物联网温室大棚监测系统需求分析报告

物联网温室大棚监测系统需求分析报告

一、概述

现如今，我国的经济水平和社会地位都在不断的进步和提高，人们对生活质量的要求也越来越高。因而，很多人希望在一年四季内都能品尝到优质新鲜的蔬菜，这一需求促进了温室大棚的发展和进步。

良好的温室大棚需要有一套科学和先进的管理方法才能更好的运用好温室栽培这一高效技术，更需要有一个能够对温室大棚环境参数进行实时检测的监控系统。这种系统可以检测温室大棚内的温度和湿度，确保大棚内的蔬菜生活在优良舒适的环境内。通过对学校后山大棚的调研，总结了内部作物栽培需要的一系列参数及测定的设计方案。

本课题设计的系统是采用高性价比的单片机和高准确度数字温湿度传感器设计，并朝着智能化、低廉化、模块化、迅速化的单片机数据采集系统逼近。本系统应满足以下要求：

（1）能够准确的采集温室大棚中的温度值、湿度值、光照强度、CO

浓度

2（2）根据采集的数据实时的把结果显示出来。

（3）通过之前采集的温湿度参数值，运用合理的方法准确的比较设定值与测出值之间的差别，超出范围时进行报警提示。

二、功能叙述

温室棚依照不同的屋架、采光材料可分为很多种类，如玻璃温室、塑料温室等。温室结构的建造标准是既能密封保温，便于通风降温。同时通过传感器采集：1、室温；2、土壤含水量；3、二氧化碳浓度；4、光照强度等植物生长状态所需的环境相关参数，结合作物生长环境所需的适宜条件，有效调节有关设备装置，将室内温、湿、光、水、肥、气等诸因素综合协调调节到最佳状态。

温室的环境参数指标举例：

1、葡萄温室：

a、在冬季休眠期约90多天需保持温室内温度为5℃。休眠期以后白天需控制温室内温度为25-30℃，夜间需控制在15-18℃。

b、湿度需保持在50-75%不能超过95%。

c、光照强度应保持在

45000-55000勒克斯

d、二氧化碳浓度在上午日出后到10点左右保持在1000PPM左右。

e、PH值保持在7-7.5。

2、黄瓜、番茄温室：

a、在苗期需保持温室内温度在13-15℃，定植后白天上午应保持在

25-28℃，下午应保持在20-25℃，夜间应保持在15-18℃。

b、湿度黄瓜在白天保持在70-75%，夜间保持在85-90%；番茄白天保持在65-75%，夜间保持在75-85%。

c、光照强度番茄应保持在50000勒克斯左右，保证12个小时光照；黄瓜应保持在40000勒克斯左右，保证8-10小时光照。

d、二氧化碳浓度在上午日出后到10点左右保持在1000PPM左右。

e、PH值保持在6.5-7.5。

监测参数：

1、室温

通过本次调研我们发现，我校老师所设计和管理的温室大棚内，温度计悬挂在距离地面1.7米左右的位置，整个大棚通过一支温度计进行温度检测。借鉴老师这一相对成熟的监测方法，设计之后大棚监测设备如下——根据大棚的规模大小，采取两套方案：1、整个大棚通过一个温度传感器，实时传输温度数据；2、采取每1/3设置一个温度传感器。

查阅相关资料，确定并制定一套适宜作物生长的温度区间，并根据实际情况（天气、季节等）划分温度梯度。通过在大棚内设置风扇（以每1/3的位置安装一台风扇，并配合大棚外围塑料膜的打开），根据远端监测的温度数据，通过设置参数，自动控制风扇的开闭。

2、土壤含水量

本次调研发现，多数大棚采取滴灌技术（后期根据种植作物种类，将叶湿也作为监测参数之一，采取喷灌技术，并确定水流大小及安装位置）。在每一垄设置滴灌的管子，所有管子接在一个水源。湿度传感器设置在1/3的田垄处，根据这3个传感器的参数，结合适宜作物生长的土壤湿度，通过控制水管孔的大小，统一调节所有水管的水滴流速。

3、二氧化碳浓度

二氧化碳监测方式与温度相同。通过控制大棚内的二氧化碳发生器已经以及通风，调节二氧化碳浓度。

4、光照强度

光照强度主要通过在大棚外设置机械装置，控制大棚外围的黑色塑料膜的开闭，调节棚内光强。通过调研发现，由于大棚内部存在向阳面和背阳面，后期设计调整大棚的结构，以及作物的种植位置、黑色塑料膜的覆盖位置，使光照平均。

三、总结

通过本次调研，主要了解和确定了：1、与作物生长相关的几个主要监测参数和设备；2、监测装置在大棚内部的设置位置和数量；3、反馈控制调节相关参数的装置；4、种植作物规划。在掌握了上述几点信息，下一阶段的主要工作主要包括：1、监测设备的购置；2、设备的初步连接、测试；3、设备的实地测试；

4、调控装置的设计、购置和制作安装。