风向、风速等参数的采集更加准确，从而模拟出最适合的棚内植物生长的环境，再通过控制系统对数据进行分析之后，由一些控制器来进行自动化控制，从而调节到适合农作物生长的环境。

1 国内外研究现状

1.1 国外现状

温室控制技术在国外的发展要追溯到罗马时期。从20世纪70年代开始，计算机控制技术也开始应用到温室控制当中，最开始是用现场采集技术，发展到后来应用了较为高级的分布式控制系统。目前，美国已经将众多新型技术应用到温室生产当中，包括全球定位控制系统、计算机控制技术和遥感技术等。除此之外，许多发达国家在温室控制方面都有较为深入的研究。

国内外对温室环境控制系统的研究也为其带来的飞速的发展，在控制手段的技术上经历了“手动―自动机械―分散电动―集中电子―计算机集成”五个阶段。其中，温室控制系统的难点在于对环境参数的采集，然后针对于环境做出相应的控制动作，这对于传统控制系统来说是一个挑战。从20世纪80年代开始，随着计算机技术的飞速发展，计算机控制技术广泛应用于各个行业，也包括温度控制系统当中。

目前世界制造业的迅猛发展为温度控制系统也带来了巨大的革新，人们已经不满足于自动化控制，而是追求全自动化、无人化控制，例如荷兰在生产它们作为标志性的花卉及蔬菜时，自动化控制占85%。针对于一些较为复杂的参数，例如温室材料、结构、载荷、微环境（包括温湿度、通风、光照、CO2浓度等）等，英国有一家专门机构来进行研究，这样，全自动化温室控制技术就能更便捷的发展。目前日本研究出无人化的温室大棚，对只能温室控制及现代化农业的发展都带来了新的启发。

总的来说，国外在温度控制系统方面的研究已经非常的深入，包括参数采集，控制方式的升级，以及无人化的实现。但温度控制系统应用于农业生产中还有很多问题亟待解决，因为农作物的生长有许多经验性的因素存在，所以要达到完全的自动化生产还需要更多的仿真数据及实践研究。

1.2 国内现状

我国将温室应用于农作物生长起步较晚。20世纪60年代简易塑料大棚开始出现。70年代之后，新型的节能型日光温室技术慢慢普及，发展至1981年，保护地的面积约为1.6万公顷，占种植面积的4.35%，其中温室仅仅1500公顷，占蔬菜种植面积0.4%。到了1994年，全国有节能型日光温室115万亩，大棚400万亩，总面积达515万亩。直到近几年，温室种植技术才开始广泛应用于农业生产。而温室自动控制系统能够大大提高温室的工作效率，现在国内许多机构都在着手研究，但是温室自动控制系统主要问题有以下几点：

（1）投入产出低，运行经济效益差，并且引进价格高。

（2）技术要求高，一般用户不易掌握，限制了其使用范围。

（3）不适合我国气候的特征。从国外引进的温室不能适合我国的运行模式，从而在气候特征方面不能完全契合。

所以，研究出一个适合我国气候环境，并且能够推广开来的温室自动控制系统是当务之急。基于上述各类因素，我国农业自动化领域的学者在吸收了外国智能温室技术优点的基础上，进行了我国温室环境中各种参数变化的研究。从而越来越多的温室自动控制系统产品问世，也有相当一部分产品应用于一些农业示范园，甚至应用到量产的农作物温室当中。目前，国内智能温度控制技术的发展正逐渐成型。

2 我国温室存在的主要问题

（1）起步晚、科技水平低。我国机械栽培技术起步晚、基础差，生产设备不规范，没有完整的成套电器设备，也没有完善的自动化生产体系。

（2）技术单一。目前的技术研究仅限于单个温室，没有针对于多个温室的集中控制系统，目前物联网技术的发展有希望解决这一问题。

（3）通信方式落后。目前，我国温室测控系统的通信主要是485总线以及CAN总线等有线方式。因为有线通信方式存在诸多弊端，例如布线复杂，空间限制级故障率高，维修维护复杂等等。而现在由于无线传感技术正逐渐成熟，无线通信技术有望更多的应用于温室控制系统中。

