CN207541523U - 一种农业培育室植物生长自动控制装置 - Google Patents

Abstract

一种农业培育室植物生长自动控制装置，包括WinCC上位机、客户PC机、操作员PC机、WinCC服务器、客户移动互联网设备，还具有PLC、育床PH检测探头、水分传感器、温度传感器、气体传感器、照度传感器、湿度传感器、EC传感器、营养液PH值检测探头，育床PH检测探头、水分传感器、温度传感器、气体传感器、照度传感器、湿度传感器、EC传感器、营养液PH值检测探头和PLC连接，PLC经以太网和WinCC服务器实现信息交互，WinCC服务器和WinCC上位机数据输入端通过数据线连接，WinCC服务器和多台客户PC机及操作员PC机通过工业网络实现信息交互，WinCC服务器和客户移动互联网设备通过4G网络实现信息交互。本新型经相关设备为室内植物提供水、气、肥、温、光、风等适宜生长要素环境。

Description

一种农业培育室植物生长自动控制装置

技术领域

本实用新型涉及农业自动化控制设备，特别是一种农业培育室植物生长自动控制装置。

背景技术

在农业培育室管理作业中，植物生长的光源、营养液、空气流通、温度、湿度、CO2含量是作物生长的几大必备要素，在充分满足植物生长的上述几大要素后，就能创造出适合植物生长的最佳环境，在培育室内实现植物快速生根、快速育苗、快速生长的目的。现有的培育室管理作业中，实现水、气、肥、温、光、风等生长要素通常是依靠人为经验进行控制，比如说感觉植物缺水后，人工给作物进行补水，感觉温度异常后打开降温设备给培育室降温，感觉培育室内空气不流通打开排风机、进风机进行室内污浊空气的抽出和新鲜空气的抽入，感觉作物生长缺肥就人工进行施肥，感觉室内光源不够就开灯为室内补充光，感觉温度异常就打开加温设备为室内加温等；由于上述作业都是依靠人工进行，不但实际操作中不便，而且受人为因素经验影响，不可能做到有效根据植物的各种需求进行精确补给，所以，会造成植物生长缓慢、产量低等后果。

实用新型内容

为了克服现有农业培育室管理作业中，对植物生长所需各种要素的管理完全依靠人工，由此带来的管理不便，植物生长缓慢、产量低等弊端，本实用新型提供了采用现有成熟的 SIMATICWinCC视窗控制中心技术，互联网络上的上位机WINCC动态调整并模拟创造出适合植物生长的最佳环境，与PLC及多种传感器结合使用，通过安装在农业培育室中各相应位置的传感器所得数据，PLC将各种数据上传至上位机后，上位机将各种数据和上位机内数据比对后，根据需要经PLC作用控制相关设备的工作，从而为植物提供最佳水、气、肥、温、光、风等生长要素，使作物达到快速生根、快速育苗、快速生长目的的一种农业培育室植物生长自动控制装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种农业培育室植物生长自动控制装置，包括WinCC上位机、客户PC机、操作员PC机、 WinCC服务器、客户移动互联网设备，其特征在于还具有PLC、育床PH检测探头、水分传感器、温度传感器、气体传感器、照度传感器、湿度传感器、EC传感器、营养液PH值检测探头，育床PH检测探头、水分传感器、温度传感器、湿度传感器、气体传感器安装在植物培育架上，照度传感器、EC传感器安装在室内现场，多个营养液PH值检测探头安装在室内多个不同营养液容器上，育床PH检测探头、水分传感器、温度传感器、气体传感器、照度传感器、湿度传感器、EC传感器、营养液PH值检测探头的信号输出端和PLC的八路信号输入端通过RS485数据线连接，PLC的十三路控制电源信号输出端分别和环强灯、加湿机、光强灯、光谱灯、室外温控机、室内温控机、排风机、进风机、水泵、计量泵、除湿机、CO2 发生器、搅拌机电源信号输入端连接，PLC的数据输出端经以太网TCP/IP通讯和WinCC服务器实现信息交互，WinCC服务器和WinCC上位机数据输入端通过数据线连接，WinCC服务器和多台客户PC机及操作员PC机通过工业网络环网通讯实现信息交互，WinCC服务器和客户移动互联网设备通过移动4G网络实现信息交互。

