智能溫室控制系統(tǒng)

一、系統(tǒng)背景

? ? 隨著國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)得到了長足的進(jìn)步，全國各地根據(jù)需要普遍建設(shè)了日光溫室、塑料大棚等為農(nóng)作物創(chuàng)造出良好的生長環(huán)境。同時(shí)農(nóng)業(yè)溫室大棚種植為提高人們的生活水平帶來極大的便利，因此溫室工程逐漸成為高效農(nóng)業(yè)的重要組成部分。

通過在溫室中建立一個(gè)模擬適合生物生長的氣候條件，創(chuàng)造一個(gè)人工氣象環(huán)境，消除溫度、濕度、光照、CO2 濃度等環(huán)境因子對(duì)生物生長的限制。從而使不同的農(nóng)作物在不適合生長的季節(jié)產(chǎn)出，部分或完全的擺脫農(nóng)作物對(duì)自然條件的依賴。但是傳統(tǒng)的人工控制方式難以達(dá)到科學(xué)合理種植的要求。

如何快速準(zhǔn)確地收集環(huán)境參數(shù)，及時(shí)了解作物生長的環(huán)境參數(shù)，并根據(jù)采集的參數(shù)控制大棚環(huán)境的調(diào)節(jié)從而為農(nóng)作物的生長提供適宜的生長環(huán)境。就成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的的迫切需求。

二、系統(tǒng)介紹

? ? 伴隨著信息化時(shí)代的到來，智能溫室也正在逐漸成為現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的中流砥柱。

《智能溫室控制系統(tǒng)》是專門為農(nóng)業(yè)溫室、農(nóng)業(yè)環(huán)境控制、農(nóng)業(yè)氣象觀測研發(fā)生產(chǎn)的環(huán)境自動(dòng)控制系統(tǒng)。通過對(duì)溫室外部風(fēng)向、風(fēng)速、空氣溫度、濕度、光照、雨量、降雪的監(jiān)測，綜合溫室內(nèi)空氣溫濕度、光照、二氧化碳濃度等農(nóng)業(yè)環(huán)境要素，進(jìn)行自動(dòng)分析記錄，再根據(jù)溫室植物生長要求，自動(dòng)控制開關(guān)窗、卷膜、風(fēng)機(jī)濕簾、生物補(bǔ)光、灌溉等環(huán)境控制設(shè)備，自動(dòng)調(diào)控溫室內(nèi)環(huán)境，達(dá)到適宜植物生長的范圍，為植物生長提供最佳環(huán)境。?

三、主要功能

(一)、溫室內(nèi)、外環(huán)境同時(shí)監(jiān)測

同時(shí)監(jiān)測溫室內(nèi)部環(huán)境因素與外部環(huán)境因素的改變。

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示

(二)、智能分析

根據(jù)采集數(shù)據(jù)自動(dòng)智能分析，調(diào)控溫室環(huán)境。

自動(dòng)調(diào)控與手動(dòng)調(diào)控互相結(jié)合

1、手動(dòng)控制

手動(dòng)操作

2、手動(dòng)觸屏控制

開機(jī)啟動(dòng)進(jìn)入控制系統(tǒng)

? ? 根據(jù)外購環(huán)境的改變以及溫室內(nèi)部環(huán)境的需要及時(shí)控制遮陽系統(tǒng)、天窗的開啟與關(guān)閉

遮陽系統(tǒng)控制

? ? 通過溫室內(nèi)土壤溫濕度、二氧化碳濃度、光照等綜合數(shù)據(jù)分析，控制風(fēng)機(jī)，補(bǔ)光燈，水簾的的開啟與開關(guān)。

根據(jù)溫室內(nèi)溫濕度的改變控制風(fēng)機(jī)和水簾。

四、控制邏輯

控制優(yōu)先級(jí)：風(fēng)速、雨雪 > 光照 > 溫度

（一）、風(fēng)速、雨雪控制

? ? 風(fēng)速超限或者有雨雪超過預(yù)設(shè)時(shí)間后，收攏外遮陽，天（頂）窗關(guān)閉，濕簾外翻窗關(guān)閉。

（二）、溫度控制

xx ：實(shí)際溫度與溫度設(shè)定值的差值

1、 xx ≥8 度時(shí)，

開：濕簾水泵打開，環(huán)流風(fēng)機(jī)全開，濕簾外翻窗打開 （使空氣能流進(jìn)溫室內(nèi)），負(fù)壓風(fēng)機(jī)2組全開，外遮陽展開，內(nèi)遮陽展開.