（4）缺少合适的上位机管理系统。目前的温室控制系统中，一些上位机只限于存储采集的历史数据，而之前提到农业生产需要许多经验因素，温度控制系统则需要更多的农业专家进行实时控制管理系统。

（5）设施抵御自然灾害的能力差。目前大多建筑材料包括钢材、玻璃等等。而这些材料没有国家统一的标准和规格，且应用率不高，仅占设施栽培面积的10%，而自动化温度控制需要对温度、湿度、光照等参数进行调节，而一些自己建造的塑料设施并不能实现这些要求，所以设施的规范化是目前亟待解决的问题。

（6）机械化水平不高。目前，在操作方面还是以人工为主，没有大型的机械等辅助进行生产等行为的实施。

3 智能温室控制的发展趋势

智能温室控制系统的出现为我国现代化农业的发展带来了便利，而放眼未来，为了完善和加强智能温室控制系统技术，还有许多方面需要进行研究。也将会有越来越高科技的产品的出现来促进农业及自动化行业的发展，其发展趋势主要从以下几个方面

（1）越来越多的参数检测及控制，除了温度湿度及气体浓度等常见的参数，还需要针对于不同农作物的多种参数进行控制。

（2）相对简单的操作终端，由于农业生产的操作者并非自动化行业的从业者，所以相对简单的用户操作界面也非常重要。

（3）便于维护维修，由于系统较为复杂，故障点也较多，所以需要便捷的维护维修。

（4）系统便于升级，从农业物联网的角度出发，会有越来越多的功能加入，所以智能温室控制系统需要更加的有可开发性。

【参考文献】

[1]郭世荣，等.我国设施园艺概况及发展趋势[J].中国蔬菜，2012（18）：1-14.

[2]农业部设施园艺发展对策研究课题组.我国设施园艺产业发展对策研究[J].现代园艺，2011（4）：13-16.

[3]周长吉，编著.现代温室工程-第二版[M].北京：化学工业出版社，2010.

智能温室范文第3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.

智能温室范文第4篇

【关键词】温室大棚LabView远程监控无线组网

A design of glasshouse automatic monitoring system based on LabView

Yang baogui

Liaoning Railway Vocational and Technical college AbstractA glasshouse automatic monitoring system was developed for improving the yeild of glasshouse. Friendly human-machine interface was designed based on LabView. ZigBee wireless communication nodes were established to solve the routing problem of the sensors. In order to access automatic monitoring system form long distance with browser， web communication technology was employed. The tests illustrated the system could monitor multi-factors precisely with high reliability ， and can be access by multi-computers from long-distance at the same time. It is proved the system was suitble for glasshouse automatic monitoring very well. Keywordsglasshouse， LabView， long-distance monitoring， wireless network construction

一、引言

我国是一个农业大国，人多地少，因此提高单位面积的作物产量是现阶段农业发展急需解决的问题。温室是设施农业的重要组成部分，由于温室不受气候和土壤条件的环境影响，是提高产量的重要措施之一[1-4]。农作物在成长过程中需要的环境因子很多，适宜的温度、湿度、光照强度以及CO2浓度是作物实现高产、优质的关键。为加快农作物的生长，达到优质、高产的目的，需对温室的环境进行监测，结合农作物的生长规律，控制温室环境，实现对温室内环境的检测与调控。随着计算机、通信以及传感器技术的飞速发展，现代化温室环境参数监测系统的研究己成为现代农业的一个研究热点[4-7]，研制一套适合我国国情并且具有独立知识产权的蔬菜温室大棚智能控制系统具有非常重要的经济效益和社会意义。论文结合传感器和通信技术，设计了一种成本较低、集温室大棚环境实时监控与记录于一体的控制系统。

二、硬件电路设计

2.1传感器节点设计

温室大棚环境监测系统需要采集空气温度、空气湿度、土壤温度、土壤含水量、空气中二氧化碳浓度和光照强度等六种环境因素的参数，所以需要很多种类的传感器来采集数据。温度传感器电路连接图如图1所示。

1、温度型节点

温度是提供作物生长的最基本的要素，通过影响酶的活性来可以影响作物的各种生理性活动，对作物生理性改变有着很重要的影响。由于温室大棚温度上限低于150℃，故本设计采用数字式温度传感器，无需校准和标定。

