智能温室监测系统是根据无线网络获取的植物实时的生长环境信息，如通过各个类型的传感器可监测土壤水分、土壤温度、空气温度、空气湿度、光照强度、植物养分含量等参数。其它参数也可以选配，如土壤中的PH值、电导率等等。信息收集、负责接收无线传感汇聚节点发来的数据、存储、显示和数据管理，实现所有基地测试点信息的获取、管理、动态显示和分析处理以直观的图表和曲线的方式显示给用户，并根据以上各类信息的反馈对农业园区进行自动灌溉、自动降温、自动卷模、自动进行液体肥料施肥、自动喷药等自动控制。

 

?一、概述

 农业大棚智能温室监测系统通过实时采集农业大棚内空气温度、湿度、光照、土壤温度、土壤水分等环境参数，根据农作物生长需要进行实时智能决策，并自动开启或者关闭指定的环境调节设备。通过该系统的部署实施，可以为农业生态信息自动监测、对设施进行自动控制和智能化管理提供科学依据和有效手段。

大棚监控及智能控制解决方案是通过可在大棚内灵活部署的各类无线传感器和网络传输设备，对农作物温室内的温度，湿度、光照、土壤温度、土壤含水量、CO2浓度等与农作物生长密切相关环境参数进行实时采集，在数据服务器上对实时监测数据进行存储和智能分析与决策，并自动开启或者关闭指定设备（如远程控制浇灌、开关卷帘等）。

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，而采集的数据可通过串口发射接收设备传送给上位PC 机进行分析处理。

 壤温智能温室控制系统，是专门为农业温室、农业环境控制、气象观测开发生产的环境自动控制系统。可测量温室大棚内的环境温度、环境湿度、光照强度、土度、土壤水分、二氧化碳浓度等农业环境因子，根据温室作物生长要求，自动控制开关窗、卷膜、风机湿帘、生物补光、灌溉施肥等环境控制设备，自动调控温室内环境，达到适宜植物生长的范围，为植物生长提供*环境。智能温室控制系统可以使温室运行于经济节能状态，实现温室的无人值守自动化运行，减轻人员劳动强度，降低温室能耗和运行成本。

温室智能控制系统可根据温室内的土壤湿度传感器、土壤温度传感器、时间等参数来自动控制电磁阀和水泵、施肥系统等的自动动作，通过空气温度传感器、空气湿度传感器、光照传感器、二氧化碳传感器、雨雪传感器等参数来自动控制天窗、侧窗、内遮阳、外遮阳、风机、湿帘、外翻窗、加温设备、加湿设备自动化动作，使温室内的环境保持在用户设定范围内。

本公司研发的温室智能自动化控制系统功能以土壤湿度值、土壤温度、时间、空气温度、空气湿度、光照、二氧化碳等为基础，用户可以设定其参数的目标值，程序根据用户设定的目标值控制及监测电磁阀、水泵、施肥系统、天窗、侧窗、内遮阳、外遮阳、风机、湿帘、外翻窗、加温设备、加湿设备、二氧化碳发生器等设备的状态，以保证温室内以上几项参数在用户设定的目标值范围之内。计算机系统无需开机。

二、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部分。

温室大棚就是建立一个模拟适合生物生长的气候条件，创造一个人工气象环境，来消除温度、湿度等对生物生长的限制。能使不同的农作物在不适合生长的季节产出，部分或完全的摆脱农作物对自然条件的依赖。

武汉新普惠科技物联网部自主研发的智能温室大棚控制系统是针对温室大棚正常有效运转的控制要求配置的远程监控与管理系统。采用传感器技术、依托传统温室大棚生产工艺、设计的具有高可靠性、安全性、可扩展性的软硬件系统。

智能温室大棚监测控制系统充分利用物联网技术和组态软件实时远程获取温室大棚内部的空气温度、湿度、光照强度、土壤水分温度、叶面湿度、露点温度等环境参数及视频图像，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，保证温室大棚内的环境*适宜作物生长；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。