關(guān)：天（頂）窗關(guān)閉。

2、6度 ≤ xx? < 8度時(shí)

開：濕簾水泵打開，環(huán)流風(fēng)機(jī)全開（間隔時(shí)間為15分鐘），濕簾外翻窗打開 （使空氣能流進(jìn)溫室內(nèi)），負(fù)壓風(fēng)機(jī)2組全開，外遮陽展開

關(guān)：天（頂）窗關(guān)閉

3、3度≤xx? < 6度時(shí)，

開：天（頂）窗打開，濕簾外翻窗打開 （使空氣能流進(jìn)溫室內(nèi)），負(fù)壓風(fēng)機(jī)2組全開

關(guān)：濕簾水泵關(guān)閉，環(huán)流風(fēng)機(jī)全部關(guān)閉，外遮陽收攏

4、2度 ≤? xx? < 3度時(shí)，

開：天（頂）窗打開，負(fù)壓風(fēng)機(jī)2組全部打開，?

關(guān)：濕簾水泵關(guān)閉，環(huán)流風(fēng)機(jī)全部關(guān)閉，濕簾外翻窗關(guān)閉（阻止空氣流過濕簾），外遮陽收攏，內(nèi)遮陽收攏

5、 -2度 ≤ xx? < 2 度時(shí)，

開：保持上一狀態(tài)

關(guān)：保持上一狀態(tài)

6、xx < -2 度時(shí)，

開：無

關(guān)：濕簾水泵關(guān)閉，環(huán)流風(fēng)機(jī)全部關(guān)閉，濕簾外翻窗關(guān)閉（阻止空氣流過濕簾），天（頂）窗關(guān)閉，負(fù)壓風(fēng)機(jī)2組全部關(guān)閉，外遮陽收攏，內(nèi)遮陽收攏

? ? 以上是升，降溫控流程，當(dāng)條件檢測持續(xù)超過預(yù)設(shè)時(shí)間成立后，才能執(zhí)行相應(yīng)的操作。

（三）、光照控制

xx：實(shí)際光照值跟光照設(shè)定值的差值

yy：光照回差值

1、 xx? >? - yy 時(shí)，? 外遮陽展開

2、 xx ≤ -yy 時(shí)， 外遮陽的動(dòng)作由溫度控制

（四）、室內(nèi)補(bǔ)光燈控制

手動(dòng)模式： 手動(dòng)打開、關(guān)閉；

定時(shí)模式：

第一組補(bǔ)光燈? 開燈起始時(shí)間 xx ，開燈結(jié)束時(shí)間 xx

第二組補(bǔ)光燈? 開燈起始時(shí)間 xx ，開燈結(jié)束時(shí)間 xx

二組補(bǔ)光燈分別獨(dú)立控制，二組之間沒有制約關(guān)系。

（五）、自動(dòng)噴灌控制

手動(dòng)模式：手動(dòng)打開、關(guān)閉；

定時(shí)模式：定時(shí)1：開時(shí)間，開時(shí)長

? ? ? ? ? 定時(shí)2：開時(shí)間，開時(shí)長

? ? ? ? ? 定時(shí)3：開時(shí)間，開時(shí)長

五、系統(tǒng)參數(shù)

（一）工作環(huán)境條件

工作溫度：-30度---70度

工作濕度：0—100%?

（二）傳感器參數(shù)：

1、空氣溫度

-50～70℃? ?精度：±0.1

2、空氣濕度

0～100%? ? ?精度： 1.5%

3、風(fēng)速傳感器

精度：±1m/s、啟動(dòng)風(fēng)力：0.2-0.4 m/s、量程：0~60 m/s?

