??近年來，溫室環境控制在國內外得到了相應的研究和應用。國內現有的智能溫室系統硬件大部分從國外引進，國外的系統是經過多年的發展和完善，在技術上是比較成熟與先進的。但在我國的應用中出現了一些問題，如體積大、能耗大、溫室降溫較差、在我國使用不適應。從經濟效益上看，因其設備投資大，運行費用高，普遍虧損。“林木種苗工廠化生產環境控制設備與自動化控制集成應用研究示范”是我們自主開發的智能溫室監控系統，該系統對于實現農業精細化、自動化生產，提高農業生產的效率與農產品的質量有一定的促進作用。 ??系統硬件相關技術指標要求如下： ??（ 1） 對現場空氣溫度濕度，土壤基質溫度濕度，光照強度進行實時的數據采集、數據信號處理、數據分析。數據采集時延＜ 3min，數據精度達到10 位，根據農作物實際生長情況，溫度控制精度＜ 3℃，濕度控制精度＜ 10% RH 。 ??（ 2） 建立使用可擴展的主從控制器通信機制，準確通信距離可達1. 2km。 ??（ 3） 使用可學習、自適應的控制機制，實現精確控制。 ??（ 4） 整套系統可以在0%—100% RH 的濕度范圍內可靠使用10 年以上。 ??（ 5） 溫度年漂移量＜ 0. 1℃ ，濕度年漂移量＜ 1% RH。 ? ??1 方案設計和器件選型 ? ??1. 1 方案設計 ??根據項目和具體的技術指標需求，下位通信選用RS － 485 通信協議，RS － 485 是雙向、半雙工通信協議，符合真正多點通信網絡要求，并且它規定在一條單總線（ 2 線） 上支持32 個驅動器和32 個接收器。有些RS－ 485 收發器可修改輸入阻抗以便允許將多達8 倍以上的節點數連接到相同總線。由于性能優異、結構簡單、組網容易，多站互連時可節省信號線，便于高速、遠距離傳送。 ??為保證溫室控制系統可靠性，將系統設計為三級主從控制系統。以ARM 系列單片機為中間主控制器，模塊化下位的數據采集和控制單元以便于系統的擴展。上位服務器直接面向網絡，保存下位采集數據。選用主控器自帶TCP /IP 功能與服務器通信，自帶RS485 通信功能連接下位數據采集與控制單元。具體結構如圖1 所示。 ? ??1. 1.1 采集器功能 ??（ 1） 及時可靠地采集溫室現場中溫室溫度、濕度，土壤溫度、濕度，光照強度數據。 ??（ 2） 對數據作初步的采集處理以及兩次完全采集存儲。 ??（ 3） 接受判別主控制器指令，傳遞數據。 ??1. 1.2 控制器功能 ??（ 1） 識別主控制器控制指令。 ??（ 2） 執行控制指令。 ??1. 1.3主控制器功能 ??（ 1） 測量數據采集和監測 ??通過485 串口與測量終端通信，收集測量終端監測的溫室環境指標。如果終端測量到的數據超出了預設的環境參數指標，由主控制器實現監測報警，提醒觀測人員注意溫室環境超出指標范圍。 ??（ 2） 測量數據存儲和傳送 ??把各終端的數據存儲于主控制器的外插的SD 卡中，要求能夠存儲一個月以上的各終端測量數據。也可以通過以太網與任意聯入局域網的PC 機通訊，將存儲數據傳送到PC 機上保存。 ??（ 3） 以太網通信 ??主控制器與服務器之間利用以太網通信，選擇的主控制器上需要帶有以太網接口，實現以太網通信，系統具備TCP /IP 協議棧，能夠在TCP 和UDP 協議層上構建應用層網絡通信，HTTP 網頁服務器功能，TFTP、FTP 文件傳輸功能。 ??（ 4） 終端控制 ??主控制器控制測量終端的測量特性，設置環境參數采樣間隔，參數指標閾值等。根據檢測數據和控制目標及時的完成控制理論計算。向下位控制器發送控制指令。要求主控制器具備現場操控，和遠程操控兩種操作方式。既可以由現場操作主控制器查看終端測量數據，又可以以主控制器作為WEB 服務器，在服務器提供的網頁中顯示測量數據，并在網頁中加入CGI 功能，用戶可以通過網頁實現遠程控制。 ??1. 1.4 服務器功能 ??（ 1） 網絡示范網站服務器，存儲下位采集控制數據煉化完善專家控制系統。 ??（ 2） 與各主控制器的網絡通信。 ??1. 2 傳感器選型 ??依據技術指標需求，選取各傳感器件如下所示。 ??（ 1） PTS － 2 環境濕度傳感器 ??供電電壓4VDC; 濕度范圍0 ～ 100%; 濕度分辨率0. 1% RH; 輸出范圍1 ～ 4VDC; 準確度± 2% （ T ＞0℃） ; 穩定性小于1%RH/年工作電壓： ??（ 2） 環境、土壤溫度傳感器DS18B20 ??支持“一線總線”接口，測量溫度范圍為－ 55°C ～ + 125°C，在－ 10 ～ + 85°C 范圍內，精度為± 0. 5°C。 ??DS18B20 的精度誤差為± 2°C。現場溫度直接以“一線總線”的數字方式傳輸，大大提高了系統的抗干擾性。 ??適合于惡劣環境的現場溫度測量，如： 環境控制、設備或過程控制、測溫類產品等。 ??（ 3） TDR － 3 型土壤水分傳感器