CN201765494U - 一种微型蔬菜工厂的智能控制系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种微型蔬菜工厂的智能控制系统，具体为一种微型蔬菜工厂的智能化环境控制系统装置，属于农业智能化控制技术领域。本系统包括传感器、PLC(可编程逻辑控制器)、人机交互界面和执行机构，传感器、人机交互界面和执行机构，分别与PLC相连。本智能控制系统可对补光装置、供回液和给排水装置及环境控制装置等进行调整和控制，使各项环境参数达到植物生长发育要求，实现系统灵活可调整性。本系统采用LED光源控制系统，节电效果明显；通过对光源系统的开光时间的控制，可以实现对植物光合作用的控制，再结合系统的空气循环系统可以形成适合家居环境的人工氧吧，为人类生活提供补氧作用。

Description

一种微型蔬菜工厂的智能控制系统
技术领域
本实用新型涉及一种微型蔬菜工厂的智能控制系统，具体为一种微型蔬菜工厂的智能化环境控制系统装置，属于农业智能化控制技术领域。
背景技术
我国设施农业发展迅速，设施栽培面积由1981年的10.8万亩，发展到当前的5000多万亩，我国设施栽培面积已经达到了世界设施总面积的80％以上，居世界首位。但是我国设施结构简陋，塑料拱棚占66％，日光温室占33.9％，大型连栋温室仅占0.1％，自动化、智能化控制程度低，亟需提高设施栽培的智能化控制技术水平，突破现代农业的快速发展。
微型蔬菜工厂是植物工厂的一种典型类型。植物工厂是一种通过设施内高精度的环境控制实现农作物周年连续生产的高效农业系统，是由计算机对植物生育过程的温度、湿度、光照、CO2浓度以及营养液等环境条件进行自动控制，不受或很少受自然条件制约的全新生产方式，是设施栽培的最高阶段。当前，植物工厂技术已在欧美、日本和我国的农业园区得到应用。环境智能化控制系统是微型蔬菜工厂的核心技术部分。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种微型蔬菜工厂的智能控制系统。本智能控制系统能满足微型蔬菜工厂生产性能需求，保证微型蔬菜工厂的各项功能的顺利实现，有利于家庭蔬菜工厂的快速开发及大面积的推广。
本实用新型的目的通过以下技术方案实现：
一种微型蔬菜工厂的智能控制系统，其特征在于：包括传感器、PLC(可编程逻辑控制器)、执行机构、人机交互界面，传感器、执行机构和人机交互界面分别与PLC相连。
一种优选技术方案，其特征在于：所述的传感器包括pH传感器、EC(电导率)传感器、液位传感器、湿度传感器、温度传感器、二氧化碳传感器、光照传感器等。
一种优选技术方案，其特征在于：所述的人机交互界面为HMI(人机界面)显示屏。
一种优选技术方案，其特征在于：所述的执行机构包括补光装置、供回液和给排水装置及环境控制装置等。
一种优选技术方案，其特征在于：还包括摄像头和监控器，摄像头通过网络与监控器相连。摄像头安装在微型蔬菜工厂的栽培室内，通过监视器实现远端监控。
智能控制系统可对微型蔬菜工厂内各类环境因子进行智能控制。各项环境因子的传感器可对微型蔬菜工厂内的pH、EC、液位、湿度、温度、二氧化碳、光照等进行实时监测，采集的数据转换成PLC读取的模拟信号，再实时地显示到人机交互界面上。HMI显示屏为触摸屏，在触摸屏上显示实时数据及历史数据。可在触摸屏上设定适宜植物生长发育的系统参数，PLC根据设定的系统参数对采集的数据进行合理处理，对补光装置、供回液和给排水装置及环境控制装置等进行调整和控制，使各项环境参数达到植物生长发育要求，实现系统灵活可调整性。
此外，通过选用360度摄像探头安装在植物栽培室的顶角监视植物生长情况，并通过网络传输，实现远程监视植物的生长情况，可以实时地掌握植物的生长进度。
本系统采用LED光源控制系统，对于节电效果明显。通过对光源系统的开光时间的控制，可以实现对植物光合作用的控制，再结合系统的空气循环系统可以形成适合家居环境的人工氧吧，为人类生活提供补氧作用。
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明，但并不意味着对本实用新型保护范围的限制。
附图说明
图1为微型蔬菜工厂智能控制系统原理示意图。
具体实施方式
如图1所示，为微型蔬菜工厂智能控制系统原理示意图，其中1为摄像头。微型蔬菜工厂的智能控制系统包括传感器、PLC(可编程逻辑控制器)、人机交互界面和执行机构，传感器、人机交互界面和执行机构，分别与PLC相连。传感器包括pH传感器、EC(电导率)传感器、液位传感器、湿度传感器、温度传感器、二氧化碳传感器、光照传感器等。执行机构包括补光装置、供回液和给排水装置及环境控制装置等。