三、系统优势：

l  采用工业485总线，光纤城际网络，标准工业电流信号相结合的方式进行数据采集与传输，确保数据传输稳定性，情况下尽量降低成本，降低现场施工布线的复杂程度。

l  采用正版工业自动化组态软件，支持本地软件和远程软件的升级，方便以后功能扩展。

l  永远在线、接收和发送数据为内部系统不会产生通讯费用。

l  应用灵活、方便：只要将RS-485信号、RJ45信号通过硬件协议转换器可直接对接服务器计算机串口。

l  采集监控执行机构采用模块化JCJ716B/DO设备级联,可方便以后硬件升级，采集点扩展，控制设备扩展等。

l  组网简单、迅速、灵活。

l  对于工业485网络，固定设备地址管理，自动识别终端设备，保证用网络的连接和安全性。

l  内置看门狗，具备异常重起。

l  除了提供标准的通用功能外，还可根据用户的特殊需求定制功能。

l  控制操作简单，可现场通过控制柜开关控制各种设备动作，也可以通过培育中心综合服务器工控机操作个设备的运行启停。

l  培育中心采用工业专用计算机IPC作为主控综合服务器。保证数据采集及各种受控设备的稳定运行。

四、现场数据采集与控制功能

智能温室大棚内的各参数传感器，对温室环境进行多点实时动态采集，经过A/D转换送入单片机处理，驱动执行装置从而实现温室环境的自动智能调节。显示装置实时显示温室内的温湿度、光照度等数值，能够更加一目了然地展示温室大棚数据全貌。

（1）温湿度监测

通过温湿度传感器监测大棚室外空气环境温湿度、室内空气环境温湿度、地表温湿度、土壤温湿度等，并能对数据进行采集、分析运算、控制、存储、发送等。

（2）光照度监测

通过光感和光敏传感器监测记录温室大棚内光线的强度，可以直接与相关的补光系统、遮阳系统等设备相连，必要时自动打开相关设备。通过无线传输技术将相关数据传送到用户监控终端。

（3）CO2、O2浓度监测

在温室大棚内部署二氧化碳浓度传感器，实时监测温室中二氧化碳的含量，当浓度超过系统设定阙值范围时，通过无线传输技术将相关数据传送到用户监控终端，由相关工作人员做出相应调整。

（4）分区域检测

同一个棚内划区域控制管理，可实现每个种植区不同温湿度、不同气体配置等环境技术指标。用户可以通过上位机来监测、查询各区域的数据。也可以对个分块进行单独控制和整体协调控制。

（5）灌溉及喷药施肥控制

水灌溉与农药喷洒采用一套管线系统，根据植物生长模式，可通过自动、手动方式进行操作。

（6）报警控制

用户可设定某些参数指标的上限和下限。比如大棚温度应在30-15摄氏度之间，高于或低于这个温度范围都会产生报警信息，并在上位机中控平台和现场控制节点显示出来。

（7）节点故障通知

现场控制节点出现故障时可及时以中心服务器平台、手机短信、报警信息等方式通知管理者。

（8）备用冗余功能

为了避免设备故障及异常带来不便，影响作物的生长。设备可进行扩展冗余，当设备出现故障时，辅助设备进行0切换。从而实现连续无故障运行，增加系统稳定性和可靠性。

（9）自定义控制模式

可以根据温室大棚具体控制和监测需要，定制一些相应的监测项目及控制内容，该项目可以使模拟信号、数字信号、开关信号、频率信号等监测和控制。

五、监测软件数据平台

生态农业智能温室大棚自动监控软件，采集温室大棚内现场数据，经传感器数据模块传送至ZigBee节点或RS485节点上，然后通过有线、无线、3G/2G网络传输到数据平台，按照相关设定进行分析展示并进一步完成相应控制。

1、友好的用户登陆管理界面

规定用户使用权限，不同用户提供不同的操作权限，非用户不能登陆系统，保证系统安全，操作简单而富有人性化。

2、实时\历史、曲线\报表数据分析

系统将采集到的数据信息以实时曲线的方式显示给用户，并根据需要按照日、月、季、年参数变化曲线生成历史报表。便于对温室大棚运转情况进行分析做出改进，提高温室大棚的生产效率。

3、多种形式的报警功能，适合不同场合需要

工作人员根据温室大棚内的具体情况设置温度、湿度等参数限值。在监测时，如发现有监测结果超出设定的阈值时，系统会自动发出报警提醒工作人员，报警形式包括：声光报警、电话报警、短信报警、E-MAIL报警等。

4、远程控制

现场采集设备将采集到的数据通过有线、无线、3G/2G无线网络传输到中控数据平台，用户从终端可以查看温室大棚现场的实时数据，并使用远程控制功能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、自动浇灌系统。

5、监控终端

监控终端通过可视化、多媒体的人机界面实现以下主要功能：①温室大棚内植物生长环境状况全面显示、查询，包括各种参数、光照强度以及历史数据等；②向温室大棚内监控系统发调度命令、调整设备运转状况，确保温室内为植物生长*适宜环境。

?6、平台软件

??系统平台软件共由以下4个部分组成：

??（1）数据收集、存储服务软件

??完成传感器数据的获取、解析、分类，*按预设的格式存入数据库。

??（2）展示、决策软件

图形化界面，从数据库中读取相应数据，以表格和曲线的方式将传感器数据显示出来，支持多种查询显示方式。可自定义决策系统控制对象及决策算法，与对象控制软件互联实现自动化控制。

