CN204347659U - 一种温室自动控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种节约人力物力的温室自动控制系统，具体包括上位机和下位机。所述的上位机包括设备控制管理模块、数据实施显示模块和数据管理模块；所述的下位机为系统前端控制器，包括传感部分、数据采集控制部分和执行部分，所述的数据采集控制部分和执行部分通过输入模块与数据采集控制部分相连接，数据采集控制部分与上位机相连接。本实用新型可根据温室内环境参数的变化，按照预先设定的条件对执行机构的设备进行全自动控制。

Description

一种温室自动控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种温室自动控制系统。

背景技术

温室是利用温室效应原理，为动植物生产提供可控制的适宜生长环境，充分利用土壤、气候和生物潜能，在有限的土地上获得较高产量、品质和效益的一种高效、集约化的农业设施。温室可以摆脱自然条件和气候条件的制约，延长生产时间，实现农作物的全天候生产。

传统的温室环境控制是在温室内部悬挂温度计和湿度计，通过读取温度值和湿度值了解实际温湿度，然后根据现有温湿度与额定温湿度进行比较，看温湿度是否过高或过低，然后进行相应的通风或者洒水。这些操作都是在人工情况下进行的，耗费了大量的人力物力。现在，随着国家经济的快速发展，农业产业规模的不断提高，农产品在温室中培育的品种越来越多，对于数量较多的温室，传统的温度控制措施就显现出很大的局限性。温室的建设对温湿度检测与控制技术也提出了越来越高的要求。

实用新型内容

实用新型目的：针对上述问题，本实用新型提供了一种节约人力物力的温室自动控制系统。

技术方案：本温室自动控制系统包括上位机和下位机，所述的下位机为系统前端控制器，包括传感部分、数据采集控制部分和执行部分，所述的数据采集控制部分和执行部分通过输入模块与数据采集控制部分相连接；数据采集控制部分与上位机相连接。所述的上位机包括设备控制管理模块、数据实施显示模块和数据管理模块。

所述的执行部分包括光源设备、增温设备、降温设备、通风设备、灌水设备和二氧化碳补充设备。

所述的光源设备包括白炽灯、荧光灯或碘钨灯。

所述的增温设备由热水锅炉、供热管道和散热设备组成。

所述的降温设备由湿帘箱、循环水系统、轴流风机和控制系统组成；所述湿帘箱由箱体、湿帘、布水管和集水器组成。

所述灌水设备由水源、首部枢纽、输配水管道和灌水器组成。

所述的传感部分包括土壤水分传感器、土壤温度传感器、空气温湿度传感器、光照传感器、雨量传感器、蒸发传感器和风速风向复合传感器。

所述的数据采集部分为16位单片机，采用MODBUS规约，具有PR485接口和RS232接口。

有益效果：本实用新型所提供的系统可根据温室内环境参数的变化，按照预先设定的条件对执行机构的设备进行全自动控制，

附图说明

图1为本实用新型的系统结构示意图。

具体实施方式：

本实用新型所述的系统采用上、下位机控制方案，下位机为系统前端控制器，实施对温室大棚环境参数的检测与环境调整机构的控制；上位机为系统监控计算机，采用可视化编程语言设计界面友好的环境监测与管理系统，实现对温室的监控与管理操作。其基本的框架如图1所示。

下位机位于温室控制现场，主要由传感器、数据采集控制器和执行机构组成。下位机主要实现温室环境数据实时采集、处理与显示，以及对温室环境的调节，通过总线网络或无线通信模块，将监测的环境参数传输到上位PC机，并接受上位机的控制而产生控制决策，控制执行机构进行调节；具有脱机运行功能，可在上位机关机情况下独立工作，用户或者专家通过键盘预设环境参数及实时采集的环境参数，自主运行下位机决策程序，实现温室自动控制。

数据采集控制模块可以采集传感器的输出的信号，并能输出控制信号进行智能控制。我们采用DMG-1数据采集控制模块，该模块采用16位超低功耗单片机，单片机内部集成了所有外围电路，并在设计该产品时没有进行任何的扩展，具有较高的靠性和抗干扰能力，缩小了产品的体积。DMG-1数据采集控制模块采用MODBUS规约，该规约具有开放、文本易得、协议简单等优点。DMG-1数据采集控制模块具备RS485接口和RS232接口，在使用RS485接口时具有更高的通信速率和更远的通信距离。

传感器部分:传感器用来对温室内的温度、湿度、光照强度进行实时数据采集。根据温室作物生长特点和环境要求，选择精度较高、运行稳定，性价比较高的传感器是十分有必要的。本实用新型所采用的传感器如下：

土壤水分传感器由不锈钢探针和防水探头构成，可长期埋设于土壤和堤坝内使用，对表层和深层土壤进行墒情的定点监测和在线测量。

土壤温度传感器用于检测土壤温度，一般使用的有效温度范围为10～40℃(土壤热容积较大，温度变化不很明显)，安装在温室内土壤中，以测量作物的生长、发育的土壤温度及浇水后土壤温度变动情况。根据温室的规格、种植作物的不同选择传感器的布设方式。

空气温湿度传感器是根据具有感湿特性的电介质介电常数随相对湿度而变化的特质设计而成，用来检测温室内的环境温湿度，一般有效的温度范围在-40～100℃,有效的湿度范围在0～100％。

光照传感器是用于检测作物生长环境的光照辐射强度，从而决定是否需要采取遮阳或补光操作，调节温室内的光照强度，以满足作物生长对光照的需求。

雨量传感器是测量自然界降雨量，将降雨量转换为数字信息输出，以满足信息传输、处理、记录和现实等的需要。可用于气象站、水文站、农林、国防、野外测报站等有关部门，配合雨量记录仪来测量降水量、降水强度、降水时间等，可为供水调度、灌溉管理提供原始数据。

