随着设施农业的不断发展,温室和栽培装置成为设施农业的重要组成部分,新型无土栽培模式相比传统的土壤基质具有更多的优点,逐渐得到广泛应用。伴随着嵌入式技术的发展,现代信息技术和自动控制技术逐渐应用到农业生产中,智慧农业的概念被提出并得到长足发展。为了满足边防哨所、南北极科考站及环境恶劣且又不具备土壤栽培的特殊条件下对新鲜蔬菜的需求。结合温室环境,对新兴的无土栽培模式——气雾栽培进行研究,采用LoRa无线通讯技术,通过嵌入式自动控制技术,设计了基于LoRa无线通讯技术的气雾立体栽培监控系统。系统能够自动感知环境参数并进行控制,为植物的生长提供适宜的环境,符合未来智慧农业的发展趋势。本文在气雾立体栽培装置上进行了结构优化,提出了装置内部雾化仓可移动设计,解决了栽培装置内部雾化效果不均问题。通过雾化器的对比,选取最优的超声波雾化器,为气雾栽培提供基础。分析气雾立体栽培模式的监控需求,设计了从感知层到用户监控层的总体方案和框架。自主开发了基于LoRa无线通讯技术的环境参数采集终端和汇聚网关,包含硬件电路和软件程序开发。采用多个终端采集环境数据,经过卡尔曼滤波进行数据预处理,上传网关后进行数据融合解析、执行机构控制、云服务器上传等功能。设计了阿里云服务器存储程序,将监测数据存储My SQL数据库中。通过QT软件开发了用户监控界面,实现了实时数据监测、历史数据检索、执行机构管理等功能。并对温室内重要参数温湿度控制问题开展深入研究,利用数值融合后的最优值,采用模糊PID控制、模糊控制算法,实现对温度、相对湿度的精准控制。搭建温室试验平台,对设计的基于LoRa无线技术的气雾立体栽培监控系统进行安装、调试和试验。完成了芽苗菜生长周期不间断的监控试验,数据结果表明,监控系统整体运行稳定可靠,功能完善。芽苗菜生长试验结果表明采用气雾栽培生长速度增快、产量提高、更具优越性。系统设计研发以山西省重点研发计划项目“水肥一体化气雾立体栽培智能监控系统关键技术的研究与应用”（项目编号:201803D221028-2）为支撑。