CN206835768U - 一种基于物联网的农业大棚 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于物联网的农业大棚，属于物联网技术领域。包括集成控制装置和现场控制装置，所述现场控制装置包括PLC控制器、触摸屏和短信报警控制器，所述PLC控制器包括传感装置和动作装置连接，所述传感装置包括室内空气温湿度传感器、室外空气温湿度传感器、光照强度传感器、CO2浓度传感器和土壤湿度传感器，动作装置包括风机、加湿器、遮阳网、喷灌装置和补光灯，遮阳网上设置有行程开关，风机、加湿器、喷灌装置和补光灯上设置有中间继电器和交流接触器，传感装置直接与EM231模拟量输入模块连接。本实用新型提供的一种基于物联网的农业大棚，能够实现自动化控制，提高农业大棚的智能化水平。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种基于物联网的农业大棚，属于物联网技术领域。
背景技术
我国拥有世界第三大的国土面积和世界第一的人口数量，但我国的可耕种土地面积不足，且具有逐年减小的趋势，食物供应面临突出问题，随着我国城市化进程的加快，城市建设占用大量耕地，农村人口大量涌入城市，从事农业生产的劳动力不足，更加剧了这一现实问题，为此，我国农业必须要转变发展模式，向现代农业方向发展，提高农业生产效率。
设施农业综合利用信息技术、工程装备技术、生物技术和环境控制技术，为种植业和养殖业提供最佳的环境条件，进行集约化生产，可显著提高土地利用率和产出率，节约劳动力，减小劳动强度，是现代农业的重要体现。设施农业的发展有效解决了食物供应紧张的问题，满足了人民对农产品的巨大需求。随着传感器技术、计算机控制技术、网络技术以及新兴的物联网技术的发展，融合了上述技术的智能控制系统使我国温室大棚的自动化和最优化控制成为可能，进而提高农产品产量和质量，大幅提升温室大棚生产效率。
通过深入分析温室大棚环境参数特点和控制要求，在物联网技术框架内制定了温室大棚的总体控制方案，分为感知层、传输 层和应用层，整个系统由单套集控系统、多套现场控制系统以及通讯网络组成，集控系统对各现场控制系统进行集中管理和控制，现场控制系统可脱离网络单独运行，满足不同规模水平温室大棚的控制需求。现场控制系统作为环境感知节点和智能化控制终端，处于物联网感知层，依据温室大棚现场实际环境情况，设计了以PLC为核心的现场控制系统。通过传感器检测空气温湿度、光照强度、二氧化碳浓度和土壤湿度信息；综合手动控制和自动控制方法控制执行机构动作；采用触摸屏实现温室大棚现场的人机交互；借助短信报警控制器实现远程监控。
系统通讯网络处于物联网传输层，依据传输层的设计要求，构建了温室现场局域网和远程广域网相结合的数据传输体系。现场局域网采用基于以太网的有线传输方式；远程广域网采用互联网与GSM移动通信相结合的传输技术，实现感知层数据的可靠传输和广泛互联。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型提供了一种基于物联网的农业大棚，能够实现自动化控制，提高农业大棚的智能化水平。
本实用新型通过以下技术手段解决上述技术问题：
本实用新型的一种基于物联网的农业大棚，其包括集成控制装置和现场控制装置，所述现场控制装置包括PLC控制器、触摸屏和短信报警控制器，所述PLC控制器包括传感装置和动作装置连接，所述传感装置包括室内空气温湿度传感器、室外空气温湿度 传感器、光照强度传感器、CO2浓度传感器和土壤湿度传感器，动作装置包括风机、加湿器、遮阳网、喷灌装置和补光灯，遮阳网上设置有行程开关，风机、加湿器、喷灌装置和补光灯上设置有中间继电器和交流接触器，PLC控制器包括CPU226模块、EM231模拟量输入模块和CP243-1工业以太网模块，传感装置直接与EM231模拟量输入模块连接。
PLC控制器为S7-300型PLC控制器，PLC控制器为10路模拟量输入通道，CPU226模块设置有24路数字量输入通道、16路数字量输出通道和2个RS-485本地通信接口，EM231模拟量输入模块设置有4路模拟量输入通道，CP243-1工业以太网模块设置有RJ45以太网插座。
集成控制装置和现场控制装置之间通过以太网通信，现场控制装置采用GSM网络传输到远程用户。
所述触摸屏为DOP-B10S411型触摸屏，工作电压为DC24V，分辨率为800*480pixels。
所述EM231模拟量输入模块的输入范围为单极性电压0-10V、0-5V，双极性电压±5V、±2.5V，电流0-20mA。
