光伏农业大棚成为农业发展新亮点
光伏蔬菜大棚的研发应用，开创了现代农业与新型能源有机融合的全新模式，形成了经济效益与社会效益和谐共赢的可喜局面，具有积极的示范作用。在山东、湖北、江苏、内蒙古等地，这一新模式已开始在全国范围内进行推广。
在山东省即墨市普东中心社区的华盛太阳能农庄，一片面积4公顷的光伏大棚里，一棵棵茶树长势喜人，就在不久前，从这些茶树上采摘的春茶正式上市开卖，成为国内首批成功在光伏大棚中生长收获的“光伏茶”。来自国家茶产业技术体系、青岛农业大学、青岛市果茶站的相关茶叶专家，对光伏茶进行了首次品质鉴定，经过评审鉴定后宣告，国内收获的首批光伏茶，已经达到名优茶的标准。光伏茶从育种、生长到采摘，都与太阳能密切相关。光伏大棚既能让少量阳光照射到茶树上，又能为茶树遮挡强烈光照，在这种温和的环境下，不受强烈阳光直射的茶叶，就显得十分嫩绿。
同时，它能提供农业大棚内照明等所需电力，多余的电还能直接输入国家电网。在“光伏科技大棚电站 ”离网系统中，可与LED 系统相搭配，白天发电的同时，保证作物的生长;夜晚LED系统可利用白天发的电，给作物提供光照，延长日照时间，缩短作物生产周期。在夏季，可有效阻止过多的热量进入大棚，能抑制夏季中午大棚内的温度大幅上升。冬季和夜晚，则能阻止大棚内的光向外辐射，起到保温作用。这样能使茶叶氨酚比大大提高，形成“汤色嫩绿明亮，香气醇厚持久，滋味鲜爽甘甜”的独特品质。
光伏大棚还可以阻挡部分紫外线，打乱昆虫生长环境，抑制重大病虫害，实现绿色有机作物种植。通过“物联网”的应用，实现远程监控、大棚内温湿度的自动控制、施肥浇水的智能化，茶树犹如生长在云雾笼罩的高山上，枝繁叶茂且绿色健康。
“光伏茶”的上市，不仅是“华盛太阳能农庄”所隶属的青岛昌盛日电太阳能科技有限公司光伏农业科技大棚项目的缩影，也由此打开了即墨市首批光伏农业发展的大门。目前 ，昌盛日电发展光伏农业科技大棚33公顷，装机量达10MW，参与运营的光伏农业基地超过333公顷，被国家科技部列为光伏农业示范园区项目之一。短短3年间，昌盛探索出了“棚顶光伏发电、棚下农业生产”适合企业发展的特有模式，将光伏发电和现代农业有效结合，根据不同作物光照需求的差异重点发展了茶叶、食用菌、园艺花卉、有机蔬菜等一系列生长较快及附加值高的经济作物。
在山东潍坊，继山东首个蔬菜大棚光伏发电项目—1MW光伏发电项目正式投入应用且并入国家电网之后，潍坊华天新能源集团规划的50MW太阳能光伏蔬菜大棚也已进入实质性阶段，并拟将该模式在城市内进行推广，实现生态农业与都市生活的无缝对接。华天新能源集团结合光伏发电技术，研发出新一代光伏农业大棚。华天新能源集团在发展现代化光伏农业的同时，还将在城市周边进行推广，为广大的都市人群提供健康舒适的绿色休闲生活。集团融合现代科技与生态农业，投资开发出以现代玻璃温室为主框架，集农作物、花卉、林木种植，鸟、禽、虫类饲养，各类水产品养殖和农作物产品展览功能于一体的新型设施农业项目—绿色城市农庄。围绕该项目，可开展农业知识的普及教育、农业科研、农业观赏、农业休闲、旅游度假等活动，让被禁锢在钢筋混凝建筑中的都市群体亲近自然、放松心灵，领略原生态的绿色生活，体验现代版的“市外桃园”。 (本刊综合)
国家金太阳工程光伏生态农业大棚示范项目，位于青岛市即墨市普东镇华盛绿能太阳能生态园，占地38.5公顷，采用由昌盛日电自行生产的全光谱透光率5%～12%的非晶硅薄膜太阳能电池作为棚顶材料，利用薄膜分光技术、LED夜间补光技术和物联网智能控制技术，同时采用了地源通风、自动滴管等现代农业技术，实现“棚顶太阳能发电、棚内发展生态农业”的有机结合，极大提高生态农业的种植效益，为光伏行业在农业的规模化应用和土地资源的集约化使用方面起到良好的示范效应。
项目建成后，光伏发电系统年均发电量1255万千万时，每年可节省近5022吨标准煤，减少1.25万吨碳排放，每年可实现生态农业和光伏发电综合收入3240万元。 (本刊记者 张风祥 王钰龙)
