CN106873686A - 智能草莓温室培养系统和控制方法 - Google Patents

智能草莓温室培养系统和控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106873686A
CN106873686A CN201710241770.9A CN201710241770A CN106873686A CN 106873686 A CN106873686 A CN 106873686A CN 201710241770 A CN201710241770 A CN 201710241770A CN 106873686 A CN106873686 A CN 106873686A
Authority
CN
China
Prior art keywords
control
temperature
greenhouse
strawberry
control system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710241770.9A
Other languages
English (en)
Inventor
李小伦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen Rui Rui Chuang Electronic Technology Co Ltd
Original Assignee
Shenzhen Rui Rui Chuang Electronic Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen Rui Rui Chuang Electronic Technology Co Ltd filed Critical Shenzhen Rui Rui Chuang Electronic Technology Co Ltd
Priority to CN201710241770.9A priority Critical patent/CN106873686A/zh
Publication of CN106873686A publication Critical patent/CN106873686A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D27/00—Simultaneous control of variables covered by two or more of main groups G05D1/00 - G05D25/00
    • G05D27/02—Simultaneous control of variables covered by two or more of main groups G05D1/00 - G05D25/00 characterised by the use of electric means

Abstract

本发明涉及一种温室培养系统，尤其是智能草莓温室培养系统和控制方法，包括均与温室控制器连接的温室环境控制系统和作物生长控制系统；所述温室环境控制系统控制温室的温度、湿度、采光和通风；所述作物生长控制系统控制CO2浓度、基质温度、基质营养液、滴灌和光照。该控制方法将温室环境参量调控和作物生长参量调控分开调控，建立各自独立的被控对象、并构建各自控制子系统，在协调控制器的控制和作物模型输出给定约束下，对各自的变量进行调控。该控制系统不仅可以做到解藕控制、提高控制效果，还可以在更改作物的生长模型后提高控制的鲁棒性。该培养系统和控制方法自动化程度高、培养更加智能、产量高、成本低。

