堆肥是当前处理农业废弃物最主要且较有效的方法之一,它可以减轻环境污染,使营养物质得以充分利用。目前我国大多数堆肥过程较为粗放,不易于管理,污染环境,堆肥产品质量不高,因此需要建立堆肥过程环境监测系统,实时观察堆肥状态,但在实际应用过程中还存在缺少多参数在线检测及过程优化,相关设备成本高、能耗高、稳定性可靠性差、智能化程度低的问题。本文分析了堆肥过程中关键参数的变化以及监测需求,构建好氧堆肥监测系统整体架构,对各传感器进行选型,设计传感器电路以采集堆肥数据,将堆肥环境中温湿度、氧气、二氧化碳含量,堆肥中释放的臭气含量通过无线射频网络实时传输到上位机PC端,对数据预处理,完成堆肥参数的融合,实现堆肥状态的预测。本课题设计传感器监测以符合智能化、无线微型化、监测管理无人化的发展方向,为智能化堆肥环境监测研发与应用提供技术支撑;将数据融合技术应用到堆肥状态预测上,为实现堆肥状态快速辨识提供了一个新的思路。系统硬件设计上以STM32F4ZGT6为主控芯片,外部搭载监测堆肥环境的温湿度传感器、O₂传感器和CO₂传感器,并利用模拟电路调理芯片LMP91000设计了NH₃、H₂S的小信号调理电路,利用W25Q128完成数据的存储,APC240射频芯片设置传输在433MHz,使用开关芯片XC8102作为传感器开关以降低功耗;软件设计上,完成主控芯片与各传感器、芯片的通信,设计了基于MATLAB软件的GUI上位机数据采集界面;信息处理上,对原始数据预处理、滤波,设计BP人工神经网络,实现了对堆肥状态的预测。最后对系统中使用的电化学传感器进行零点漂移和灵敏度的校准,提高了系统的精确度。对整体进行了系统地测试,得出监测系统实现了基本功能,并具有数据精度高、稳定性强、可靠性好的特点,满足了堆肥参数采集的需求。对数据部分的处理,测试结果显示具有较好的预测效果,实现了堆肥过程的数据智能化。