2014年11月18日，记者从陕西省铜川市耀州区规划的现代农业科技园获悉，生态农业大棚棚顶100 兆瓦光伏电站项目占地面积约200 公顷，计划总投资12 亿元(其中农业部分投资2.5 亿，电站部分投资9.5 亿)，旨在将光伏电站与现代农业有机结合，发挥工农业互补优势，建造国内一流的光伏生态农业产业园。
该项目契合当地现代农业科技园的整体发展规划，是利用特殊设计的农业大棚棚顶作为光伏电站的安装基础，将农业大棚与光伏发电系统集合，按照农业产出与光伏发电的最大效益为原则，设计单体的光伏农业大棚系统，经过系统连接，形成光伏发电系统。
据了解，耀州区生态农业大棚棚顶100 兆瓦光伏电站项目于2014年10月12日开工建设，目前已投资7000 万元，该项目将于2015年6月完成电站建设及并网发电，项目建成后预计可接纳当地4000 人就业。同时，100 兆瓦棚顶光伏电站预计年均发电量约为1 亿kW·h，所发电力通过逆变、升压后直接并入国家电网。该项目利用清洁的可再生能源代替不可再生能源，节约资源、降低排放、减少污染，年均可省燃油2700 万L，节省标煤3.8 万吨，减排二氧化碳9.8 万吨，减排二氧化硫696 吨，年均节水3.4 万吨，减少因火力发电厂产生的粉尘约2.8 万吨。
该大棚结构设计拥有多项国家专利，即满足农业使用又兼顾光伏发电的条件，从而解决了单纯农业大棚投资大的难题，为我市农业现代化的快速发展、新型农村城镇化建设提供了有力的支持。
来源：《铜川日报》
与建设集中式大型光伏地面电站相比，光伏农业大棚项目有诸多的优势：
1、有效缓解人地矛盾，促进社会经济可持续发展
光伏农业大棚发电组件利用的是农业大棚的棚顶，并不占用地面，也不会改变土地使用性质，因此能够节约土地资源。可在有效扭转人口大量增加情况下耕地大量减少方面起到积极作用。另一方面，光伏项目在原有农业耕地上建设，土地质量好，有利于开展现代农业项目，发展现代农业、配套农业有利于第
二、三产业与第一产业的结合。而且可以直接提高当地农民的经济收入。
2、可灵活创造适宜不同农作物生长的环境
通过在农业大棚上架设不同透光率的太阳能电池板，能满足不同作物的采光需求，可种植有机农产品、名贵苗木等各类高附加值作物，还能实现反季种植、精品种植。
3、满足农业用电需求、产生发电效益
利用棚顶发电可以满足农业大棚的电力需求，如温控、灌溉、照明补光等，还可以将电并网销售给电网公司，实现收益，为投资企业产生效益。
4、绿色农业生产的新路径
与传统农业相比，更加重视科技要素的投入，更加注重经营管理，更加注重劳动者素质的提高，作为一种新型的农业生产经营模式，在带动区域农业科学技术推广和应用的同时，通过实现农业科技化、农业产业化，将成为区域农业增效和农民增收的支柱型产业。
本消息来自中国太阳能电池板交易网整理。
光伏农业大棚是一种与农业生产相结合，棚顶太阳能发电、棚内发展农业生产的新型光伏系统工程，是现代农业发展的一种新模式。它通过建设棚顶光伏电力工程实现清洁能源发电，最终并入国家电网。
光伏农业大棚,不但不额外占用耕地,还使原有土地实现增值。光伏农业大棚着重把农业、生态和旅游业结合起来，利用田园景观、农业生产活动、农业生态环境和生态农业经营模式，以贴近自然的特色旅游项目吸引周边城市游客在周末及节假日作短期停留，以最大限度利用资源，增加旅游收益。
本项目拟占地1050亩，总投资3.15亿元人民币。装机容量:30MW,年发电量：3614万千瓦时, 25年可节约标煤47.83万吨，减少谈粉尘排放29335吨，减少二氧化碳排放107526.5吨，减少二氧化硫排放3235.5吨，减少氮氧化物排放1617.8吨。
本项目预计年发电收益3614万元,棚内农业种植产值3000万元, 农产品深加工收益1000万元, 棚顶、棚内两项年产值收益可达7000多万元。