蒸发传感器是用来测量液面蒸发量的仪器，经常在气象站与其他传感器相结合，用于农业、林业、气象、水利、科研等有关部门对水分蒸腾量、水面蒸发、水资源评估等科研观测试验。

风速风向复合传感器是用来测量风力方向、风力强度的仪器，主要用于气象站、水文站、农林、国防、野外测报站等设置的气象系统中，能为农田系统、灌溉管理提供原始数据。

执行机构部分：包括光源设备、增温设备、降温设备、通风设备、灌水设备和二氧化碳补充设备。

光源设备的主要功能是照明和人工补光，人工补光是温室高产栽培的一项重要技术措施，采用人工补光可以弥补一定条件下温室光照的不足，有效地维持温室作物的正常生长发育，提高作物的产量与品质。常用白炽灯、荧光灯或碘钨灯。白炽灯使用可靠，价格低廉，电路结构也简单，但发光效率低，寿命较短。目前只作辅助光源应用。荧光灯发光效率高，约为白炽灯的4倍，达51～84％。使用寿命长达3000小时以上，且价格便宜，是目前使用最普遍的一种光源。碘钨灯体积小，装修方便，故障少。也是温室常用光源之一。

作物的生长发育要求在一定的温度条件下进行，在我国北方地区，自深秋至春季，为了使温室内的气温、地温保持在作物生长发育的适宜范围内，就必须进行补充加温——采暖。本实用新型采用热水式采暖设备，由热水锅炉、供热管道和散热设备三个基本部分组成。运行稳定可靠，是目前最常用的采暖方式。其优点在于温室内温度稳定、均匀、系统热惰性大，节能；温室采暖系统发生紧急故障，临时停止供暖时，不会对作物造成大的影响。

当温室内温度超过35℃时，温室内就不能正常生产。为了维持温室内气温、地温在作物生长发育适温范围内，需将流入温室内的热量强制排除，以达到降温的目的。本实用新型采用湿帘降温系统，该系统由湿帘箱、循环水系统、轴流风机和控制系统组成；所述湿帘箱由箱体、湿帘、布水管和集水器组成。

通过通风设备进行通风。通风主要是将室内污浊空气直接或经净化后排至室外，达到排除温室内余热、排除余湿和调整温室内空气成份的目的。

通过灌水设备进行灌溉，为了提高温室供水效率，减少温室空气湿度，温室中常采用局部灌溉的方法进行温室植物供水。一般灌溉流量比全面灌溉小得多，因此又称微量灌溉，简称微灌。微灌在灌溉时只湿润植物周围的土壤，远离植物根部的行间或棵间的土壤仍保持干燥。

通过二氧化碳被给设备，来解决温室内二氧化碳不足，并供给作物最适宜的二氧化碳含量，以便获得高产优质的植物产品。

上位机系统：主要包括数据显示、设备控制管理、数据管理等功能。

数据实时显示模块：主要是将各种传感器实时采集到的环境参数、视频数据、设备运行状态进行显示，以满足人们对温室环境监测的需求。

设备控制管理模块：该模块是整个系统的核心，通过该模块，用户可以控制整个温室系统中的所有设备，并能查看任何一个温室的实时工作情况，能对温室中的异常情况进行实时远程控制与处理。并可通过手动/自动控制功能键切换温室只能监控系统设备控制的方式。

数据管理模块：用户可通过访问系统服务器，远程检索回放站端的任意历史数据。系统提供了智能化快速检索回放历史数据的功能，可按时问、异常情况等进行检索，大大降低了检索时间和复杂程度，使用户可以迅速地查找到需要的历史资料。

本系统能够对温室内的各项数据进行采集，利用传感器将温室大棚内环境的变化，变换成数字量，其值由单片机处理，最后由单片机去控制液晶显示器，显示温室大棚内的实际环境情况。同时控制系统可根据温室内温度、湿度、二氧化碳浓度、光照强度等参数的变化，按照预先设定的条件对光源设备、热水式采暖设备、湿帘降温设备、通风设备、灌水设备和二氧化碳补充等设备进行全自动控制，也可以根据需要实现手动控制。系统具有功能强大、性能优越、配置灵活、安全可靠等优点。

Claims (7)

1.一种温室自动控制系统，其特征在于包括上位机和下位机，所述的上位机包括设备控制管理模块、数据实施显示模块和数据管理模块；所述的下位机为系统前端控制器，包括传感部分、数据采集控制部分和执行部分；

所述的数据采集控制部分和执行部分通过输入模块与数据采集控制部分相连接；数据采集控制部分与上位机相连接；

所述的执行部分包括光源设备、增温设备、降温设备、通风设备、灌水设备和二氧化碳补充设备。

2.如权利要求1所述的温室自动控制系统，其特征在于所述的传感部分包括土壤水分传感器、土壤温度传感器、空气温湿度传感器、光照传感器、雨量传感器、蒸发传感器和风速风向复合传感器。

3.如权利要求1所述的温室自动控制系统，其特征在于所述的数据采集部分为16位单片机，采用MODBUS规约，具有PR485接口和RS232接口。

4.如权利要求1所述的温室自动控制系统，其特征在于所述的光源设备包括白炽灯、荧光灯或碘钨灯。

5.如权利要求1所述的温室自动控制系统，其特征在于所述的增温设备由热水锅炉、供热管道和散热设备组成。

6.如权利要求1所述的温室自动控制系统，其特征在于所述的降温设备由湿帘箱、循环水系统、轴流风机和控制系统组成；所述湿帘箱由箱体、湿帘、布水管和集水器组成。

7.如权利要求1所述的温室自动控制系统，其特征在于所述的灌水设备由水源、首部枢纽、输配水管道和灌水器组成。