智能溫室遠程監控系統的研究與實現
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智能溫室是在普通日光溫室的基礎上，應用計算機技術、傳感技術、智能控制技術等發展起來的一種高效設施農業技術。隨著智能控制技術、網絡技術和無線通訊技術的廣泛應用，智能溫室監控研究向合理化、智能化、網絡化方向發展[1,2]。齊文新等（2004）[3]研制了分布式智能型溫室計算機控制系統，由中心計算機和單片機組成主從式結構智能控制系統；周國祥等[4]應用無線網絡技術實現了農田水利設施等的遠程監控；左志宇等（2005）[5]將Internet網絡技術應用到溫室環境控制系統中； Roblin P[6]實現了溫室的智能化、自動化。李建軍等[7]介紹了日光溫室番茄長季節生產專家系統的研制方法，以及開發過程。這些系統存在溫室控制功能單一，結構難擴展；價格較貴，難以推廣等缺陷，因此，研究并開發結構合理、成本低、控制方便、適合不同用戶群，集控制、智能決策與無線網絡于一體的智能溫室遠程監控系統具有重要的現實意義。
1 系統結構
在現行的溫室控制系統中，多采用基于PLC的溫室控制系統、集散型控制系統、現場總線控制系統，這些系統操作不便、控制精度低、成本過高，且通信方式不靈活 [2]。為有效解決上述不足，本文采用如圖1所示的上、下位機控制結構。其突出優點是能根據應用需求選擇不同的控制方案，對大型連棟溫室可采用上、下位機結合控制方案；對小規模農家溫室，僅需要選擇下位機系統單獨完成溫室控制。上、下位機采用RS-232串行通信或基于802.11b的無線通信，上位機系統通過Internet與遠端計算機互連，實現溫室環境與設備的遠程監控。
2 下位機設計
下位機位于溫室控制現場，由傳感器、前端控制器和控制設備組成，如圖2所示。主要實現溫室環境數據實時采集、處理與顯示；通過RS-232接口或無線通信模塊，將監測的環境參數傳輸到上位PC機，并接受上位機的控制而產生控制決策；具有脫機運行功能，可在上位PC關機情況下獨立工作，用戶或者專家通過鍵盤預設環境參數及實時采集的環境參數，自主運行下位機決策程序，通過模糊運算產生智能決策，實現溫室模糊智能控制。
2.1 下位機硬件設計
2.1.1傳感器系統設計
根據溫室作物生長特點和環境要求，選擇性價比較優的傳感器，如溫度、濕度、光照、二氧化碳等類型的，設計相應的接口電路，使傳感器采集的信息以0～10mA的電流信號形式輸出，作為前端控制器的輸入。
2.1.2前端控制器設計
前端控制器是監控系統的核心，以單片機應用系統為基礎，外加傳感器輸入接口、控制輸出接口、鍵盤接口以及LED接口電路等組成。選用ATMEL公司的ATmel48單片機系統， ATmel48通用性、可擴展性強、性價比高，內部集成4K的flash ROM及8路10位AD轉換，與傳統8位ADC相比，具有采集精度精確，控制精度更高的特點。
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