农业大棚温湿度监控系统的设计开题报告

1、大连大学本科毕业论文（设计）开题报告论文题目：农业大棚温湿度监控系统的设计 学 院：信息工程学院专业班级：自动化 122班学牛姓名：湛枭雄指导教师：盖荣丽2015年02月15日填一选题依据1. 论文题目农业大棚温湿度监控系统的设计2. 研究领域 嵌入式系统3. 论文工作的理论意义和应用价值目前，我国正处于从传统农业到优质高效高产的现代化农业转化的新阶段，而大棚作为现代化农业的产物，在广大的地区得到应用。随着科学技术的发展，农业 和科学越来越密不可分，而现代化农业更是离不开科学对环境的控制， 而农业大 棚温湿度监控系统是实现农业大棚生产管理自动化和科学化的基本保障。根据各种农作物的生长规律，通过

2、温湿度监控系统控制其生长环境， 达到农作物能在不 适合其生长的反季节中能够获得比其在外界环境下更高效高产和优质的栽培目 的。由于温室大棚能够满足消费人群的质量要求，能够减轻种植业的风险，能够生产反季节农作物和使得大棚技术得到普及等优点， 所以温室大棚数量不断增多，对 于农业温室大棚来说，最重要的一个管理因素是温湿度控制。 当温湿度太高或者 太低时，农作物就不适合生长，所以要将温湿度始终控制在适合农作物生长的范 围内。传统的温度控制是在温室大棚内部悬挂温度计，工人依据读取的温度值来调节大棚内的温度。这样仅靠人工控制的方法既耗人力， 又容易发生差错，更不 易管理；而且随着农业产业规模的提高， 对于

3、数量较多的大棚，传统的温度控制 措施就显现出很大的局限性。为此，在现代化的农业大棚管理中温湿度监控系统 的设计可以很好的控制农业大棚温湿度，适应生产需要。4. 目前研究的概况和发展趋势国外对温室环境控制技术研究较早，始于 20世纪70年代。先是采用模拟 式的组合仪表，采集现场信息并进行指示、记录和控制。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。现在世界各国的温室控制技术发展很快， 一些国家在实现自动化的基础上正 向着完全自动化、无人化的方向发展。从国内外温室控制技术的发展状况来看，温室环境控制技术大致经历三个发展阶 段：（1） 手动控制。这是

4、在温室技术发展初期所采取的控制手段，其时并没 有真正意义上的控制系统及执行机构。生产一线的种植者既是温室环境的传感器，又是对温室作物进行管理的执行机构， 他们是温室环境控制的核心。 通过对 温室内外的气候状况和对作物生长状况的观测， 凭借长期积累的经验和直觉推测 及判断，手动调节温室内环境。种植者采用手动控制方式，对于作物生长状况的 反应是最直接、最迅速且是最有效的，它符合传统农业的生产规律。 但这种控制 方式的劳动生产率较低，不适合工厂化农业生产的需要，而且对种植者的素质要 求较高。（2） 自动控制。这种控制系统需要种植者输入温室作物生长所需环境的目标参数，计算机根据传感器的实际测量值与事先

5、设定的目标值进行比较，以决定温室环境因子的控制过程，控制相应机构进行加热、降温和通风等动作。计算 机自动控制的温室控制技术实现了生产自动化，适合规模化生产，劳动生产率得到提高。通过改变温室环境设定目标值，可以自动地进行温室内环境气候调节， 但是这种控制方式对作物生长状况的改变难以及时做出反应，难以介入作物生长 的内在规律。目前我国绝大部分自主开发的大型现代化温室及引进的国外设备都 属于这种控制方式。(3) 智能化控制。这是在温室自动控制技术和生产实践的基础上， 通过总结、收集农业领域知识、技术和各种试验数据构建专家系统，以建立植物生长的 数学模型为理论依据，研究开发出的一种适合不同作物生长的温

6、室专家控制系统 技术。温室控制技术沿着手动、自动、智能化控制的发展进程，向着越来越先进、 功能越来越完备的方向发展。由此可见，温室环境控制朝着基于作物生长模型、 温室综合环境因子分析模型和农业专家系统的温室信息自动采集及智能控制趋 势发展。随着社会的发展和人民生活水平的提高，针对温室监控系统的设计具有相应 的研究意义。二文研究的内容1. 重点解决的问题(1) 温湿度监控系统的研究和设计(2) 温湿度显示电路以及报警电路的硬件设计(3) 程序的编写(4) 电路的仿真2. 论文写作大纲(1) 摘要(2) 引言 主要写论文选题的目的和意义，在本学科领域的地位、作用及目前 的研究现状，特别是有待解决的