所述室内空气温湿度传感器、室外空气温湿度传感器均设置有铂电阻和湿敏电容，工作电压为DC24V，光照强度传感器采用YS-CG-20J型光照强度传感器，工作电压为DC24V，测量范围为0-20000lux，CO2浓度传感器采用F12-S8200型CO2变送器，采用红外式传感，工作电压为DC24V，测量范围为0-2000ppm，土壤湿 度传感器为TDR-3型土壤湿度传感器，工作电压为DC12-24V，测量范围为0-100％RH。
短信报警控制器采用GRM202A型短信报警控制器，其通讯接口为RS-485，短信接口为GSM双频900/1800MHz。
集成控制装置采用手动和自动控制两种模式，手动控制通过按钮、中间继电器和交流接触器的组合控制动作装置的启停，自动控制通过PLC控制器内置的控制逻辑，实现动作装置的启停。
本实用新型的有益效果：
通过空气温湿度传感器、光照强度传感器、CO2浓度传感器和土壤湿度传感器感知环境信息，现场控制器采集这些环境参数，结合手动控制和动作装置，依据PLC内置的控制逻辑，控制风机、加湿器、喷灌装置和补光灯动作装置的启停，维持作物正常生长所需要的环境水平，实现自动化控制和远程监控。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述。
图1为本实用新型的框式图。
图2为本实用新型集成控制装置的框式图。
图3为本实用新型风机控制电路图。
图4为本实用新型遮阳网控制电路图。
图5本实用新型现场控制装置信息传输示意图。
图6为本实用新型PLC程序流程图。
具体实施方式
以下将结合附图对本实用新型进行详细说明，如图1、2、5、6所示：本实施例的一种基于物联网的农业大棚，其包括集成控制装置1和现场控制装置2，所述现场控制装置2包括PLC控制器3、触摸屏4和短信报警控制器5，所述PLC控制器3包括传感装置6和动作装置7连接，所述传感装置6包括室内空气温湿度传感器60、室外空气温湿度传感器61、光照强度传感器62、CO2浓度传感器63和土壤湿度传感器64，动作装置7包括风机70、加湿器71、遮阳网72、喷灌装置73和补光灯74，遮阳网72上设置有行程开关8，风机70、加湿器71、喷灌装置73和补光灯74上设置有中间继电器9和交流接触器10，PLC控制器3包括CPU226模块30、EM231模拟量输入模块31和CP243-1工业以太网模块32，传感装置7直接与EM231模拟量输入模块31连接。
PLC控制器3为S7-300型PLC控制器，PLC控制器3为10路模拟量输入通道，CPU226模块30设置有24路数字量输入通道、16路数字量输出通道和2个RS-485本地通信接口，EM231模拟量输入模块31设置有4路模拟量输入通道，CP243-1工业以太网模块32设置有RJ45以太网插座。
集成控制装置1和现场控制装置2之间通过以太网通信，现场控制装置2采用GSM网络传输到远程用户。
所述触摸屏4为DOP-B10S411型触摸屏，工作电压为DC24V，分辨率为800*480pixels。
所述EM231模拟量输入模块31的输入范围为单极性电压0-10V、0-5V，双极性电压±5V、±2.5V，电流0-20mA。
所述室内空气温湿度传感器60、室外空气温湿度传感器61均设置有铂电阻和湿敏电容，工作电压：DC24V，光照强度传感器62采用YS-CG-20J型光照强度传感器，工作电压为DC24V，测量范围为0-20000lux，CO2浓度传感器63采用F12-S8200型CO2变送器，采用红外式传感，工作电压为DC24V，测量范围为0-2000ppm，土壤湿度传感器64为TDR-3型土壤湿度传感器，工作电压为DC12-24V，测量范围为0-100％RH。
短信报警控制器5采用GRM202A型短信报警控制器，其通讯接口为RS-485，短信接口为GSM双频900/1800MHz。
集成控制装置1采用手动和自动控制两种模式，手动控制通过按钮、中间继电器9和交流接触器10的组合控制动作装置7的启停，自动控制通过PLC控制器3内置的控制逻辑，实现动作装置7的启停。
如图3所示，通风风机70控制过程：通过转换开关SA1选择手动控制模式或自动控制模式，当SA1接通手动控制回路并按下风机70启动按钮SB2时，KM交流接触器线圈通电，KM交流接触器接通，风机70主电路接通，开启风机70，再次按下按钮SB2，控制回路开路，KM交流接触器断开，风机70停止运行；当SA1接通自动控制回路时，风机70的启停由继电器KA控制，PLC输出决定KA继电器线圈是否通电，若线圈通电，KA继电器接通，KM交 流接触器线圈通电，接触器接通，风机70开启，若线圈不通电，风机70不运行。SB1为急停按钮，按下后可以强制停止设备运行，QF为断路器，用以保护主电路，FU为熔断器，用以保护控制回路。