所述PLC是西门子S7300型号的smart 200系列可编程控制器。

所述WINCC上位机内设置有适合植物生长的水、气、肥、温、光、风生长要素数据。

本实用新型有益效果是：本实用新型使用时，PLC通过安装在农业培育室中各相应位置的传感器所得数据，将各种数据上传至WINCC上位机后，WINCC上位机将各种数据和上位机内数据比对后，然后根据需要经PLC作用控制相关设备的工作，为室内植物提供最佳的水、气、肥、温、光、风等生长要素环境，使植物达到快速生根、快速育苗、快速生长目的。本新型客户能通过客户PC机、操作员能通过操作员PC机对现场进行远程监控和控制；用户还能通过移动互联网设备(手机、平板电脑等)实现对植物的各种数据进行监控。基于上述，所以本新型具有好的应用前景。

附图说明

以下结合附图和实施例将本实用新型做进一步说明。

附图1是本实用新型结构框图。

具体实施方式

图1中所示，一种农业培育室植物生长自动控制装置，包括WinCC上位机、客户PC机、操作员PC机、WinCC服务器、客户移动互联网设备，还具有PLC、育床PH检测探头、水分传感器、温度传感器、气体传感器、照度传感器、湿度传感器、EC传感器、营养液PH值检测探头，育床PH检测探头、水分传感器、温度传感器、湿度传感器、气体传感器安装在植物培育架上，照度传感器、EC传感器安装在室内现场，多个营养液PH值检测探头安装在室内多个不同营养液容器上，育床PH检测探头、水分传感器、温度传感器、气体传感器、照度传感器、湿度传感器、EC传感器、营养液PH值检测探头的信号输出端和PLC的八路信号输入端通过RS485数据线连接，PLC的十三路控制电源信号输出端分别和环强灯、加湿机、光强灯、光谱灯、室外温控机、室内温控机、排风机、进风机、水泵、计量泵、除湿机、CO2 发生器、搅拌机电源信号输入端连接，PLC的数据输出端经以太网TCP/IP通讯和WinCC服务器实现信息交互，WinCC服务器和WinCC上位机数据输入端通过数据线连接，WinCC服务器和多台客户PC机及操作员PC机通过工业网络环网通讯实现信息交互，WinCC服务器和客户移动互联网设备通过移动4G网络实现信息交互。PLC是西门子S7300型号的smart 200 系列可编程控制器。WINCC上位机内设置有适合植物生长的水、气、肥、温、光、风生长要素数据。

图1中所示，植物室内补光时：由布置于室内现场的照度传感器检测室内光照强度，经过照度传感器内的运算处理照度传感器输出标准(485)光强信号反馈给PLC中央控制系统， PLC将数据传输给WINCC上位机，WINCC上位机经过与需要的设定值(WINCC上位机内设定有植物生长各阶段适应的光照数据)比较，进行PID调节运算，输出控制值经过PLC 模拟量输出至光强灯、光谱灯、环墙灯，调节光强灯、光谱灯、环墙灯适应的输出光源，满足植物的生长需要。

图1中所示，植物营养液补充时：由布置于室内现场的EC传感器、育床上的育床PH检测探头将检测到的植物各种相关数据反馈给PLC中央控制系统，PLC将数据传输给WINCC上位机，WINCC上位机经过与需要的设定值(WINCC上位机内设定有植物生长各阶段适应的营养液需求数据)比较，进行PID调节运算，输出控制值经PLC输出端进入计量泵，同时布置于各个不同营养液容器的营养液PH值检测探头检测溶液营养实时值，传送至PLC中央控制处理，由WINCC上位机数据库配比调用，控制配肥计量泵工作进行营养液不同成份比例配比输出，为植物提供均衡肥效的营养液。