一、光伏农业大棚的优势
光伏农业大棚是光伏应用的一种新的模式。与建设集中式大型光伏地面电站相比，光伏农业大棚项目有诸多的优势：
1、有效缓解人地矛盾，促进社会经济可持续发展
光伏农业大棚发电组件利用的是农业大棚的棚顶，并不占用地面，也不会改变土地使用性质，因此能够节约土地资源。可在有效扭转人口大量增加情况下耕地大量减少方面起到积极作用。另一方面，光伏项目在原有农业耕地上建设，土地质量好，有利于开展现代农业项目，发展现代农业、配套农业有利于第
二、三产业与第一产业的结合。而且可以直接提高当地农民的经济收入。
2、可灵活创造适宜不同农作物生长的环境
过在农业大棚上架设不同透光率的太阳能电池板，能满足不同作物的采光需求，可种植有机农产品、名贵苗木等各类高附加值作物，还能实现反季种植、精品种植。
3、满足农业用电需求、产生发电效益
利用棚顶发电可以满足农业大棚的电力需求，如温控、灌溉、照明补光等，还可以将电并网销售给电网公司，实现收益，为投资企业产生效益。
4、绿色农业生产的新路径
与传统农业相比，更加重视科技要素的投入，更加注重经营管理，更加注重劳动者素质的提高，作为一种新型的农业生产经营模式，在带动区域农业科学技术推广和应用的同时，通过实现农业科技化、农业产业化，将成为区域农业增效和农民增收的支柱型产业。
一、光伏农业大棚简介
光伏农业大棚是集太阳能光伏发电、智能温控系统、现代高科技种植为一体的温室大棚，大棚采用钢制骨架，上覆盖太阳能光伏组件，同时保证太阳能光伏发电和整个温室大棚农作物的采光需求。太阳能光伏所发电量，可以支持大棚的灌溉系统，对植物进行补光、解决温室大棚冬季供暖需求，提高大棚温度，促使农作物快速生长。
二、光伏农业大棚的优势
光伏农业大棚是光伏应用的一种新的模式。与建设集中式大型光伏地面电站相比，光伏农业大棚项目有诸多的优势：
1、有效缓解人地矛盾，促进社会经济可持续发展
光伏农业大棚发电组件利用的是农业大棚的棚顶，并不占用地面，也不会改变土地使用性质，因此能够节约土地资源。可在有效扭转人口大量增加情况下耕地大量减少方面起到积极作用。另一方面，光伏项目在原有农业耕地上建设，土地质量好，有利于开展现代农业项目，发展现代农业、配套农业有利于第
二、三产业与第一产业的结合。而且可以直接提高当地农民的经济收入。
2、可灵活创造适宜不同农作物生长的环境
通过在农业大棚上架设不同透光率的太阳能电池板，能满足不同
作物的采光需求，可种植有机农产品、名贵苗木等各类高附加值作物，还能实现反季种植、精品种植。
3、满足农业用电需求、产生发电效益
利用棚顶发电可以满足农业大棚的电力需求，如温控、灌溉、照明补光等，还可以将电并网销售给电网公司，实现收益，为投资企业产生效益。
4、绿色农业生产的新路径
与传统农业相比，更加重视科技要素的投入，更加注重经营管理，更加注重劳动者素质的提高，作为一种新型的农业生产经营模式，在带动区域农业科学技术推广和应用的同时，通过实现农业科技化、农业产业化，将成为区域农业增效和农民增收的支柱型产业。
三、光伏农业大棚的种植
1、经济价值高的农作物
光伏农业大棚可以重点发展有机特色蔬菜、食用菌和中草药的设施化生产，适度发展观赏苗木种植，提高单位土地产值和农产品的附加值。
多数食用菌菌丝体生长阶段不需要光，弱光也无不良反应，可种植食用菌的植香菇、平菇、双孢菇和金针菇等品种;
根据蔬菜对光照强度要求的不同可分为要求较强光照的蔬菜、适宜中等光照的蔬菜和比较耐弱光的蔬菜。耐弱光蔬菜主要有芹菜、芦笋、菠菜、生姜、韭菜、莴苣、蒲公英、空心菜、木耳菜等;
阴性和耐阴的中草药有西洋参、黄连、党参、麦冬、三七板蓝根、白术、半夏、天麻、灵芝等;
可在大棚内培育耐阴苗木、盆栽、花卉等。
2、可发展为观光农业
利用良好的交通和区位优势，充分利用农业生产和生态环境两大资源，依托观赏苗等生态旅游资源，配合有机蔬菜等农产品生产采摘等农业旅游资源的开发建设，发展多种形式的观光、休闲和体验等旅游项目，形成特色化、规模化的观光农业。
