CN205302048U - 微型植物工厂智能控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种微型植物工厂智能控制系统，具体为一种微型植物工厂的智能化环境控制系统装置。微型植物工厂智能控制系统采用模块化设计。本系统系统由处理器模块(1)、人机交互模块(2)、数据存储模块(3)、环境因子采集模块(4)以及执行控制模块(5)等组成。本系统将大型植物工厂的各项技术集成在一个体积较小的栽培空间。适于家庭使用，能满足未来城市家庭园艺作物栽培和种植的需要。此外本系统还采用嵌入式控制系统在微型植物工厂中，温湿度耦合使系统存在非线性、大滞后，嵌入式控制系统能够很好地满足控制要求。

Description

微型植物工厂智能控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种微型植物工厂智能控制系统，具体为一种微型植物工厂的智能化环境控制系统装置。

背景技术

由于现代技术的高速发展，同时法律监督不够完善。一些不良生产者在进行植物生产时喷洒大量农药，甚至喷洒不适用人体服用的化学用品，给人体造成大量伤害。世界卫生组织在上一世纪70年代做出统计，全世界每年有50万人农药中毒，其中1%中毒者不治死亡；两者近年来又有新的增加。据不完全统计，我国1992年至1996年的5年间发生近25万件误吃打了农药的蔬菜农药中毒案例，致死患者2万多人，已形成了较为严重的社会问题。个别的省份，如浙江省农药急性中毒死亡人数已经超过了交通事故死亡人数。因此，人们迫切希望能够有一种小型、便捷并且适合家用的农作物生产设备，能够吃到放心、安心的蔬菜和水果。

微型植物工厂是将大型植物工厂技术进一步浓缩，在有限密闭的环境中通过智能自动控制系统控制作物生长环境，利用计算机对植物生育的温度、湿度、光照、CO2浓度以及营养液等环境条件进行自动控制，实现作物的周年连续种植。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植物工厂智能控制系统。微型植物工厂智能控制系统模块化设计理念，实现了对微型植物工厂内部的温、湿度实时测量、显示和控制。利用人工光源、温湿度、营养液循环等的精准控制栽培家庭所需植物，且该系统抗干扰能力强，具有较高的测量精度，不需要任何固定网络的支持，安装简单方便，耗电量小性价比高，可维护性好。

本实用新型的目的通过以下技术方案实现：

微型植物工厂智能控制系统，其特征在于：由环境因子采集模块(4)、数据存储模块(3)、人机交互模块(2)、处理器模块(1)以及执行控制模块(5)等组成，环境因子采集模块(4)、数据存储模块(3)、人机交互模块(2)、执行控制模块(5)分别与处理器模块(1)相连。

一种优选技术方案，其特征在于：所述的环境因子采集模块(3)包括温度传感器、湿度传感器、光照传感器、CO₂传感器。

一种优选技术方案，其特征在于：所述的数据存储模块(3)为MicroSD卡。

一种优选技术方案，其特征在于：所述的人机交互模块(2)为人机界面液晶显示屏。

一种优选技术方案，其特征在于：所述的处理器模块(1)为单片机。

一种优选技术方案，其特征在于：所述的执行控制模块(5)包括水泵、LED灯组、风扇、加热管。

微型植物工厂智能控制系统采用模块化设计，对微型植物工厂内各类环境因子进行智能控制。首先处理器模块(1)定时向相应的环境因子采集模块(4)发送数据采集命令，收到命令后对微型植物工厂内部环境数据进行采集，通过环境因子采集模块(4)将采集到的数据返回给处理器模块(1)；其次，数据存储模块(3)对采集的数据按日期和类型进行分类管理，将工作状态实时显示在人机交互模块(2)上；最后，系统对执行控制模块(5)发出信号采用LED灯组进行人工补光，使用水泵进行营养液的循环控制，微型植物工厂内部环境中CO2和O2与外部环境气体的交换是通过外循环风扇实现的，这3种执行器都采用定时方式控制。按照已经设定的作物生长需要的环境因子阈值的判定，控制相应继电器的开/关，进而控制相关加热管、压缩机等执行机构的开启/关闭。