7、问题；针对研究现状，提出本文拟解决的问题， 引出下文(3) 论文的研究背景和发展趋势(4) 农业大棚温湿度监控系统的设计原理(5) 农业大棚温湿度监控系统的软件设计和实施(6) 农业大棚温湿度监控系统硬件电路的设计(7) PC上位机的制作(8) 总结和展望3. 本论文预期取得的结果通过温湿度监控系统能够监测出农业大棚温湿度的大小，并根据相应的温湿度作 出相应的反应。三论文工作安排1. 拟采用的主要研究方法 调查法，对比法，文献研究法2. 论文的进度计划第一周：查看文献，梳理研究思路；第二周：确定温湿度监控系统设计方案思路，撰写开题报告及文献综述；第三周：完成开题报告初稿，根据指导老师意见修改并

8、完善开题报告；第四周：开题；第五周：系统设计方案的设计；第六周至第九周：系统功能模块的设计；第十周：系统总体功能的开发；第十一周：硬件和软件的调试，测试及实现 第十二周：论文撰写；第十三周：完善论文，提交定稿；第十四周：撰写答辩ppt，准备答辩。四.需要阅读的参考文献1 刘卉,汪懋华,王跃宣等.基于无线传感器网络的农田土壤温湿度监测系统的 设计与开发J.吉林大学学报(工学版)，2008,38(3):604-608.2 蒋鼎国,JIANG Ding-guo.基于GPRS勺温室大棚温湿度监控系统的设计J. 湖北农业科学2014.3 蒋鼎国基于GPRS 的温室大棚温湿度监控系统的设计J.湖北农业科学

9、，2014(9) : 2153-2155.4 潘辉，张燕，张明，等.基于ZigBee的仓库温湿度监控系统设计J.计算机与数字工程，2014(9):1737 1740. 辛艳辉,袁合才.基于单片机和TC35i的温室大棚智能监测系统设计J.安 徽农业科学 2011,39(13).doi:10.3969/j.issn.0517-6611.2011.13.201.李敏,曾明,孟臣,李爱传,朱丽.温室大棚单片机数据采集系统设计J.黑龙江八一农垦大学学报 2003,15(1).doi:10.3969/j.issn.1002-2090.2003.01.012 .7 聂敏,吴凤娇,李启鑫等.基于51单片机的果

10、蔬保鲜自动测控系统设计J.农 机化研究,2014,(10):192-195,200.8 冯媛硕，宋吉江.基于单片机的温湿度检测控制系统设计J.山东理工大学 学报：自然科学版，2014(1) : 19-23.9 易顺明，赵海兰，袁然等.基于单片机的大棚温湿度控制系统设计J.现代电子技术,2011,34:129-131,134.DOI:10.3969/j.issn.1004-373X.2011.07.039.10 高峰，俞立，张文安，徐青香，于莉洁,Gao Feng,Yu Li,Zhang Wenan,XuQin gxia ng,Yu Lijie.基于无线传感器网络的作物水分状况监测系统研究与设计

11、J.农业工程学报2009,25(2).11 汪小志，王林生，刘志刚，林卫国，WANGXiaozhi,WANG Lin she ng,LIU Zhiga ng,LIN Weiguo.基于无线传感器网络覆盖技术的农作物温室自动化监控系统设计 J. 仲恺农业工程学院学报 2015,28(1).doi:10.3969/j.iss n.1674-5663.2015.01.008.12 张杰，石为人，涂巧玲，唐云建，ZHANG Jie,SHI Weiren,TU Qiaoling,TANGYunjian.基于无线传感器网络的信息采集监测系统设计J.传感技术学报2009,22(6).doi:10.3969/

12、j.iss n.1004-1699.2009.06.020.13 高峰，俞立，张文安，徐青香，于莉洁,Gao Feng,Yu Li,Zhang Wenan,XuQin gxia ng,Yu Lijie.基于无线传感器网络的作物水分状况监测系统的上位机软件开发J.农业工程学报2010,26(5).14 刘力，鲍安红，曹树星，胡秀芝丄 iu Li,Bao An ho ng,Cao Shuxi ngHu, Xiuzhi.温室大棚内环境自动化控制方案设计J.农机化研究2013,(1).15 王秀.Wangdu.多功能智能温室监控系统设计J.安徽农业农科学，201l， 39(13) : 8086 808