微型蔬菜工厂顶层内装有PLC，根据系统设定的植物适宜生长发育参数将采集的数据进行合理处理，使各项环境参数达到植物生长发育要求，实现系统灵活可调整性；顶层一端装有人机交互界面——HMIL显示屏，可通过触摸屏控制微型蔬菜工厂内部的参数，通过以太网进行远程监控和远程数据采集、操控等操作行为。
数据采集
系统通过各个高精度传感器，采集微型蔬菜工厂内各类环境因子的数据，包括：温度、湿度、CO2、光照、EC、pH、液位等参数值，传感器把实际测得的参数转换成4-20mA的模拟信号，再通过双绞屏蔽电缆传输到PLC的模拟量采集模块，通过模数转换把模拟量转换成数字量进行处理，之后通过程序调整对采集数据周期和平均值化处理，再实时地显示到人机交互界面上，实现实时监控。
系统控制
智能控制系统可对微型蔬菜工厂内各类环境因子进行智能控制，包括：蔬菜工厂内的pH、EC、液位、湿度、温度、二氧化碳、光照各项环境因子，可以实现对各项环境参数的检测和控制。
人机交互界面为HMI(人机界面)显示屏，为触摸屏，在触摸屏上显示实时数据及历史数据。工作人员在触摸屏上设定适宜植物生长发育的系统参数，PLC根据设定的系统参数对采集的数据进行合理处理，对补光装置、供回液和给排水装置及环境控制装置(包括温度、湿度和二氧化碳控制装置)等进行调整和控制，使各项环境参数达到植物生长发育要求，实现系统的灵活可调整性。
本系统的温度控制方面采用压缩机、加热器以及风道的结合满足控制植物生长环境的温度达到使用人员通过触摸屏设定的温度，当温度低于一定温度系统开始加热，加热到比欲设定温度低-0.5℃，加热器停止工作。然后根据惯性原理让环境温度达到欲设值。当温度达到欲设值，开启制冷功能，持续制冷到高于欲设温度+0.5℃时停止制冷。同样根据惯性原理达到欲设值环境温度的效果。同时根据CO2浓度、光照、湿度的传感器采集CO2浓度、湿度、光照指标，通过屏幕实时显示环境内的参数。系统设置开光灯时间从0:0-24:0任意设定满足人工调控植物光和作用时间。监控植物营养液的电导率，pH值和液位值，让使用者更方便的操作，随时根据指标参数调整营养液的培植，最大化地满足植物生长的需要。
1、温度控制系统，通过数据采集及触摸屏监控，统一由空调系统进行温度自动调节，满足植物对温度环境控制要求。
2、湿度控制系统，通过数据采集，根据适宜参数要求，自动调整风机风速实现排湿或增湿控制，满足植物对湿度要求。
3、CO2控制系统，通过数据采集，当CO2浓度低于一定的额度，通过空气流通，实现自动补偿CO2浓度。
4、营养液控制系统，设定供回液和给排水装置的供液时间与停液时间，以24小时为一周期，实现周期性自动供液，并通过2个电磁阀的控制实现培养液的换新液和排旧液的操作。
5、光照控制系统，对补光装置设定光源开启与关闭时间，实现植物的光周期自动控制；通过调整LED植物生长灯光源占空比，实现植物光照强度的调节。
6、营养液EC、pH值的调控，通过数据采集，实时监控营养液参数，通过营养液计量泵的供给补充，实现营养液参数的调控。
7、营养液液位的控制，设定营养液最高与最低液位，当液位高于最高液位或低于最低液位时，系统进行营养液自动停止供给或营养液自动补给。
远程监控
智能控制系统还包括摄像头和监控器，监控器亦可以为PC机，实现远端PC监控，操作控制参数的更改要求。在微型蔬菜工厂每层栽培室的顶角安装一台360度摄像探头，拍摄的图像通过网络传输到PC机上，可以实现远程图像传输，通过远端PC机实时监控微型蔬菜工厂内的蔬菜生长情况，实时地掌握植物的生长进度。

Claims (5)

1.一种微型蔬菜工厂的智能控制系统，其特征在于：包括传感器、PLC、人机交互界面和执行机构，传感器、人机交互界面和执行机构分别与PLC相连。
2.根据权利要求1所述的微型蔬菜工厂的智能控制系统，其特征在于：所述的传感器包括pH传感器、电导率传感器、液位传感器、湿度传感器、温度传感器、二氧化碳传感器、光照传感器。
3.根据权利要求1所述的微型蔬菜工厂的智能控制系统，其特征在于：所述的人机交互界面为人机界面显示屏。
4.根据权利要求1所述的微型蔬菜工厂的智能控制系统，其特征在于：所述的执行机构包括补光装置、供回液和给排水装置及环境控制装置。
5.根据权利要求1所述的微型蔬菜工厂的智能控制系统，其特征在于：还包括摄像头和监控器，摄像头通过网络与监控器相连。 
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