智能温室大棚环境检测系统的研究与设计
智能温室大棚环境检测系统的研究与设计[20200101170221]
温度、湿度、光照度及CO2浓度是在现代农业生产中经常需要被测量的参数，它们对现代农业生产具有非常重要的影响。为了提高温室大棚的自动化水平和生产效率，本文设计了一种基于VB语言的现代农业温室大棚无线网络温湿度、光照度及CO2浓度数据采集与检测系统，对温室内外环境要素进行实时检测和智能化调控，以便给予农作物最适合的生长条件。该系统设计采用无线传输方式，既节省了布线成本，又可以迅速布局到需要被测量的任何地方，具有体积小、能耗低、检测精度高、运行可靠、使用方便等特点。 *查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:智能,温室大棚,环境检测,系统
目 录
1 引言 1
1.1 智能温室大棚环境检测系统的介绍 1
1.2 智能温室大棚环境检测系统的背景 1
2 智能温室大棚环境检测系统在国内的发展及研究现状 2
2.1 智能温室大棚环境检测系统的发展概况 2
2.2 智能温室大棚环境检测系统的研究现状 3
3 温室的发展趋势 3
3.1 国外温室的发展趋势 3
3.2 国内温室的发展趋势 4
3.3 温室环境调控的措施 4
4 智能温室大棚环境检测系统的设计 5
4.1 智能温室大棚环境检测系统的功能 5
4.2 智能温室大棚环境检测系统的设计框图 5
5 智能温室大棚环境检测系统的具体实现 6
5.1 智能温室大棚环境检测系统的结构 6
5.2 用户界面的实现 9
5.3 智能温室大棚环境检测系统程序的编写 9
5.4 数据查询、打印报表及使用帮助模块 10
5.5 结果分析 11
6 智能化温室大棚设计分析 11
结 论 13
致 谢 15
参 考 文 献 16
附 录 16
1 引言
温室是指具有屋面和墙体结构，增、保温性能优良，适于在严寒条件下进行蔬菜生产的大型保护设施总称。日光温室能在充分利用光能的基础上，较成功的解决采光、载热和保温等一系列问题，在我国北方地区推广应用以来，深受广大生产者欢迎。在北方严寒的冬季，温室大棚可以在不加温条件下进行反季节蔬菜的生产，帮助菜农解决了蔬菜周年生产、均衡上市的问题，具有节能、优质、高效的作用。目前，节能型日光温室在全国大面积推广应用，成为蔬菜生产中大规模采用的一项农业园艺设施。
1.1 智能温室大棚环境检测系统的介绍
随着社会和经济的发展, 人们对物质生活的要求越来越高。中国人口众多, 人均耕地面积很少, 所以提高农作物产量, 使耕地面积利用率最大化非常重要。为了解决这一问题, 国内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环境检测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，主要有光照度、温度、湿度、CO2浓度等参数, 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。温室大棚是北方寒冷地区现代农业生产不可缺少的一部分，数量不断增多。在考察了现有的一些温室大棚后，发现目前温室大棚仍存在一些问题：一是检测和管理还都处在人工阶段，这样虽然做起来较为简单方便，材料成本也不高，但过多的人工操作和管理同样也增加了管理成本，并且无法准确掌握作物的生长情况并根据实际而采取有效的生产措施；二是虽然一些地区已使用了智能温室大棚，但智能化程度不够，只对部分参数进行了检测，如温度、湿度等，没能全面检测生长环境，也无法实现较完整的自动化控制；三是缺少软件支持，不能对所得到的生长数据和环境参数数据进行分析，对此及时做出相应的应变方案。针对目前的运用情况，个人认为，对温室大棚设计出一种集成化方案，提高其智能化建设十分必要。[16]
1.2 智能温室大棚环境检测系统的背景
在世界发达国家中，如美国、以色列等均大力发展温室产业，在智能化检测温室环境中的温度、湿度、光照度和CO2浓度等参数方面已经发展的很全面，其自动化水平非常高。国外的温室产业正朝着高科技方向发展，特别是物联网技术、GPS技术及图像识别技术均不断地应用到智能温室检测系统中，比如采用GPS定位，可以实现超远程控制，另外加上物联网技术和图形识别技术的应用，智能温室可以实现无人值守且可完全自动操作的现代智能温室。[4]