Description

智能草莓温室培养系统和控制方法
技术领域
本发明涉及一种温室培养系统，尤其是智能草莓温室培养系统和控制方法。
背景技术
目前，日光温室种植草莓的传统模式绝大部分采用的是地垄式，对日光温室内作物生长控制还是基于对温室环境的调控来取得的。例如，通过控制温室内的遮阳、通风、加温、降温、CO2浓度等参数，来取得一个作物比较适合的生长环境。但这种传统的温室环境控制模式存在许多不足，如：控制有效性不高、不节能、没有形成自动化和智能化、以至于调控后的环境距离作物真正需求的最优环境有较大差距。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种以草莓自身需求为目标、更加自动化和智能化、以达到有效节能和提高草莓产量的智能草莓温室培养系统和控制方法，具体技术方案为：
智能草莓温室培养系统，包括均与温室控制器连接的温室环境控制系统和作物生长控制系统；所述温室环境控制系统控制温室的温度、湿度、采光和通风；所述作物生长控制系统控制CO2浓度、基质温度、基质营养液、滴灌和光照。
优选的，所述温室控制器包括均与工控机连接的控制终端、显示器、输入设备和控制总线；所述工控机接受信号和发送指令，并存储信息；所述控制终端设置参数、监控温室环境控制系统和作物生长控制系统；所述显示器显示控制终端的信息；所述输入设备输入参数；所述控制总线分别与温室环境控制系统和作物生长控制系统连接。
优选的，所述温室环境控制系统包括温度控制系统、湿度控制系统、通风系统和采光调控系统；所述温度控制系统包括温度传感器和升温装置；所述湿度控制系统包括湿度传感器和加湿装置；所述通风系统包括换气风扇；所述采光调控系统包括遮阳卷帘装置。
优选的，所述作物生长控制系统包括基质温度控制系统、基质营养液系统、滴灌系统、CO2浓度控制系统和光照控制系统；所述基质温度控制系统包括温度传感器和加热装置，所述加热装置为硅胶加热线，硅胶加热线布置在基质营养液槽中；所述基质营养液系统包括液位计和输送泵；所述滴灌系统包括滴灌装置；所述CO2浓度控制系统包括CO2传感器、电磁阀、CO2储气罐和报警装置；所述光照控制系统包括电动式草莓立体栽培装置。
其中，还包括室外环境监测系统，所述室外环境监测系统与温室控制器连接，室外环境监测系统包括温度传感器、湿度传感器、风速传感器和光照传感器。
优选的，所述温室控制器还包括手动控制装置，所述手动控制装置与控制总线连接，手动控制装置单独控制换气风扇和遮阳卷帘装置。
智能草莓温室培养系统的控制方法，所述控制方法采用控制耦合的方法，将草莓根部基质营养液的温度、光照、基质营养液/滴灌作为草莓生长的参量控制，而温度、湿度、采光、通风作为环境参量控制，根据温室空间和作物根部环境信息反馈以及作物生长周期的时间反馈进行强制解耦的方式进行控制。
优选的，包括以下步骤：
S1采光控制，根据温室控制器的控制终端设置的时间和/或光照传感器的感光控制遮阳卷帘装置的开启，白天打开遮阳卷帘使阳光照进温室，夜晚关闭遮阳卷帘进行保温，或者白天阳光强烈以及温室温度过高时打开遮阳卷帘，减少阳光的照射，降低温度，保护草莓；
S2温度控制，控制终端控制温室内的温度，根据温度传感器测量的温度与设定温度比较，低于设定温度时开启升温装置，使温度达到设定值，高于设定值时，开启换气风扇，将温室外的冷空气吸进温室内进行降温，控制终端根据草莓不同的生长阶段保持不同的温度，以及分别控制白天和夜晚的温度，使草莓处于最佳的生长温度；
S3湿度控制，控制终端控制温室内的湿度，根据湿度传感器测量的湿度与设定湿度比较，低于设定湿度时开启加湿装置，高于设定湿度时，开启换气风扇，将温室内的高湿空气与温室外的低湿空气进行交换，降低湿度；
S4换气控制，控制终端通过控制总线控制换气风扇的开启和关闭；
S5基质温度控制，控制终端通过温度传感器检测基质的温度，并与设定的温度值进行对比，低于设定值时，启动硅胶加热线，对基质进行加热，基质的温度根据不同的生长需求设置不同的值；
S6滴灌控制，控制终端根据草莓生长的需要控制滴灌的开启和关闭，以及滴灌的量，在控制终端根据草莓的生长阶段设定不同的滴灌量；
S7CO2浓度控制，控制终端在草莓进行光合作用时，根据设定的CO2浓度值检测温室中CO2气体的浓度，当低于设定值时，打开电磁阀，补充CO2气体，达到设定值时，关闭电磁阀，如果CO2浓度超过安全值时开启报警装置并开启换气风扇；
S8光照控制，控制终端控制电动式草莓立体栽培装置，在控制终端输入分段的时间控制，根据上午、中午、下午控制电动式草莓立体栽培装置，使草莓能够充分进行光合作用；
S9基质营养液控制，控制终端通过液位计检测基质营养液的液位，与设定值比较，低于设定液位时，启动输送泵补充基质营养液至设定液位。