13、8.16 郑成武.Zheng Chengwu浅谈我国温室大栅的现状与发展J 安徽农机, 2005(2) : 89.文献综述一引言：近些年来，随着生活水平的提高，人们对如何减少人力物力的 消耗，又能高效的生产农作物的研究日益加深，所以农业大棚显得越来越重要， 特别对大棚温湿度的系统监控。而针对单片机为基础的农业大棚温湿度监控系统 的设计研究日益成为人们的研究热点。而在全国高校电子竞技大赛和飞思卡尔大 赛都是以单片机为基础的，而以单片机为为核心的农业大棚温湿度监控系统的设 计利用传感器和单片机对农业大棚的温湿度进行监控，可以很好的控制农业大棚温湿度，并能通过提供以点阵实现人机交互以及通过内部I/O

14、 端口对外围设备进行精确的操控，具有比较好的工控能力，所以同样适合节点较多，相对分散的温室大棚监控，所以更适应社会生产需要。因为四季变化无常， 温湿度也不断在变化， 而自然环境中的温湿度不一定是农作物的最 合适生长的温湿度，所以农业大棚就显得非常重要了。但在许多时候，如果是一个人监控， 但人总有不在农业大棚的时候，若让人轮流监控，这样就比较耗损人力和财力，但要使得农作物在适合其生长的温湿度的环境下生长，又能较少的消耗人力物力，在这种情况下，如没有人时刻对其进行检查和控制，就会影响农作物的产量， 这时候就需要温湿度监控系统的监控。而现在以单片机为基础的温湿度的监控在现代农业大棚中得到广泛的应用。

15、而随着科学技术的不断发展和研究，以单片机为基础的控制系统将会在更多的场合应用。二.农业大棚对温湿度的控制(1)手动控制农业大棚的温湿度。这是在温室技术发展初期所采取的 控制手段，其时并没有真正意义上的控制系统及执行机构。在农业大棚生产一线 的种植者既要对农业大棚温湿度进行判断， 又要对对温室作物进行管理，所以他 们是温室环境控制的中驱。由于农业大棚生产一线的种植者都是长期致力于农业种植，所以能通过对温室内外的气候变化和对作物生长情况的观察和测量，凭借着他们长期积累的种植经验以及直觉推测及判断来手动调节农业大棚内的环境，从而使其达到最适宜农作物生在的环境。种植者采用手动控制农业大棚温湿度的方式，

16、对于作物生长状况的了解是最 直接、最迅速且是最有效的，它比较符合我国传统农业的生产规律。 但是这种方 法由于劳动生产率较低，消耗的人力比较大，对生产一线的种植者的农业素质要 求比较高，不适合工厂化的现代农业生产需要。(2)自动控制农业大棚的温湿度。这种控制系统需要生产一线的种植者了解农业大棚的农作物适宜的生长所需要的环境参数，并能输入农作物所需环境 的目标参数，然后利用计算机对传感器的所测量到的实际测量值与事先设定的目 标参数值进行比较，从而决定农业大棚内外环境的控制过程， 控制相应执行机构 进行温湿度控制，如升降温和通风等动作。而在自动控制方面，安鹤峰介绍一种基于STM32的温湿度监控系统设

17、计方案。以基于Cortex-M3 内核的STM32F103 系列微处理器 为核心，采用防护型温湿度数字传感器进行温湿度采集， 在多组四位数码管上实 时显示温度和湿度；通过Zigbee无线模块进行实时数据互通及参数设置，微处理器完成相关计算后，对放风、喷淋等设备发出指令，并最终实现了对 农业大棚温湿度的监控。而王东涛设计了一种基于单片机的大棚控制系统，该系 统除具有检测精度高、运行可靠、使用方便等特点，更能实现对农业大棚温湿度 的监控。由于计算机自动控制技术实现了农业生产自动化，适合大规模化农业生产， 劳动效率得到大大的提高。通过改变温室环境设定目标值，可以自动地进行温室 内环境气候调节，但是这种控制方式对作物生长状况的改变难以及时做出反应， 难以介入作物生长的内在规律。目前我国绝大部分自主开发的大型现代化温室及 引进的国外设备都属于这种控制方式。三总结和展望随着人类文明的发展，科学技术与生活越来越密切，而农业也与科学越 来越密不可分，从以前的任由农作物自由生长，到温室手动控制