本系统系统将大型植物工厂的各项技术集成在一个体积较小的栽培空间。适于家庭使用，能满足未来城市家庭园艺作物栽培和种植的需要。此外本系统还采用嵌入式控制系统在微型植物工厂中，温湿度耦合使系统存在非线性、大滞后，嵌入式控制系统能够很好地满足控制要求。

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为微型植物工厂智能控制系统原理示意图。

具体实施方式

如图1所示，为微型植物工厂智能控制系统原理示意图，微型植物工厂智能控制系统采用模块化设计，本系统系统由环境因子采集模块3、数据存储模块3、人机交互模块2、处理器模块1以及执行控制模块5等组成。环境因子采集模块4、数据存储模块3、人机交互模块2、执行控制模块5分别与处理器模块1相连。环境因子采集模块(4)包括温度传感器、湿度传感器、光照传感器、CO₂传感器。执行控制模块5包括水泵、LED灯组、风扇、加热管。

环境因子采集模块4包括温湿度传感器光照传感器、CO2传感器，该模块能准确、实时地对微型植物工厂内部温度、湿度、CO2环境因子信息进行采集;

数据存储模块3利用MicroSD卡作为存储介质，存储微型植物工厂内部温湿度等环境因子历史数据，并采用FATFS文件系统对采集的数据按日期和类型进行分类管理;

人机交互模块2，系统采用液晶进行人机交互操作，可以通过按键进行参数的设定以及环境信息的实时显示;

处理器模块1，系统采用单片机作为微处理器，它通过对传感器采集数据的分析决策，进而发送命令。

执行控制模块5，通过执行机构间的协调工作使微型植物工厂内部环境维持在适宜作物生长的范围内。

单片机定时向相应的传感器发送数据采集命令，传感器收到命令后对微型植物工厂内部环境数据进行采集，之后将采集到的数据返回给控制器,控制系统将采集到的数据进行融合处理后送卡存储。即通过湿度传感器检测，通过温度传感器检测温度，然后按照已经设定的作物生长需要的环境因子阈值的判定，结合有关控制设备的工作状态，运用专门的控制算法，给出相应的控制信号，当检测到的温度高于设定值时蜂鸣器报警或当检测到的温度低于设定值时蜂鸣器开始报警，控制相应继电器的开/关，进而控制相关加热管、压缩机等执行机构的开启/关闭。实现对环境要素的调控，并具有掉电保存功能，数据保存在单片机内部。工作状态实时显示在液晶上。控制系统不断重复之前的过程，进行环境因子的不断检测，构成了一个闭环的自动控制系统。

系统采用LED灯组进行人工补光，使用水泵进行营养液的循环控制，微型植物工厂内部环境中CO2和O2与外部环境气体的交换是通过外循环风扇实现的，当温度低于设定值时，加热器启动，热空气从植物工厂底部向上流动，通过内循环风扇的输送使内部热空气分布均匀，当温度达到设定值时，关闭加热器。当温度过高或湿度变化时采用同样的方式进行智能调控，使温湿度等环境参数维持在设定的范围内，满足作物生长需要。实现了微型植物工厂内部温、湿度环境因子的实时显示和精确控制。

Claims (3)

1.微型植物工厂智能控制系统，其特征在于：包括环境因子采集模块(4)、数据存储模块(3)、人机交互模块(2)、处理器模块(1)以及执行控制模块(5)；环境因子采集模块(4)、数据存储模块(3)、人机交互模块(2)、处理器模块(1)分别与执行控制模块(5)相连；人机交互模块(2)为人机界面液晶显示屏，处理器模块(1)为单片机，执行控制模块(5)包括水泵、LED灯组、风扇、加热管。

2.根据权利要求1所述的微型植物工厂智能控制系统，其特征在于：所述环境因子采集模块(4)包括温度传感器、湿度传感器、光照传感器、CO2传感器。

3.根据权利要求1所述的微型植物工厂智能控制系统，其特征在于：所述的数据存储模块(3)为MicroSD卡。