四、建造形式
光伏农业大棚的建造主要是一体化的薄膜光伏大棚(发电组件与钢骨架柔性连接)、在原有大棚上的专业改造等。
大棚发电组件可选用薄膜组件、多晶硅、单晶硅组件。光伏大棚与普通大棚相比，其钢架结构要复杂、造价相对比普通的大棚高。
五、光伏大棚的发电
1、发电量
光伏大棚一般一亩地布置一个光伏大棚，面积约为：60m*8.5m，每个大棚大致可以布置60kW，根据威海的太阳能资源情况，年满发小时数约1274小时，以20MW的安装容量为例，年均发电量约为2548万kWh，25年总发电量为63700.万kWh。
2、电价及补贴
光伏大棚所发电量消纳有两种方式：一是小规模的分布式光伏电站(如6MW以下)，采用自发自用余电上网的方式，所发电力按电网销售电价销售给农业大棚的使用者或者其他用户，剩余并入电网，可以获得全电量为0.42元/W的补贴;一种是规模较大，直接并入电网，上网电价按照“鲁价格一发„2013‟119号文件，2013-2015年并网发电的光伏电站上网电价确定为每千瓦时1.2元(含税，下同)”计算。可以申请国家光伏建筑一体化补贴，
农业项目也可申请相关农业项目补贴、财政补贴等，如山东省农业厅、财政厅菜篮子"产品生产果菜项目,另外，如果分布式项目不大于20MW，可按照当地光伏标杆电价上网，且备案可进入分布式光伏规模控制指标。
六、发电效益分析
以一个20MW的光伏项目为例，光伏大棚的建设内容包含：光伏系统的建设安装费用、项目土地费用、农业大棚本体的建造费用、接入系统费用，合计约12470元/kW。
测算参数设置：考虑土地租赁费用：每年1200元/亩;电价为1.2元/kWh;项目动态总投资为24941.02万元，销售税金及附加总额为1160.32万元，缴纳增值税总额为13328.02万元。
采用以上参数，测算结果如下：建成大棚后出租，假定出租收入为每年1200元/亩，项目融资前税前内部收益率为8.93%，资本金税后内部收益率为10.70%。投资回收期为10.11年。
建成大棚后不出租，项目融资前税前内部收益率为8.55%，资本金税后内部收益率为9.43%，投资回收期为10.39年。
项目发电如果可以全部并网消纳，企业在缴纳光伏大棚土地费用后，仍可以保持大于8%的内部收益率。
七、结语
综上所述，光伏农业大棚是一种新形式的土地综合利用方式，是现代化农业与清洁能源紧密结合的产物，项目节约土地，不改变土地属性，又可以将空间立体利用，产生清洁电力，扩大供电可再生能源比例，带来双向效益。
采用光伏大棚，可以推动绿色农业生产，实现科技高效的循环生态农业。光伏大棚项目可以建设成为现代农业示范教育基地，把农业活动、科技示范等融为一体，发挥产业集群效应，繁荣地区经济，建成省市特色农业的样板和窗口。
新一波光伏产业投资热潮正在神州大地滚滚而来，不少光伏企业拼命拿地，出动业务人员在国内适合光伏电站建设的区域，进行撒网式圈地。国内外股市，各相关光伏企业也是全线飘红，金融资本大步进入光伏制造和光伏电站建设企业，蔚然成风。
国家能源局、国务院扶贫办于2014年10月，联合下发了《关于印发实施光伏扶贫工程工作方案的通知》，在全国范围内计划用六年时间，开展光伏发电产业扶贫工程;其主要目的在于探索实现精准扶贫的有效途径，使贫困群众在建设分布式光伏发电项目中直接增收，在项目中参股分红，实现就业;探索财政扶贫资金使用的新机制，加大金融支持力度。同时为在贫困区建设光伏电站的企业提供中长期利率优惠的项目贷款;探索社会力量参与企业扶贫建设有效的方式，动员社会力量和相关企业参与到直接惠及贫困家庭的扶贫项目，实现政府、市场、社会协同推进的大扶贫格局。加上《能源发展战略行动计划(2014-2020年)》，以及《国务院关于促进光伏产业健康发展的若干意见》的相关推动政策，造就了这一轮光伏投资热。