其中，所述步骤S5中硅胶加热线距离草莓根部的距离为70-80mm，基质的温度范围为5-20℃。
该控制方法是基于复杂大系统控制理念、以强解藕为目的协调控制，即将温室环境参量调控和作物生长参量调控分开调控，建立各自独立的被控对象、并构建各自控制子系统，在协调控制器的控制和作物模型输出给定约束下，对各自的变量进行调控。本控制系统不仅可以做到解藕控制、提高控制效果，还可以在更改作物的生长模型后提高控制的鲁棒性。
与现有技术相比本发明具有以下有益效果：
本发明提供的智能草莓温室培养系统和控制方法自动化程度高、培养更加智能、产量高、成本低。
具体实施方式
现结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
智能草莓温室培养系统，包括均与温室控制器连接的温室环境控制系统和作物生长控制系统；所述温室环境控制系统控制温室的温度、湿度、采光和通风；所述作物生长控制系统控制CO2浓度、基质温度、基质营养液、滴灌和光照。
优选的，所述温室控制器包括均与工控机连接的控制终端、显示器、输入设备和控制总线；所述工控机接受信号和发送指令，并存储信息；所述控制终端设置参数、监控温室环境控制系统和作物生长控制系统；所述显示器显示控制终端的信息；所述输入设备输入参数；所述控制总线分别与温室环境控制系统和作物生长控制系统连接。
优选的，所述温室环境控制系统包括温度控制系统、湿度控制系统、通风系统和采光调控系统；所述温度控制系统包括温度传感器和升温装置；所述湿度控制系统包括湿度传感器和加湿装置；所述通风系统包括换气风扇；所述采光调控系统包括遮阳卷帘装置。
优选的，所述作物生长控制系统包括基质温度控制系统、基质营养液系统、滴灌系统、CO2浓度控制系统和光照控制系统；所述基质温度控制系统包括温度传感器和加热装置，所述加热装置为硅胶加热线，硅胶加热线布置在基质营养液槽中；所述基质营养液系统包括液位计和输送泵；所述滴灌系统包括滴灌装置；所述CO2浓度控制系统包括CO2传感器、电磁阀、CO2储气罐和报警装置；所述光照控制系统包括电动式草莓立体栽培装置。
其中，还包括室外环境监测系统，所述室外环境监测系统与温室控制器连接，室外环境监测系统包括温度传感器、湿度传感器、风速传感器和光照传感器。
优选的，所述温室控制器还包括手动控制装置，所述手动控制装置与控制总线连接，手动控制装置单独控制换气风扇和遮阳卷帘装置。
实施例2
智能草莓温室培养系统的控制方法，所述控制方法采用控制耦合的方法，将草莓根部基质营养液的温度、光照、基质营养液/滴灌作为草莓生长的参量控制，而温度、湿度、采光、通风作为环境参量控制，根据温室空间和作物根部环境信息反馈以及作物生长周期的时间反馈进行强制解耦的方式进行控制。
智能草莓温室培养系统的控制方法，包括以下步骤：
S1采光控制，根据温室控制器的控制终端设置的时间和/或光照传感器的感光控制遮阳卷帘装置的开启，白天打开遮阳卷帘使阳光照进温室，夜晚关闭遮阳卷帘进行保温，或者白天阳光强烈以及温室温度过高时打开遮阳卷帘，减少阳光的照射，降低温度，保护草莓；
S2温度控制，控制终端控制温室内的温度，根据温度传感器测量的温度与设定温度比较，低于设定温度时开启升温装置，使温度达到设定值，高于设定值时，开启换气风扇，将温室外的冷空气吸进温室内进行降温，控制终端根据草莓不同的生长阶段保持不同的温度，以及分别控制白天和夜晚的温度，使草莓处于最佳的生长温度；
S3湿度控制，控制终端控制温室内的湿度，根据湿度传感器测量的湿度与设定湿度比较，低于设定湿度时开启加湿装置，高于设定湿度时，开启换气风扇，将温室内的高湿空气与温室外的低湿空气进行交换，降低湿度；
S4换气控制，控制终端通过控制总线控制换气风扇的开启和关闭；
S5基质温度控制，控制终端通过温度传感器检测基质的温度，并与设定的温度值进行对比，低于设定值时，启动硅胶加热线，对基质进行加热，基质的温度根据不同的生长需求设置不同的值；
S6滴灌控制，控制终端根据草莓生长的需要控制滴灌的开启和关闭，以及滴灌的量，在控制终端根据草莓的生长阶段设定不同的滴灌量；
S7CO2浓度控制，控制终端在草莓进行光合作用时，根据设定的CO2浓度值检测温室中CO2气体的浓度，当低于设定值时，打开电磁阀，补充CO2气体，达到设定值时，关闭电磁阀，如果CO2浓度超过安全值时开启报警装置并开启换气风扇；
S8光照控制，控制终端控制电动式草莓立体栽培装置，在控制终端输入分段的时间控制，根据上午、中午、下午控制电动式草莓立体栽培装置，使草莓能够充分进行光合作用；
S9基质营养液控制，控制终端通过液位计检测基质营养液的液位，与设定值比较，低于设定液位时，启动输送泵补充基质营养液至设定液位。
其中，所述步骤S5中硅胶加热线距离草莓根部的距离为70-80mm，基质的温度范围为5-20℃。