目前，我国智能温室面积已经达到了588.4hm2，其中国产智能温室约为403hm2，进口智能温室面积约为185.4hm2。[14]由于我国计算机技术水平有限，直到20世纪70年代才开始有计算机技术应用于农业，80年代才将计算机应用于农业的控制。有鉴于此，以温室智能化改造为基础，开发出一套由通讯技术、VB计算机技术和传感技术等有机结合，且智能化程度较高的智能温室检测系统，使其满足温室检测系统的需求，保证温室内的温度、湿度、光照度和CO2浓度等重要环境参数达到标准，使作物能够生长在最合适的环境当中。
2 智能温室大棚环境检测系统在国内的发展及研究现状
2.1 智能温室大棚环境检测系统的发展概况
我国早在2000多年前就利用保护设施（即温室雏形）栽培各种时令蔬菜，是温室栽培起源最早的国家。1958年，我国开始自行生产农用聚乙烯薄膜，并将其广泛应用于小棚覆盖。20世纪60年代，我国的设施农业处于水平低、发展速度缓慢、规模小的阶段，小棚定形为拱形，高1.0m、宽1.5～2.0m。1966年，长春郊区把小拱棚改建成2m高的方形，但其抗雪能力差、易倒塌。经过多次改进又设计出高2m、宽15m的拱形大棚，并逐渐在北方地区推广应用。[13]20世纪80年代，随着经济的发展和科技的进步，温室进入快速发展时期。在这时期内主要发展以塑料薄膜为覆盖材料的日光温室，这使温室的生产效益大大提高，基本解决了北方地区蔬菜淡季供应的问题。在此期间，我国从国外引进约20hm2的大型连栋温室，分别置于全国不同的气候带，但由于管理和配套技术仍有问题，这些大型温室的经济效益都很不理想，不得不陆续停产或拆除。从90年代开始，我国的设施农业逐步向规模化、集约化和科学化方向发展，不仅温室大棚的面积迅猛增长，而且质量也有了大幅度的提高。[12]
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3个阶段，由低级、初级到高级，由小型、中型到大型，由简单到完备，由单栋到几公倾连栋温室群，基本上实现了结构类型的多样化，相关配套设施和材料也日趋完善。由于各地区的生产状况、经济条件和利用目的不同，因此现阶段这3种类型的温室均占有一定的比例。塑料大棚、中棚及日光温室是我国主要结构类型，其中能充分利用太阳光热资源、节约能源、减少环境污染的日光温室为我国所特有。
2.2 智能温室大棚环境检测系统的研究现状
我国的温室和大棚面积世界第一，两者的总建筑面积高达200多万hm2，占世界温室面积的42.8%。[4]日光温室主要分布在山东省青州市和附近的寿光市、昌乐临淄，其他地区的面积则相对较少。南方地区以塑料大棚为主，其大型温室主要生产花卉和育苗；北方则以日光温室为主，主要用于栽培蔬菜，少部分是用于栽培苗木。我国商品化温室普及率很低，受生产成本等条件的制约，高、中档次的商品化温室主要被一些机关团体、军队、农场和科研单位采用，很少被个体及一般农民采用。普通农户大多采用自建的简易拱棚进行作物生产，约占我国温室总量的60%以上。有的温室结构简单、设备简陋，难以实现环境的综合调控，生产管理和运行水平比较低下。同时，温室缺乏有效的管理体制和机制，无法将生产、加工、销售有机地结合起来。近年来，在需求带动、政策推动、投资拉动等多种因素的带动下，温室呈现出前所未有的发展势头，面积迅速扩大。然而其在发展过程中存在诸多问题：1）劳动生产率低下。机械耕种方面，适于在温室作业的育苗、移植等机械设备发展较为缓慢，大部分作业依靠人工完成，劳动强度大，作业效率低，导致生产利润很小甚至没有。2）抵御自然灾害及逆境的能力较弱，由此造成的损失巨大。3）单位面积产量及产品质量不高。目前，我国设施产量仅为发达国家的1/3，甚至更少。究其原因，除了缺乏市场导向、种植品种存在偏差外，温室结构不合理、环境因子调控不完善等也极大地限制了日光温室高效化优势的发挥。因此，我们还需对温室大棚进行改造。[13]