什么是光伏电站?光伏电站有哪些分类?目前的光伏企业发展面临着哪些问题?本文不做系统阐述，只对涉及到农业大棚和设施农业建设运营的部分做出基本探讨。
光伏大棚建设项目又称农光互补，是设施农业和光伏电站相结合的涉农项目。可理解为将光伏电站和设施农业建设合二为一，下面为农业大棚，上面是光伏电站，即不占用基本农田规划指标，不改变基本农田用途，可以实现一地多用和一地多产，是目前中国西部光伏和风力发电明显饱和的情况下，光伏产业投资新的兴奋点。 农光互补项目安全问题
农光互补项目基本都是建设在国家规定的十八亿亩基本农田的红线之内，属于土地不可改变土地使用性质的基本农田。在这个土地之上，按照国家现行政策，任何人、部门和地方政府都无权利擅自改变土地利用性质。这种情况就决定了，农光互补项目涉及基本农田的土地用途不可能做出改变;基本农田所负载的农民根本利益不能改变;基本农田带来的建设和运营风险不可忽略;基本农田建设设施项目的安全性、持久性不可忽略。
下面本文对此进行一一剖析，并提出市场和企业运营意义上的基本对策。
1、项目建设基本要求
农光互补项目必须要确认以农业生产为主的基本方针。因土地性质的不可改变，就决定了农光互补项目必须要以农业生产为主，光伏发电为辅的项目定位。
设施农业的基础建设必然要采取高水准的设计和建设标准，必须要满足设施农业生产的基本要求和农作物的采光需求。必须要考虑到项目所在地历年气温的变化情况，将项目设施建设制定在一个相对较高，能够满足设施农业生产之上建设标准。必须能保障实现冬能保温，夏能散热;采光要够，湿度可控;耕种方便，运输便捷。
农光互补项目要考虑涉地农民利益。农民离不开土地，项目离不开当地农民。农光互补项目必须要将土地占有、使用、收益和处分四项权能流转到项目公司名下，保证光伏电站项目的安全运营。项目规划必须要考虑将涉地农民的再就业，及生活保障纳入项目考量;必须将当地涉农农民的基本收入的不降低，作为项目建设底线。任何以损害涉地农民利益的项目设计，都会使项目的最终的安全性、持久性，受到挑战!
对农民的利益保障可以参照当地基本农作物的产量和市场价格，进行流转补偿。一旦确认这个价格后，将不得再次更改和延期支付。并且在项目用工方面优先考虑录用涉地农民家庭的劳动力，并对劳动力的录用、培训和解聘制定出比较详细的操作细则。要积极配合当地政府、村委会对涉地农民中的六十岁以上失能、孤寡老年人提供必要的生活照顾和基本安置。
2、土地流转的风险问题
民以食为天，土地对涉地农民来是最后一块精神家园。没有了土地的农民，就没有了归属感、安全感。如果一个企业在违背了基本公平的交易原则获得土地流转，必然会埋下巨大的运营风险。失地农民的不确定性，将会对项目的建设和运营构成巨大的威胁，作为投资者，一定不可以在土地流转至上，埋下风险的伏笔。
农村土地的流转，必须价格合理;必须流转合法;必须对涉地农民有所安置;必须确保土地流转获得所有涉地农民的支持;必须获得当地基层政府和村委会、村民代表大会的绝对支持。
土地流转的程序和签约的代表资格必须合法。必须在专业律师的指导下，配合村委会以及村民代表做好项目建设的经济、社会效益的蓝图阐述;必须向所有村民说明项目用地的流转和补偿标准的测算模式和支付方式，必须提前说明项目建成后的涉地农民的用工安排和培训计划。
要着重说明项目建设带来的经济收益，以及村民由农民变为涉农产业工人的收入变化，项目建设带来的区域经济发展，第
二、第三产业兴起带来新的就业机会等等，均须一一说明。
3、项目运营的风险问题
农光互补项目对比地面光伏电站建设，每千瓦基本测算大约会增加四元左右。数十兆瓦的建设费用增加，将会是一个近似天文数字的投资增项。目前，多数光伏企业没有做好农光互补项目运营的人才准备和资源配置。
设施大棚种什么?怎么种?如何管理运营?盈利点在哪里?在农光互补项目里，如果不考虑这些问题，那都是圈地耍无赖，做项目是假，卖路条是真!