此电路即可以测量空气温度，也可以接保护外壳后测量土壤温度。为消除温度漂移的影响，设计将稳压二极管，热敏电阻，可调电位器接到运放电路，该放大电路负端与电路输出端相连。采用差温控制法控制温度。

2、湿度型节点

土壤的湿度直接决定着农作物在生长过程中的水分供应状况。土壤湿度超过正常范围，作物的光合作用不能正常进行，农作物根系呼吸、生长基本活动受到阻碍，作物的产量和品质下降。本设计采用HS1101解决湿度测量方案。

传感器对土壤水分进行定点的长期监测。土壤含水量通过自变量为电压的三次多项式计算得到：

兹v=0.0337・ΔV3-0.0426ΔV2+0.2008ΔV-0.0041

（2）

其中ΔV=VH-VL，单位：v

3、光照强度型节点

光照条件直接影响着作物的生长发育，是作物生长的决定要素之一，尤其是在反季节生产中，直接影响作物的营养生长，对作物叶片的排列方式、形态结构以及生理性状有明显的作用。

本文选用的是LT/G光照传感器，可实现对环境光照度的测量，测量上限超过1×106lux，测量下限低于0.2lux，安装方便，线性度好，抗干扰能力强，可输出电流或者电压信号。

4、二氧化碳浓度型节点

光合作用是绿色植物生命活动的基本特征，是种植的作物生长发育的物质和能量的基础，作物周围空气中CO2浓度高低直接影响着作物光合作用的效率也就是有机物的合成，进而影响作物果实的品质。对此，我们选择了一种高性价比COZIR红外二氧化碳传感器。

为提供电路的抗干扰能力，本设计将数字电路和模拟电路分隔开，并在连接点处加上磁珠。为除去芯片内部信号对电源的干扰，在每个芯片最靠近电源和地的地方，添加一个0.luF的电容。为消除瞬间大电流对电路的影响，每8个芯片配置一个10uF的充放电电容，保证信号的稳定性。

2.2无线传输与组网

ZigBee是一种低成本、低功耗、简化标准的开放式系统互联无线通信技术[8，9]。每种节点都有10个同类型传感器，并采用拓扑结构组成星型网络，利用Chipcon CC2430射频芯片实现数据的无线传输。

本设计将4个ZigBee模块组建成一个星型的无线传感器网络，网络中有一个FFD协调器节点，4个RFD子节点。当传感器控制芯片收到来自ZigBee无线通信RFD子节点发送数据的请求标志时，将温度、湿度、CO2浓度和光照强度数据通过SPI串行方式发送给RFD子节点，子节点以无线方式向FFD主协调器传递数据。主协调器解析接收数据后将信号打包处理通过UART传输给计算机，上位机软件LabView分析、控制并显示相应环境参数。硬件连接框图如图2所示。

三、软件设计

LabVIEW是一种程序开发环境，由美国NI公司研制开发，类似于C和BASIC开发环境，与C和BASIC一样，LabVIEW也是通用的编程系统，有一个完成任何编程任务的庞大函数库。但是与其他计算机语言不同，LabVIEW使用G语言编写程序，通过图形符号描述程序的行为，易于实现友好的人机交互界面[10-12]。

3.1数据解析

计算机通过过串口从FFD协调器接收数据，计算机在对这些数据进行处理前，首先要根据UART通信协议对数据进行解析。但是由于FFD传送的是字符型数据，因此提取数据帧之后还需要对数据进行字符-数值转换。程序框图如图3所示，为增加程序的可读性，将数据解析过程用子VI的形式表述，并提供输入输出接口。

程序的主控制界面如图5所示。

3.3程序远程控制

由于LabView简洁的控制界面、便捷的操作、内嵌web服务器，因此LabView广泛的用于系统的远程控制研究中[10-15]。为了实现系统远程控制，本系统采用基于web技术的远程访问技术。访问过程中直接在浏览器内输入服务器地址，就可以远程访问控制系统前面板。为增强系统安全性，远程请求VI控制权时首先需要键入密码，密码匹配后方可远程控制服务器前面板。系统采用8000端口发送和接收远程数据，并遵循http传输协议，系统远程控制界面图如图6所示。

四、结论

系统采用NI公司LabView软件编程，实现了温室大棚实时监控，图形界面友好，可以对多个参量同时监控，出现异常系统自动发出报警信号。采用基于internet网页的远程控制模式，无需额外设备与软件，该系统经济实用，具有较的应用推广价值。

参考文献

[1]董文国.蔬菜温室大棚智能控制系统的设计. 2012，曲阜师范大学.