温度、湿度、光照度及CO2浓度是在现代农业生产中经常需要被测量的参数，它们对现代农业生产具有非常重要的影响。为了提高温室大棚的自动化水平和生产效率，本文设计了一种基于VB语言的现代农业温室大棚无线网络温湿度、光照度及CO2浓度数据采集与检测系统，对温室内外环境要素进行实时检测和智能化调控，以便给予农作物最适合的生长条件。该系统设计采用无线传输方式，既节省了布线成本，又可以迅速布局到需要被测量的任何地方，具有体积小、能耗低、检测精度高、运行可靠、使用方便等特点。 *查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:智能,温室大棚,环境检测,系统
目 录
1 引言 1
1.1 智能温室大棚环境检测系统的介绍 1
1.2 智能温室大棚环境检测系统的背景 1
2 智能温室大棚环境检测系统在国内的发展及研究现状 2
2.1 智能温室大棚环境检测系统的发展概况 2
2.2 智能温室大棚环境检测系统的研究现状 3
3 温室的发展趋势 3
3.1 国外温室的发展趋势 3
3.2 国内温室的发展趋势 4
3.3 温室环境调控的措施 4
4 智能温室大棚环境检测系统的设计 5
4.1 智能温室大棚环境检测系统的功能 5
4.2 智能温室大棚环境检测系统的设计框图 5
5 智能温室大棚环境检测系统的具体实现 6
5.1 智能温室大棚环境检测系统的结构 6
5.2 用户界面的实现 9
5.3 智能温室大棚环境检测系统程序的编写 9
5.4 数据查询、打印报表及使用帮助模块 10
5.5 结果分析 11
6 智能化温室大棚设计分析 11
结 论 13
致 谢 15
参 考 文 献 16
附 录 16
1 引言
温室是指具有屋面和墙体结构，增、保温性能优良，适于在严寒条件下进行蔬菜生产的大型保护设施总称。日光温室能在充分利用光能的基础上，较成功的解决采光、载热和保温等一系列问题，在我国北方地区推广应用以来，深受广大生产者欢迎。在北方严寒的冬季，温室大棚可以在不加温条件下进行反季节蔬菜的生产，帮助菜农解决了蔬菜周年生产、均衡上市的问题，具有节能、优质、高效的作用。目前，节能型日光温室在全国大面积推广应用，成为蔬菜生产中大规模采用的一项农业园艺设施。
1.1 智能温室大棚环境检测系统的介绍
随着社会和经济的发展, 人们对物质生活的要求越来越高。中国人口众多, 人均耕地面积很少, 所以提高农作物产量, 使耕地面积利用率最大化非常重要。为了解决这一问题, 国内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环境检测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，主要有光照度、温度、湿度、CO2浓度等参数, 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。温室大棚是北方寒冷地区现代农业生产不可缺少的一部分，数量不断增多。在考察了现有的一些温室大棚后，发现目前温室大棚仍存在一些问题：一是检测和管理还都处在人工阶段，这样虽然做起来较为简单方便，材料成本也不高，但过多的人工操作和管理同样也增加了管理成本，并且无法准确掌握作物的生长情况并根据实际而采取有效的生产措施；二是虽然一些地区已使用了智能温室大棚，但智能化程度不够，只对部分参数进行了检测，如温度、湿度等，没能全面检测生长环境，也无法实现较完整的自动化控制；三是缺少软件支持，不能对所得到的生长数据和环境参数数据进行分析，对此及时做出相应的应变方案。针对目前的运用情况，个人认为，对温室大棚设计出一种集成化方案，提高其智能化建设十分必要。[16]
1.2 智能温室大棚环境检测系统的背景
在世界发达国家中，如美国、以色列等均大力发展温室产业，在智能化检测温室环境中的温度、湿度、光照度和CO2浓度等参数方面已经发展的很全面，其自动化水平非常高。国外的温室产业正朝着高科技方向发展，特别是物联网技术、GPS技术及图像识别技术均不断地应用到智能温室检测系统中，比如采用GPS定位，可以实现超远程控制，另外加上物联网技术和图形识别技术的应用，智能温室可以实现无人值守且可完全自动操作的现代智能温室。[4]