如图4所示，遮阳网72控制过程：通过转换开关SA1选择手动控制模式或自动控制模式，当切换到手动控制模式时，通过开关SA2开启或关闭遮阳网72，当SA2拨到“开启”状态时，交流接触器KM1线圈通电，交流接触器KM1接通，电机正转，遮阳网72开始打开，至全开行程开关SQ4断开时，交流接触器KM1线圈断电，电机停转，遮阳网72完成开启操作；当SA2拨到“关闭”状态时，与开启过程同理，交流接触器KM2接通，电机反转，开始关闭遮阳网72，直至全闭行程开关SQ1断开，完成关闭操作。当SA1切换到自动控制模式时，PLC控制回路依据4个行程开关的状态和内部程序，控制继电器KA1和KA2的线圈是否通电，当KA1线圈通电时，交流接触器KM1线圈所在回路接通，KM1接通，电机正转，遮阳网72开始打开，同理，KA2线圈通电时，电机反转。在该过程中，交流接触器KM1和KM2的辅助触点实现互锁，断路器QF用以保护主电路，熔断器FU用以保护控制回路。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
Claims (8)
1.一种基于物联网的农业大棚，其特征在于：包括集成控制装置(1)和现场控制装置(2)，所述现场控制装置(2)包括PLC控制器(3)、触摸屏(4)和短信报警控制器(5)，所述PLC控制器(3)包括传感装置(6)和动作装置(7)连接，所述传感装置(6)包括室内空气温湿度传感器(60)、室外空气温湿度传感器(61)、光照强度传感器(62)、CO2浓度传感器(63)和土壤湿度传感器(64)，动作装置(7)包括风机(70)、加湿器(71)、遮阳网(72)、喷灌装置(73)和补光灯(74)，遮阳网(72)上设置有行程开关(8)，风机(70)、加湿器(71)、喷灌装置(73)和补光灯(74)上设置有中间继电器(9)和交流接触器(10)，PLC控制器(3)包括CPU226模块(30)、EM231模拟量输入模块(31)和CP243-1工业以太网模块(32)，传感装置(7)直接与EM231模拟量输入模块(31)连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的农业大棚，其特征在于：PLC控制器(3)为S7-300型PLC控制器，PLC控制器(3)为10路模拟量输入通道，CPU226模块(30)设置有24路数字量输入通道、16路数字量输出通道和2个RS-485本地通信接口，EM231模拟量输入模块(31)设置有4路模拟量输入通道，CP243-1工业以太网模块(32)设置有RJ45以太网插座。
3.根据权利要求1所述的一种基于物联网的农业大棚，其特征在于：集成控制装置(1)和现场控制装置(2)之间通过以太 网通信，现场控制装置(2)采用GSM网络传输到远程用户。
4.根据权利要求1所述的一种基于物联网的农业大棚，其特征在于：所述触摸屏(4)为DOP-B10S411型触摸屏，工作电压为DC24V，分辨率为800*480pixels。
5.根据权利要求1所述的一种基于物联网的农业大棚，其特征在于：所述EM231模拟量输入模块(31)的输入范围为单极性电压0-10V、0-5V，双极性电压±5V、±2.5V，电流0-20mA。
6.根据权利要求1所述的一种基于物联网的农业大棚，其特征在于：所述室内空气温湿度传感器(60)、室外空气温湿度传感器(61)均设置有铂电阻和湿敏电容，工作电压：DC24V，光照强度传感器(62)采用YS-CG-20J型光照强度传感器，工作电压为DC24V，测量范围为0-20000lux，CO2浓度传感器(63)采用F12-S8200型CO2变送器，采用红外式传感，工作电压为DC24V，测量范围为0-2000ppm，土壤湿度传感器(64)为TDR-3型土壤湿度传感器，工作电压为DC12-24V，测量范围为0-100％RH。
7.根据权利要求1所述的一种基于物联网的农业大棚，其特征在于：短信报警控制器(5)采用GRM202A型短信报警控制器，其通讯接口为RS-485，短信接口为GSM双频900/1800MHz。
8.根据权利要求1所述的一种基于物联网的农业大棚，其特征在于：集成控制装置(1)采用手动和自动控制两种模式，手动控制通过按钮、中间继电器(9)和交流接触器(10)的组合控制动作装置(7)的启停，自动控制通过PLC控制器(3)内置的控制逻 辑，实现动作装置(7)的启停。
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|---|---|---|---|---|
| CN112753435A (zh) * | 2021-01-05 | 2021-05-07 | 彭贵阳 | 一种电动育苗大棚 |
| CN113963511A (zh) * | 2021-11-12 | 2022-01-21 | 科芯(天津)生态农业科技有限公司 | 一种用于种植棚的aipa防灾减灾方法及其系统 |
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