项目的运营，首先要结合所处地区的区域优势。寻找一条适合自己项目的种养结合之路。如果距离城市相对较近，可以考虑以蔬菜生产和反季节农产品种植为主。结合观光休闲农业旅游、亲子土地租赁做些文章，也可以把项目附近的非基本农田或村镇合并搬迁腾退的土地，进行土地整理。
做养殖项目开发，设施农业生产围绕养殖产业服务。也可以在这些置换出来的农村建设用地做养老产业开发和工业配套产业建设。大致上可以衔接建设：纸箱厂、运输物流企业、养猪、养牛等农产品转换成畜产品的屠宰深加工企业。争取多方力量一起围绕设施农业的生产，协同上下游企业建设产品生产链条区域业态。
这些业态的建设，将会解决涉地农民的身份转换和安置问题，由原来的面朝黄土背朝天的农民，转换为各类产业工人。将项目区域打造成一个兼容生态产业发展、光伏电站生产、第
二、第三产业配套的一个崭新农村社区发展的产业集群。
我想，这也是国务院扶贫办和国家能源局联合下发《关于印发实施光伏扶贫工程工作方案的通知》一文的初衷。也是未来大面积发展光伏电站，推进清洁能源发展一条可以实现共同富裕的道路。
重点是投资企业要结合专业的农产品发展销售团队，做好设施农业生产的规划和落实，将多种社会资源整合到农光互补项目，进而打造出一个崭新的生态产业集群，完成设施农业部分和光伏电站部分共同盈利，涉地农民获得增收和安置的多赢状态。
无线传感网络技术 课程设计报告
学生姓名 学院
学 号
计算机科学与技术学院
物联网工程 专
业
题
目 智能农业大棚环境监视系统的设计与实现 指导教师
2016 年
7 月 1 日
目录
1引言 ............................................................................................................. 错误!未定义书签。
1.1智能农业大棚应用的背景 ............................................................... 错误!未定义书签。 1.2智能农业大棚设计的目的与意义 ................................................... 错误!未定义书签。 2监视系统ZigBee网络设计方案 ................................................................................................... 1 2.1 ZigBee网络技术简介(这个抄一下老师给我们的那个参考) ..................................... 1 2.2两种典型网络配置结构 ................................................................... 错误!未定义书签。
2.2.1两层网络，系统由两类点构成： ........................................ 错误!未定义书签。 2.2.2三层网络，系统由三类点构成： .......................................................................... 3 3智能农业大棚控制系统的总体方案 ............................................................................................ 3 3.1智能农业大棚的特点 ................................................................................................................. 3 3.2设计的总体思路 ......................................................................................................................... 4 3.3系统分为三个模块(说一说各部分的功能与工作的流程) ......................................... 5 3.3.1 ZigBee无线传感节点 ........................................................................................... 5 3.3.2 ZigBee数据汇聚节点 ........................................................................................... 5 3.3.3 控制系统 ............................................................................................................... 6 3.4无线传感器网络拓扑连接图 ............................................................................................. 6 4 结论 .............................................................................................................................................. 6 4.1 系统应该完成的功能 ........................................................................................................ 6 4.2心得体会和感悟 ................................................................................................................. 7 参考文献........................................................................................................................................... 7
