1. 研究目的与意义
随着现代通信技术、计算机技术、机器人技术进入设施农业领域，世界现代农业发展的大趋势已逐步向智慧型农业靠拢。我国智能农业大棚控制系统还处于发展阶段。在传统的农业大棚中，浇水、通风，灯光等控制全凭经验、靠感觉。对农业大棚内的温度、湿度、光照、二氧化碳的浓度、土壤的酸碱度等环境参数都需要靠人工进行采集，这样的传统农业大棚不仅大大耗费人工成本，而且还会因为监测不到位而使农业大棚的环境得不到保障。探索智慧型的智能温室大棚监控系统是当今发展的趋势，针对不同温室侧重点的不同研究方向也不尽相同，但各项研究的最终目的都是希望能够对环境变量的测控精确性、实时性和温室大棚环境调控的响应速度有所提升。本课题将主要依靠单片机来设计一个智能大棚环境监测系统。
2. 课题关键问题和重难点
关键问题：本课题设计一款温室大棚环境检测系统，对大棚的温度、湿度、采光这几个个数据进行实时检测，并能在上位机上实时可视化检测数据。主要分为四个大模块：对温度、湿度、采光信息的采集模块、对温度、湿度、采光的调节模块、显示模块、按键控制模块。前两个大模块最为重要，完成系统的基本功能，这两个模块又分为六个小模块：温度传感模块、湿度传感模块、光照检测模块、加温散热模块、加湿祛湿模块、补光模块。
难点：实时获取大棚环境数据，包括土壤湿度、温度和光照强要根据不同的温度、湿度、采光情况，做出适当的调节。根据不同的大棚的环境需求，设定好不同的阈值，进行不同的调节。主要难在单片机程序的编写，如何处理好温度、湿度、采光以及设定的阈值。3. 国内外研究现状（文献综述）
随着经济和社会的不断发展,关于生活的质量人们的要求逐渐提高，人们对农产品的品质也会随之提高[1]。所以，大棚技术也会随之发展起来，现代化的蔬菜等大量农业生产利用温室进行培育[2]。农民靠传统弄作物种植和人力为主的耕作模式理以实现收入增加。温室大棚在当今农业生产中有着重要地位[3]。温室大棚种植模式充分利用有限的农业土地实现精料细作，改变了农业对环境和气候的依赖性，农民可以种植反季节、高品质、高附加值的蔬果提高收入，改善生活。将各种现代技术应用到温室系统中，准确采集温室内温度、湿度、土壤湿度、二氧化碳浓度、光照和作物生长状况等参数。根据用户需求，将温度、光照、水、肥、气等要素直接、综合地协调到植物生长的最佳状态的智能温室是未来的必然发展趋势[4]。
国外的农业发展历史相对久远。早在十七世纪后欧洲几个发达国家已经普遍使用玻璃温室进行果蔬的种植培育。之后的两百年中，研究人员的主要工作在于研究如何精确控制温室温度和光亮度等技术参数，营造一种更符合农作物生长的人工环境，以提高温室农作物的种植效率。温室种植技术逐渐影响周边城市，到了十九世纪后期已经扩散到全世界。中国政府也意识到温室种植对农业生产的巨大优势，开始投入人力物力进行相关技术研究。但由于当时科技水平限制，温室种植技术没有取得太多突破性的进展。直到二十世纪五十年代，工业技术革命导致大量机器设备在农业领域广泛应用，大大减轻了人力劳动。特别是六十年代美国实现温室的无土栽培,是农业生产领域历史性的转折点，使农业种植可以不受土地资源限制。九十年代，部分发达国家意识到粗放型农业模式对生态环境的影响以及对生产资源的浪费，开始改变生产模式，在种植过程中采用新技术和新设施，开展生态农业和精准农业,实现农业生产过程的可持续发展[4]。现在发达国家在环境监测手段方面, 其系统自动化水平较高, 向全自动方向发展[6]。
当前，国内正处在由传统农业向现代化农业转变的过渡时期,发展智能大棚监测技术是很重要的一环[7]。中国作为发展中国家在对大棚环境温度监测方面稍稍慢于一些发达国家，由于当时的条件，广大人民无法意识到大棚农业的意义。在上世纪八十年代我国开始了对温度监测的研究。在技术上，以单一环境监测为主，尚未结合化发展，与发达国家相比，还存在较大差距。具体体现在装备设施不健全，产业化落后，环境控制水平不足[8]。同样的这些问题在养殖业也能体现出来，目前我国的养殖业呈现出规模化的趋势，主要采取全封闭或者半封闭的养殖方式，现代的这些封闭性高、养殖密度大的养殖场，内部的温度、湿度、光照强度和通风等因素对于家禽的生长影响很大[9]。而我国养殖企业目前较多采用主观判断和人工采样的方法来监测和控制环境参数，准确率低、浪费人力，也难以全面监测环境，因此调节、控制养殖环境对鸡只养殖具有重要意义。虽然我国智能大棚监测技术还有很长一段路要走，在生产实际中依旧会出现许多问题，但这也只是暂时的，相信通过其他行业的发展，慢慢地能够带动该领域的发展，并逐步赶超发达国家。
4. 研究方案
本课题主要通过单片机来实现功能。系统框图如下图1.
图1 智能大棚监测系统框图
5. 工作计划
2022-2023-1学期：
第15-16周：完成选题，查阅相关中英文资料。
第17周：与导师沟通进行课题总体规划。