Claims (9)

1.智能草莓温室培养系统，其特征在于，包括均与温室控制器连接的温室环境控制系统和作物生长控制系统；所述温室环境控制系统控制温室的温度、湿度、采光和通风；所述作物生长控制系统控制CO2浓度、基质温度、基质营养液、滴灌和光照。
2.根据权利要求1所述的智能草莓温室培养系统，其特征在于，所述温室控制器包括均与工控机连接的控制终端、显示器、输入设备和控制总线；所述工控机接受信号和发送指令，并存储信息；所述控制终端设置参数、监控温室环境控制系统和作物生长控制系统；所述显示器显示控制终端的信息；所述输入设备输入参数；所述控制总线分别与温室环境控制系统和作物生长控制系统连接。
3.根据权利要求1所述的智能草莓温室培养系统，其特征在于，所述温室环境控制系统包括温度控制系统、湿度控制系统、通风系统和采光调控系统；所述温度控制系统包括温度传感器和升温装置；所述湿度控制系统包括湿度传感器和加湿装置；所述通风系统包括换气风扇；所述采光调控系统包括遮阳卷帘装置。
4.根据权利要求1所述的智能草莓温室培养系统，其特征在于，所述作物生长控制系统包括基质温度控制系统、基质营养液系统、滴灌系统、CO2浓度控制系统和光照控制系统；所述基质温度控制系统包括温度传感器和加热装置，所述加热装置为硅胶加热线，硅胶加热线布置在基质营养液槽中；所述基质营养液系统包括液位计和输送泵；所述滴灌系统包括滴灌装置；所述CO2浓度控制系统包括CO2传感器、电磁阀、CO2储气罐和报警装置；所述光照控制系统包括电动式草莓立体栽培装置。
5.根据权利要求1所述的智能草莓温室培养系统，其特征在于，还包括室外环境监测系统，所述室外环境监测系统与温室控制器连接，室外环境监测系统包括温度传感器、湿度传感器、风速传感器和光照传感器。
6.根据权利要求1所述的智能草莓温室培养系统，其特征在于，所述温室控制器还包括手动控制装置，所述手动控制装置与控制总线连接，手动控制装置单独控制换气风扇和遮阳卷帘装置。
7.根据权利要求1至6任一项所述的智能草莓温室培养系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法采用控制耦合的方法，将草莓根部基质营养液的温度、光照、基质营养液/滴灌作为草莓生长的参量控制，而温度、湿度、采光、通风作为环境参量控制，根据温室空间和作物根部环境信息反馈以及作物生长周期的时间反馈进行强制解耦的方式进行控制。
8.根据权利要求7所述的智能草莓温室培养系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1采光控制，根据温室控制器的控制终端设置的时间和/或光照传感器的感光控制遮阳卷帘装置的开启，白天打开遮阳卷帘使阳光照进温室，夜晚关闭遮阳卷帘进行保温，或者白天阳光强烈以及温室温度过高时打开遮阳卷帘，减少阳光的照射，降低温度，保护草莓；
S2温度控制，控制终端控制温室内的温度，根据温度传感器测量的温度与设定温度比较，低于设定温度时开启升温装置，使温度达到设定值，高于设定值时，开启换气风扇，将温室外的冷空气吸进温室内进行降温，控制终端根据草莓不同的生长阶段保持不同的温度，以及分别控制白天和夜晚的温度，使草莓处于最佳的生长温度；
S3湿度控制，控制终端控制温室内的湿度，根据湿度传感器测量的湿度与设定湿度比较，低于设定湿度时开启加湿装置，高于设定湿度时，开启换气风扇，将温室内的高湿空气与温室外的低湿空气进行交换，降低湿度；
S4换气控制，控制终端通过控制总线控制换气风扇的开启和关闭；
S5基质温度控制，控制终端通过温度传感器检测基质的温度，并与设定的温度值进行对比，低于设定值时，启动硅胶加热线，对基质进行加热，基质的温度根据不同的生长需求设置不同的值；
S6滴灌控制，控制终端根据草莓生长的需要控制滴灌的开启和关闭，以及滴灌的量，在控制终端根据草莓的生长阶段设定不同的滴灌量；
S7CO2浓度控制，控制终端在草莓进行光合作用时，根据设定的CO2浓度值检测温室中CO2气体的浓度，当低于设定值时，打开电磁阀，补充CO2气体，达到设定值时，关闭电磁阀，如果CO2浓度超过安全值时开启报警装置并开启换气风扇；
S8光照控制，控制终端控制电动式草莓立体栽培装置，在控制终端输入分段的时间控制，根据上午、中午、下午控制电动式草莓立体栽培装置，使草莓能够充分进行光合作用；
S9基质营养液控制，控制终端通过液位计检测基质营养液的液位，与设定值比较，低于设定液位时，启动输送泵补充基质营养液至设定液位。
9.根据权利要求8所述的智能草莓温室培养系统的控制方法，其特征在于，所述步骤S5中硅胶加热线距离草莓根部的距离为70-80mm，基质的温度范围为5-20℃。
CN201710241770.9A 2017-04-14 2017-04-14 智能草莓温室培养系统和控制方法 Pending CN106873686A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710241770.9A CN106873686A (zh) 2017-04-14 2017-04-14 智能草莓温室培养系统和控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710241770.9A CN106873686A (zh) 2017-04-14 2017-04-14 智能草莓温室培养系统和控制方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106873686A true CN106873686A (zh) 2017-06-20