??（3）远程控制软件

?完成现场控制对象的操作，图形化操作界面，支持重定义远端开关名称等信息，可与决策软件进行对接，实现自动化控制。

??（4）SDK二次开发包

??通过SDK开发包，用户可以完全用自己熟悉的开发平台开发自主知识产权的数据展示和决策平台。

??通过SDK开发包，使用户无需了解本系统的硬件等底层信息的前提下，完成一套环境监测应用系统的开发。

??我们的SDK提供了：

??①数据收集、存储服务软件的详细编程接口及说明

??②对象控制软件的编程接口及说明

??③曲线显示界面例程

??④数据库数据检索例程

??⑤设备对象控制例程

??上述4个组成软件中，数据收集、存储服务软件和对象控制软件是与底层硬件直接联系的，用户无需对该部分软件进行任何的编程开发，只需要通过SDK开发自己的展示、决策软件，与我们的数据收集、存储服务软件和对象控制软件进行数据交互即可。

六、控制柜/主控器/控制器

1：主控制器可在线实时24小时连续的采集和记录监测点位的温度、湿度、风速、二氧化碳、光照强度等各项参数情况，以数字、和图像等多种方式进行实时显示和记录存储监测信息，监测点位可扩展点。

2：数据集中器提供RS485接口，在没有配无线监控电脑或监控电脑损坏、瘫痪，可随时用RS485连接电脑导出将数据转至其它电脑。

3：温湿度监控软件采用标准windows 98/2000/XP全中文图形界面，实时显示、记录各监测点的数据值和曲线变化，统计各个数据的历史数据、*值、*小值及平均值，累积数据等。

4：监控主机端利用监控软件可随时打印每时刻的数据及运行报告。

5：主控器功能强大的数据处理与通讯能力，采用计算机网络通讯技术，

局域网内的任何一台电脑都可以访问监控电脑，在线查看监控点位的变化情况，实现远程监测。系统不但能够在值班室监测，领导在自己办公室可以非常方便地观看和监控。

6：系统可扩充多种记录数据分析处理软件，能进行绘制棒图、饼图，进行曲线拟合等处理，可按TXT格式输出，也能进入EXCEL电子表格等office的软件进行数据处理。

七、监控软件控制功能简述

1.用户登陆

  规定用户使用权限，非用户不能登陆系统，保证系统安全。

可设置权限对用户和密码进行修改。分两级权限：温室察看权限、参数修改权限。

2.系统监控

    监控室内外温度、湿度、光照度、土壤水分、土壤温度、风速、雨雪等各种设备的动作和状态；

当温室内出现异常时进行声音、图像报警。

3.控制功能

可通过计算机屏幕实现控制设备的自动及手动转换；

自动：能根据用户设定的参数（温度、时间）对天窗、外遮阳、风机、水泵进行保温、降温控制。当打开湿帘和风机时系统会关闭天窗。

手动：通过鼠标操作实现各种控制设备的开启、关闭和启停，实现远程强制手动控制操作。

4.参数设定及浏览

对所要实现自动控制的参数（温湿度、光照度等）进行设定，以满足自动控制要求。

5.实时曲线

实时趋势曲线可将系统采集到的温室内的数据以实时曲线的方式显示出来，以便于观察系统检测状态。

6.历史曲线

可显示出温室内各测量参数的日、月、季、年参数变化曲线，根据该曲线可合理的设置系统参数值，以及分析各参数变化对作物生长的影响。

7.报表

? 可将温室内数据测量结果送入至软件的报表服务器中，以报表形式对各参数进行分析和浏览。

8.打印

可对历史曲线、报表进行打印，方便数据查询。

.智能控制器：16路控制器输出

.无线GPRS发送主机

八、系统拓展-安卓手机/平板电脑远程监控设定

  手机/平板电脑远程实时监测、查询、设定、控制；通过网络传输方式，将温室大棚内所有环境数据上传至平板电脑或手机，只要安装我公司自主研发的安卓系统客户端即可实现。时时刻刻掌握棚内环境数据，轻轻松松操控温室大棚被控设备！（加湿器，除湿器，升温，降温，风机自控，自动打开天窗，自动拉幕（帘幕）自动灌溉系统等！

 

九、农业大棚主要监测参数

空气温湿度、土壤温湿度、农业光照度、空气压力、降雨量、风向、风速、 co2、氧气浓度 O3、氨气浓度NH3

 

十、主要应用领域

1.陆地农业生产 → 监测气候、土壤、雨量、把握用农药和肥料的时间和用量以及灌溉的情况。

2.温室设施农业生产 → 监测空气的温度、湿度、土壤的温度及含水量、光照度、二氧化碳的含量、雨量。

3.畜禽养殖农业生产 → 空气温湿度、光照强度、视频

十一、智能温室监测系统架构设计