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我国幅员辽阔,大部分地区气候与生态环境相对恶劣,严重制约农业的发展。同时相比世界平均水平,我国水资源十分紧缺,而传统农业的大水漫灌方式又导致水资源的极度浪费。《“十三五”新增1亿亩高效节水灌溉面积实施方案》明确指出要大力推进智能大棚控制系统等节水型现代化农业的发展。因此,本文研究设计了一种高效利用水资源、全面提升农产品质量的智能大棚控制系统。系统由智能大棚遥测终端、视频监控模块、中心站和客户端组成。智能大棚遥测终端应用Cortex-M3内核的STM32F103ZET6微处理器作为主控模块,主要设计了电源、存储、数据配置、环境因子采集、环境调控、射频识别、灌溉控制、无线通信、报警、按键显示和雨水回收等模块。该遥测终端对大棚内空气温湿度、土壤墒情、CO2浓度、光照强度、地下水位、雨量、压力、流量等传感器数据进行采集,并可通过人工、远程、智能等三种方式调控大棚内气候环境,使作物获得最优生长条件。人工调控通过按键显示模块辅助完成,远程调控通过上位机和手机APP软件实现,这两种方式都可以实现对大棚内电磁阀、机井水泵、水肥一体化装置、排气扇、加热器、加湿器、补光灯和遮阳卷帘等设备的控制。智能调控基于以专家经验为模糊控制规则的模糊控制算法,1)将采集的土壤湿度偏差和偏差变化率作为输入值处理,控制电磁阀的启闭,进而调控大棚灌溉时间,实现作物的精准灌溉;2)根据灌溉时间、作物需求和专家经验控制机井水泵以及水肥一体化装置的启闭;3)将空气温度、湿度、光照强度等数据作为输入值处理,控制排气扇、加热器、加湿器、补光灯和遮阳卷帘等设备,进而调控大棚内气候环境,达到作物生长环境的最优值。视频监控模块通过无线网桥和摄像头实现大棚内视频监控。中心站实现对系统采集上传的数据进行存储、分析处理、故障诊断、预警等,实现上位机和手机APP软件等客户端的登录、管理。本课题来自于企业,并在企业实际研发项目的资助下完成。为验证系统功能,分别设计了以下实验:电源测试、硬件功能测试、无线通信功能测试、数据采集功能测试和设备控制功能测试。实验结果表明,系统各个模块工作正常,测量数据准确,达到了设计要求,并在杨凌设施农业职业农民创业园大棚自动化灌溉项目中得到了实际应用。