4、風(fēng)向傳感器

測量范圍：0--360度：(0.4V,或4MA對(duì)應(yīng)0度，北的方向)負(fù)載能力：小于600歐 一般建議250歐

5、雨量

０～50mm/小時(shí) 精度： 0.2mm或0.5mm? 工作原理：翻斗式，每斗0.2mm或0.5mm 輸出信號(hào)：脈沖信號(hào)

6、雨雪傳感器

響應(yīng)時(shí)間：3秒

輸出信號(hào)：開關(guān)量? 5V

7、光照傳感器?

光照范圍： 0～200? KLUX??

反應(yīng)時(shí)間：100ms

環(huán)境溫度：-20～80°C

精? ? 度：±5%

重? ? 量：210g

8、二氧化碳

測量范圍：0～2000ppm? ? ? ? ?

測量精度：±5%

（三）主機(jī)采集

? ? 生態(tài)農(nóng)業(yè)智能溫室大棚自動(dòng)監(jiān)控軟件，采集溫室大棚內(nèi)現(xiàn)場數(shù)據(jù)，經(jīng)傳感器數(shù)據(jù)模塊傳送至ZigBee節(jié)點(diǎn)或RS485節(jié)點(diǎn)上，然后通過有線、無線、3G/2G網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)平臺(tái)，按照相關(guān)設(shè)定進(jìn)行分析展示并進(jìn)一步完成相應(yīng)控制。

（1）友好的用戶登陸管理界面

? ? 規(guī)定用戶使用權(quán)限，不同用戶提供不同的操作權(quán)限，非用戶不能登陸系統(tǒng)，保證系統(tǒng)安全，操作簡單而富有人性化。

（2）實(shí)時(shí)/歷史、曲線/報(bào)表數(shù)據(jù)分析

? ? 系統(tǒng)將采集到的數(shù)據(jù)信息以實(shí)時(shí)曲線的方式顯示給用戶，并根據(jù)需要按照日、月、季、年參數(shù)變化曲線生成歷史報(bào)表。便于對(duì)溫室大棚運(yùn)轉(zhuǎn)情況進(jìn)行分析做出改進(jìn)，提高溫室大棚的生產(chǎn)效率。

（3）多種形式的報(bào)警功能，適合不同場合需要

? ? 工作人員根據(jù)溫室大棚內(nèi)的具體情況設(shè)置溫度、濕度等參數(shù)限值。在監(jiān)測時(shí)，如發(fā)現(xiàn)有監(jiān)測結(jié)果超出設(shè)定的閾值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)發(fā)出報(bào)警提醒工作人員，如聲光報(bào)警、電話報(bào)警、短信報(bào)警、E-MAIL報(bào)警等。

（4）遠(yuǎn)程控制

? ? 現(xiàn)場采集設(shè)備將采集到的數(shù)據(jù)通過有線、無線、3G/2G無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)街锌財(cái)?shù)據(jù)平臺(tái)，用戶從終端可以查看溫室大棚現(xiàn)場的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并使用遠(yuǎn)程控制功能通過繼電器控制設(shè)備或模擬輸出模塊對(duì)溫室大棚自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行控制操作，如自動(dòng)噴灑系統(tǒng)、自動(dòng)換氣系統(tǒng)等。

（5）監(jiān)控終端

? ? 監(jiān)控終端通過可視化、多媒體的人機(jī)界面實(shí)現(xiàn)以下主要功能：①溫室大棚內(nèi)植物生長環(huán)境狀況全面顯示、查詢，包括各種參數(shù)、光照強(qiáng)度以及歷史數(shù)據(jù)等；②向溫室大棚內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)調(diào)度命令、調(diào)整設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，確保溫室內(nèi)為植物生長最適宜環(huán)境。

（四）專業(yè)配電柜

專業(yè)不金屬防護(hù)箱很好的保護(hù)了儀器的核心部分，使主機(jī)不會(huì)受到風(fēng)吹，雨淋，風(fēng)沙等干擾，保證設(shè)備正常工作。