[2]高倩，温室大棚环境参数控制. 2012，沈阳工业大学.

[3]刘力，et al.，温室大棚内环境自动化控制方案设计.农机化研究，2013（01）：p.90-93.

[4]高玲，赵海瑞.温室大棚设施农业装备使用现状及发展趋势.江苏农机化，2013（02）：p.28-30.

[5]狄敬国，李秀美.基于PLC、变频器和触摸屏技术的温室大棚控制系统设计.农业装备技术，2012（05）：p.39-41.

[6]姚蕾，基于USB接口温室大棚温湿度监测系统的设计.农机化研究，2013（07）：p.110-114.

[7]陈利江，徐凯，王峻.温室大棚无线监控系统的设计与开发.江苏农机化，2013（02）：p.19-22.

[8]李立扬，王华斌，白凤山.基于ZigBee和GPRS网络的温室大棚无线监测系统设计.计算机测量与控制，2012（12）：p. 3148-3150.

[9]沙国荣，et al.，基于ZigBee无线传感器网络的温室大棚环境测控系统设计.电子技术应用，2012（01）：p.60-62+65.

[10]吴建，et al.，基于LabVIEW的多通道数据采集系统设计.电子测试，2013（Z1）：p.52-54.

[11]丁宗玲，基于LabVIEW的数据采集卡控制和温度采集方法研究.大学物理实验，2013（01）：p.81-84.

[12]徐小华，基于labview远程控制系统的设计与实现.仪器仪表用户，2008（01）：p.30-31.

[13]邵晓娟，基于LabVIEW的远程监控系统设计.电子世界，2013（02）：p. 104-105.

智能温室范文第5篇

关键词：物联网 智能大棚 技术架构 模块 功能

中图分类号：TP212 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）04（b）-0143-02

1 物联网概念

物联网是通过射频识别（RFID）卡、无线传感器等信息传感设备，按传输协议，以有线和无线的方式把任何物品与互联网相连接，运用云计算等技术进行信息交换、通信等，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理等功能的一种网络。物联网是在互联网的基础上，将用户端延伸和扩展到任何物品与物品之间。物联网中，物品（商品）能够彼此“交流”，无需人的干预。其实质是利用射频识别等技术，通过互联网实现物品（商品）的自动识别和信息共享。

智能农业是运用遥感遥测技术、全球定位系统技术、地理信息系统技术、计算机网络技术等技术，与土壤快速分析、自动灌溉、自动施肥给药、自动耕作、自动收货、自动采后处理和自动存储等智能化农机技术相结合的新型农业生产方式。

2 温室大棚智能监测控制系统

2.1 系统技术架构

基于物联网的温室大棚智能监测系统的核心是ZigBee路由器和嵌入式网关，两者通过ZigBee协调器传递信息。用户通过GPRS模块、无线路由器等设备与系统交互；系统通过ZigBee路由器获取各个传感器节点信息，并通过执行节点控制继电器调节农业环境。结合农作物与物联网技术的特点，从技术架构上来看，主要由感知层、网络层、应用层组成。

感知层由各种传感器以及传感器网关构成，包括二氧化碳浓度传感器、温度传感器、湿度传感器、二维码标签、RFID标签和读写器、摄像头、GPS等感知终端；主要用来采集大棚农业种植现场的土壤温湿度、空气温湿度、光照强度、土壤pH值等重要环境参数。网络层由网络管理系统和云计算平台等组成。

应用层位于该系统最高层，主要包括各种管理设备、显示设备，是物联网和用户（包括人、组织和其他系统）的接口，实现物联网的智能应用。

2.2 系统设计原理

温室大棚智能监测控制系统通过据实际情况部署以Zigbee节点为基础的无线传感网络作为感知层，实时采集温室内温度、湿度、光照强度、土壤温度、土壤湿度、土壤p H值、叶面温度、露点温度等重要环境参数，并通过Zigbee与GPRS异构网络融合作为网络层，将采集到的信息参数有效、可靠地传输到监测信息中心，监测信息中心作为整个系统的顶端，以组态软件为基础构成系统应用层，通过数据库存储及网络交互达到信息共享的目的。用户可通过电脑、手机访问监测系统WEB界面，掌握农作物生长、环境等实时动态信息。