1 引言
1.1智能农业大棚应用的背景
在我国智能农业大棚控制系统还处于发展阶段，特别是传统农业与现代自动化控制技术相结合的研究成果还不够成熟。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。因此智能的农业大棚应运而生。
1.2智能农业大棚设计的目的与意义
目的：
1)通过智能化的设计使得大棚的环境得到自动监视，便于管理员通过手机进行实时监查与管理。
2)将大棚内农作物的生长环境与温室环境有机结合，分析数据并确定适合温室大棚的控制系统。
意义：大大的缩减了人工巡查的成本，同时更加高效的实现了人工智能自动监管，使得农业大棚向信息化，网络化，智能化的方向发展。
2监视系统ZigBee网络设计方案 2.1 ZigBee网络技术简介
ZigBee是一组面向低速无线个人区域(LR-WPAN)的双向无线通信技术标准。它是基于IEEE 802.15.4无线标准研制开发的，有关组网、安全和应用软件方面的技术标准。其MAC层和物理层协议使用了IEEE 802.15.4标准，ZigBee联盟对网路层协议和API(应用层)进行了标准化，同时还开发了安全层，以保证这种便携设备不会意外泄漏其标识，这种利用网络的远距离传输不会被其他节点获得。与Wi-Fi,Bluetooth等其他无线接入技术相比，ZigBee具有的优势如下：
1、功耗低：工作非常省电，支持休眠状态。由于周期很短，收发信息功耗较低，以及采用了休眠模式，ZigBee可确报两节5号电池支持6个月至两年左右的使用时间;
2、工作频段灵活：使用的频段分别为2.4GHz(250Kb/s)、915MHz(40Kb/s)、和868MHz(20Kb/s)均为无须申请的ISM频段;
3、低成本：由于传输速率低，并且协议简单，降低了成本，另外使用ZigBee协议可以免专利费;
4、组网灵活、网络容量大：ZigBee可采用星型、树型和网状网络结构，由一个主节点管理若干子节点，最多一个主节点可管理254个子节点;同时主节点还可由上一场网络节点管理，最多可支持达65000个节点。
5、安全：ZigBee提供了数据完整性检查和鉴权功能，加密算法采用通用的AES-128，应用层安全属性可根据需求来配置。
6、高保密性：64位出厂编号和支持AES-128加密。 ZigBee网络具有三种拓扑结构，如图2-3所示。
图2-3 ZigBee网络拓扑结构图
1、星形拓扑结构：节点之间只有唯一的一条路径
2、树状拓扑结构：当从一个节点向另一个节点发送数据时，信息将沿着树的路径向上传递到最近的协调器节点，然后再向下传递到目标节点。
3、网状拓扑结构：网状拓扑结构是一种特殊的、按多跳方式传输的点对点的网络结构，其路由可自动建立和维护，并且具有多种强大的自组织、自愈功能。网络可以通过“多跳”方式通信，可以组成极为复杂的网络，具有很大的路由深度和网络节点规模。
2.2两种典型网络配置结构
2.2.1两层网络，系统由两类点构成：
无线传感器节点，包括无线空气温湿度传感器、无线土壤温度传感器、无线
第 2 页 共 7 页 土壤含水量传感器、无线光照度传感器、无线CO2传感器等;
无线网关节点，包括Wi-Fi无线网关或GPRS无线网关。
该结构适用于园区已经有Wi-Fi局域网覆盖，或是可以采用GPRS直接上传数据的场景。在此结构中，只需要在合适的区域部署无线网关，即可实现传感器数据的采集和上传。(本次我所使用)
2.2.2三层网络，系统由三类点构成：
无线传感器节点，包括无线空气温湿度传感器、无线土壤温度传感器、无线土壤含水量传感器、无线光照度传感器、无线CO2传感器等;
无线网关节点;
数据路由器。
该结构适用于园区没有Wi-Fi局域网覆盖，也不准备采用GPRS直接上传数据的场景。在此结构中，需要部署数据路由节点和无线网关，无线网关与数据路由节点之间以长距离无线通信方式进行数据的交换，在区域较大，节点间通信距离不足时，无线网关还可以相互之间进行自动数据中继，扩大监控网络的覆盖范围。
3智能农业大棚控制系统的总体方案 3.1智能农业大棚的特点
通过使用智能无线节点CC2530模块形成的小型局域网(如下图所示)。红色为协调器模块(小型无线网络的网关)，黄色为功能模块(子节点包括：温湿度采集模块、数字量输入/输出模块等)。
智能农业大棚事实的流程图
3.3系统分为三个模块
3.3.1 ZigBee无线传感器节点
根据总体设计的要求，ZigBee无线传感节点作为数据的采集节点，负责将温室大棚里的温湿度传感器，光照强度传感器，二氧化碳传感器等采集到的数据发送到ZigBee数据汇聚节点，即CC2530智能无线节点。
3.3.2 ZigBee数据汇聚节点
ZigBee数据汇聚节点，即CC2530智能无线节点。USB串口输出，协调器获取底层的ZigBee无线传感节点采集的数据，并将其向上位机转发，所以ZigBee汇聚节点(协调器)为一个小型局域网的网关。
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