目前，我国智能温室面积已经达到了588.4hm2，其中国产智能温室约为403hm2，进口智能温室面积约为185.4hm2。[14]由于我国计算机技术水平有限，直到20世纪70年代才开始有计算机技术应用于农业，80年代才将计算机应用于农业的控制。有鉴于此，以温室智能化改造为基础，开发出一套由通讯技术、VB计算机技术和传感技术等有机结合，且智能化程度较高的智能温室检测系统，使其满足温室检测系统的需求，保证温室内的温度、湿度、光照度和CO2浓度等重要环境参数达到标准，使作物能够生长在最合适的环境当中。
2 智能温室大棚环境检测系统在国内的发展及研究现状
2.1 智能温室大棚环境检测系统的发展概况
我国早在2000多年前就利用保护设施（即温室雏形）栽培各种时令蔬菜，是温室栽培起源最早的国家。1958年，我国开始自行生产农用聚乙烯薄膜，并将其广泛应用于小棚覆盖。20世纪60年代，我国的设施农业处于水平低、发展速度缓慢、规模小的阶段，小棚定形为拱形，高1.0m、宽1.5～2.0m。1966年，长春郊区把小拱棚改建成2m高的方形，但其抗雪能力差、易倒塌。经过多次改进又设计出高2m、宽15m的拱形大棚，并逐渐在北方地区推广应用。[13]20世纪80年代，随着经济的发展和科技的进步，温室进入快速发展时期。在这时期内主要发展以塑料薄膜为覆盖材料的日光温室，这使温室的生产效益大大提高，基本解决了北方地区蔬菜淡季供应的问题。在此期间，我国从国外引进约20hm2的大型连栋温室，分别置于全国不同的气候带，但由于管理和配套技术仍有问题，这些大型温室的经济效益都很不理想，不得不陆续停产或拆除。从90年代开始，我国的设施农业逐步向规模化、集约化和科学化方向发展，不仅温室大棚的面积迅猛增长，而且质量也有了大幅度的提高。[12]
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3个阶段，由低级、初级到高级，由小型、中型到大型，由简单到完备，由单栋到几公倾连栋温室群，基本上实现了结构类型的多样化，相关配套设施和材料也日趋完善。由于各地区的生产状况、经济条件和利用目的不同，因此现阶段这3种类型的温室均占有一定的比例。塑料大棚、中棚及日光温室是我国主要结构类型，其中能充分利用太阳光热资源、节约能源、减少环境污染的日光温室为我国所特有。
2.2 智能温室大棚环境检测系统的研究现状
我国的温室和大棚面积世界第一，两者的总建筑面积高达200多万hm2，占世界温室面积的42.8%。[4]日光温室主要分布在山东省青州市和附近的寿光市、昌乐临淄，其他地区的面积则相对较少。南方地区以塑料大棚为主，其大型温室主要生产花卉和育苗；北方则以日光温室为主，主要用于栽培蔬菜，少部分是用于栽培苗木。我国商品化温室普及率很低，受生产成本等条件的制约，高、中档次的商品化温室主要被一些机关团体、军队、农场和科研单位采用，很少被个体及一般农民采用。普通农户大多采用自建的简易拱棚进行作物生产，约占我国温室总量的60%以上。有的温室结构简单、设备简陋，难以实现环境的综合调控，生产管理和运行水平比较低下。同时，温室缺乏有效的管理体制和机制，无法将生产、加工、销售有机地结合起来。近年来，在需求带动、政策推动、投资拉动等多种因素的带动下，温室呈现出前所未有的发展势头，面积迅速扩大。然而其在发展过程中存在诸多问题：1）劳动生产率低下。机械耕种方面，适于在温室作业的育苗、移植等机械设备发展较为缓慢，大部分作业依靠人工完成，劳动强度大，作业效率低，导致生产利润很小甚至没有。2）抵御自然灾害及逆境的能力较弱，由此造成的损失巨大。3）单位面积产量及产品质量不高。目前，我国设施产量仅为发达国家的1/3，甚至更少。究其原因，除了缺乏市场导向、种植品种存在偏差外，温室结构不合理、环境因子调控不完善等也极大地限制了日光温室高效化优势的发挥。因此，我们还需对温室大棚进行改造。[13]
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