基于

LED 光源的温室光环境监测与控制系统设计

摘要：为了降低照明能耗费用及多层立体式培养的需求，提出了一种基于

LED 光源的

智能温室光环境监测与控制系统设计方案，并完成系统的软硬件设计。该系统通过

MCU 进

行控制来改变温室的光环境。系统监控采用

Labview 进行编程，完成对其参数的实时监测。

实际应用表明，该系统具有操作简便、检测准确的特点，具有很强的实用性和推广性。
关键词：智能温室；光照度；串口通信；实时监测

0 引言
    LED 作为新一代光源，除了环保节能的特点外，相较于目前农业领域常用的荧光灯或高
压钠灯等人工光源，具有光量可调整、光质可调整、冷却负荷低与允许提高单位面积栽培量
等优点，对封闭有环控的农业生产环境，如植物组织培养室等是一种非常适合的人工光源。
对温室中植物生长的光环境参数准确监测及控制非常重要，为了实现对光环境参数的准确
检测及智能控制，在做了需求分析的基础上，提出并设计了一种基于

LED 光源的温室光环

境监测与控制系统

(以下简称“监测与控制系统”)设计方案。该系统能够完成对其光环境准确

监测与控制。

1 监控需求分析
    LED 理想的工作温度通常为 25

℃。在该温度时，发光强度具有最大值。温度升高，则导通

电流将相应地增加。过热的短期影响是颜色漂移，这种颜色漂移是不可逆的。过热的长期影
响是发光强度和

LED 寿命的永久降低。针对为满足温室光环境参数进行监测与控制的需求，

结合植物对

LED 光源的光合作用的关系，经过分析得到光环境监测与控制的主要参数：

LED 光源的光照度信号、光源板中央温度等信号。要想完成信号的监测与控制，要从三个方
面入手：首先该监测与控制系统应能采集处于各种状况的输入参数，并检测系统的输出信
号，判断出温室在各种状态下是否按要求工作；其次，应能将检测的数据与

PC 机通信；

再次，还应具有将数据显示和存储，并将数据处理后控制温室光环境的功能。

2 总体设计
    本监测与控制系统结构如图 1 所示，系统主要由上位机、MCU 数据采集单元及执行机构
3 部分组成，在对温室光环境参数的监测过程中，通过各传感器对温室内光源板温度和光
照度等参数进行实时检测，监测各参数是否正常。采集的数据经转换后送入单片机，完成数
据采集：

STC12C5A60S2 单片机为核心控制器，PC 机与 Labview 软件作为监控模块，两者

通过

RS232 串口进行通信，借助温室环境数据(光照度、LED 光源板中央温度)，构筑温室光

环境的监测与控制系统。