Family

ID=59162537

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710241770.9A Pending CN106873686A (zh) 2017-04-14 2017-04-14 智能草莓温室培养系统和控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106873686A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110045770A (zh) * 2019-03-08 2019-07-23 长沙星联电力自动化技术有限公司 一种温室设备自动控制方法、装置、设备和存储介质
CN111134003A (zh) * 2020-01-13 2020-05-12 珠海格力电器股份有限公司 缩短植物生长柜水培草莓生长周期的方法及植物生长柜
CN111713345A (zh) * 2020-07-23 2020-09-29 四维生态科技（杭州）有限公司 一种草莓种植方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0380734A1 (en) * 1988-02-16 1990-08-08 OCS, Inc. Greenhouse irrigation system based upon vapor pressure deficit data
CN203012559U (zh) * 2013-01-06 2013-06-19 黑龙江职业学院 计算机自动控制的室内温度湿度调节装置
CN204443403U (zh) * 2015-02-09 2015-07-08 泰州学院 蔬菜温室大棚环境解耦控制系统
CN104808727A (zh) * 2015-04-29 2015-07-29 四川精敏科技有限公司 一种温室控制系统
CN105698856A (zh) * 2016-02-03 2016-06-22 中国农业大学 温室环境检测系统及方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0380734A1 (en) * 1988-02-16 1990-08-08 OCS, Inc. Greenhouse irrigation system based upon vapor pressure deficit data
CN203012559U (zh) * 2013-01-06 2013-06-19 黑龙江职业学院 计算机自动控制的室内温度湿度调节装置
CN204443403U (zh) * 2015-02-09 2015-07-08 泰州学院 蔬菜温室大棚环境解耦控制系统
CN104808727A (zh) * 2015-04-29 2015-07-29 四川精敏科技有限公司 一种温室控制系统
CN105698856A (zh) * 2016-02-03 2016-06-22 中国农业大学 温室环境检测系统及方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
陈一飞，路河，刘柏成，齐凯，杜尚丰: "日光温室草莓立体栽培智能控制系统", 《农业工程学报》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110045770A (zh) * 2019-03-08 2019-07-23 长沙星联电力自动化技术有限公司 一种温室设备自动控制方法、装置、设备和存储介质
CN111134003A (zh) * 2020-01-13 2020-05-12 珠海格力电器股份有限公司 缩短植物生长柜水培草莓生长周期的方法及植物生长柜
CN111713345A (zh) * 2020-07-23 2020-09-29 四维生态科技（杭州）有限公司 一种草莓种植方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103210800B (zh) 一种全天候生态育苗系统
CN203117746U (zh) 温室大棚控制装置
CN106873686A (zh) 智能草莓温室培养系统和控制方法
CN106444909A (zh) 一种温室环境调控方法及装置
WO2020133669A1 (zh) 一种植物工厂
CN206389886U (zh) 一种用于玫瑰花育苗的大棚
CN101002533A (zh) 温室环境多因子协调控制算法
CN102998971B (zh) 温室机械通风pid参数整定方法及其控制方法和控制系统
CN105676922B (zh) 一种温室调控优化方法
WO2018188042A1 (zh) 智能草莓温室培养系统和控制方法
CN103858711B (zh) 一种多功能花卉苗木育苗栽培人工环境设施
CN103340120B (zh) 一种调节日光温室草莓根圈环境温度的方法及设施
CN103885509A (zh) 用于育苗室的温湿度控制系统
CN204461012U (zh) 一种茯砖金花酵库智能控制系统
CN117331392A (zh) 一种用于智能温室的环境管理系统
CN205584907U (zh) 一种铁皮石斛种植大棚
CN203369152U (zh) 一种全天候生态育苗系统
CN108762063A (zh) 一种日光温室湿帘风机循环通风降温系统及其控制方法
CN205232978U (zh) 一种农业温湿度调控大棚
CN206596409U (zh) 一种智能植物培育装置
CN107041282A (zh) 一种能够实现闭环控制的水肥一体化算法及控制器
CN206821447U (zh) 一种金线莲拟光环控种植房
CN102273387B (zh) 一种调节温室番茄冬季根圈环境温度的设施及方法
CN213587127U (zh) 一种基于无土栽培的智能大棚
CN206421253U (zh) 一种智能农业种植系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20170620