2.3 系统主要模块

2.3.1 气体监控管理模块

气体监控管理模块采用的是电阻式半导体气体传感器，它是气体监控管理模块的核心，安装在探测头内。主要用到的气体传感器是氧气传感器、CO2传感器等，通过它们，实时监控气体浓度，由嵌入式网关将数据发送给用户，当发现气体浓度不符合要求时，采用通风、换气等方法来调整，达到适合农作物生长的最优浓度。

2.3.2 温湿度监控管理模块

通过温湿度传感器检测环境温度和湿度。农作物在生长过程中，当环境温湿度不满足要求时，通过加热器和加湿器进行调节。

2.3.3 光照度监控管理模块

农作物在生长过程中，光照是比较重要的。光照的监控对智能农业具有重要意义。光照度监控管理模块采用光敏电阻采集光照度信息。

2.3.4 红外感应管理模块

红外感应管理模块用专门设计的传感器针对性地检测普通人体发射的特定波长的红外线。一旦有人进入探测区域，当人体红外线照射到传感器后，因热释电效应，将向外释放电荷，后续电路经检测处理后产生控制信号。

2.4 系统主功能

2.4.1 种植环境数监测

高精度地测量温室大棚生产过程中温室内温度、湿度、光照强度、土壤温度、土壤湿度、土壤含水量等数据参数进行分析处理，通过有线或无线网络传递给数据处理系统，智能控制温室内温度、湿度及通风状况等，自动实现保温、保湿和历史数据记录，并以直观的图表和曲线的方式显示给用户。

2.4.2 错误报警

系统设定温湿度等报警阈值。当出现被监控点位数据异常时，可自动发出报警信号。报警方式包括现场多媒体声光报警、网络客户端报警、手机短信息报警等。上传报警信息并进行本地及远程监测，系统可在不同的时刻通知不同的值班人员。

2.4.3 种植视频监控

在育秧阶段，用户随时随地通过3G手机或PC远程访问的方式查看大棚内部的视频监控图像，对农作物生长进程进行远程监控。

2.4.4 设备管理

用户在任何时间、任何地点通过手机或电脑，均可查看室内所有自动化设备的运行状态，并可以进行远程自动化控制和管理。（1）控制加湿器功能。如果大棚内空气湿度小于设定值，系统自动启动加湿器；达到设定值后，停止加湿。（2）控制加热器，给环境升温的功能。当温室内温度低于设定值时，系统能自动启动加热器来升温，直到温度达到设定值为止。（3）控制风扇功能。系统能自动开启风扇加强通风，为植物提供充足的CO2。

2.4.5 数据查询

可查看大棚的实时种植数据信息，包括大棚编号、种植品种、空气温湿度、光照强度、土壤温湿度、日照数情况，可通过选择大棚的名称、种植蔬菜的品种等进行数据查询筛选。

2.4.6 种植分析

系统将采集到的数值进行对比分析，对比相同作物在各大棚的长势及生长情况（视频图像对比，分析种植环境因素对蔬菜的长势和产量的影响，形成科学化、低成本种植，提高蔬菜的产量和品质。

2.4.7 数据分析和统计汇总

系统将采集到的数值通过直观的形式向用户展示时间分布状况和空间分布状况，提供日报、月报等历史报表。

2.4.8 安防监测

当大棚周边有人出现，安防信息采集节点向主控中心发送信号，同时报警。

3 结语

智能农业包括互联网、移动互联网、云计算和物联网技术等，依托部署在农业生产现场的环境温湿度、土壤水分、氧气和二养化碳浓度、红外感应等各种传感节点和无线通信网络、实现农业生产环境的智能感知、智能预警、智能决策、智能分析、专家在线指导，为农业生产提供精准化种植、可视化管理和智能决策。

参考文献

[1] 丛林.基于技术、应用、市场三个层面的我国物联网产业发展研究[D].辽宁大学，2016.