图1中所示，进行室内空气流通循环时：由布置于植物培育架的气体传感器将检测到的反馈实时值传送至PLC中央控制处理，PLC将数据传输给WINCC上位机，WINCC上位机经过与需要的设定值(WINCC上位机内设定有植物适应的空气各元素含量数据)比较，进行PID调节运算，输出控制值经PLC输出端进入进风机与排风机，控制进风机与排风机运行，为室内植物提供良好的空气环境。进风机与排风机还能经WINCC上位机、PLC作用，设定定时或人工干预的工作方式，控制进风机与排风机的工作运行。

图1中所示，进行湿度控制时，由布置于植物培育架上的湿度传感器反馈空气中湿度实时值传送至PLC中央控制器处理，PLC将数据传输给WINCC上位机，WINCC上位机经过与需要的设定值(WINCC上位机内设定有植物生长各阶段适应的湿度数据)比较，进行PID 调节运算，输出控制值经PLC输出端进入加湿机、除湿机、排风机、进风机，控制加湿机、除湿机、排风机、进风机工作为室内植物提供合适的湿度环境。

图1中所示，进行温度控制时，由布置于植物培育架上的温度传感器反馈空气中温度实时值传送至PLC中央控制处理，PLC将数据传输给WINCC上位机，WINCC上位机经过与需要的设定值(WINCC上位机内设定有植物生长各阶段适应的温度需求数据)比较，进行PID调节运算，输出控制值经PLC输出端进入室外温控机、室内温控机、除湿机，当温度传感器检测到温度超过限定温度值时，WINCC上位机系统就会发出制冷降温信号而开启室外温控机、室内温控机的制冷系统，进行环境降温，当温度下降低于设定值，WINCC上位机系统又会发出加温指令而开启室外温控机、室内温控机的加温系统进行环境加温，并控制除湿机工作保持室内合适的湿度环境。

图1中所示，进行室内CO2控制时，由布置于植物培育架上的CO2气体传感器反馈空气中CO2实时值传送至PLC中央控制处理，PLC将数据传输给WINCC上位机，WINCC上位机经过与需要的设定值(WINCC上位机内设定有植物生长各阶段适应的CO2需求数据) 比较，进行PID调节运算，输出控制值经PLC输出端进入CO2发生器，如当检测到CO2浓度超过限定值时，WINCC上位机系统就会发出指令开启进风机、排风机循环风系统，进行室内空气置换；如当检测到CO2浓度下降低于设定值，WINCC上位机系统就会发出指令而开启CO2发生器，使室内保持合适的CO2浓度。

本新型以上设备运行状态及工况与各个传感器实时检测值与输出值均实时通过PLC传输至WINCC上位机进行界面显示并数据归档，报警显示等，存储在数据库中进行记录。通过生长状况与环境参数曲线的记录可以进行植物最佳生长模式的分析，为制定新品种的分析系统提供大量参数与依据。

本实施例为本实用新型较佳实例，并不用以限制本实用新型，凡在本实施例原则范围内做任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种农业培育室植物生长自动控制装置，包括WinCC上位机、客户PC机、操作员PC机、WinCC服务器、客户移动互联网设备，其特征在于还具有PLC、育床PH检测探头、水分传感器、温度传感器、气体传感器、照度传感器、湿度传感器、EC传感器、营养液PH值检测探头，育床PH检测探头、水分传感器、温度传感器、湿度传感器、气体传感器安装在植物培育架上，照度传感器、EC传感器安装在室内现场，多个营养液PH值检测探头安装在室内多个不同营养液容器上，育床PH检测探头、水分传感器、温度传感器、气体传感器、照度传感器、湿度传感器、EC传感器、营养液PH值检测探头的信号输出端和PLC的八路信号输入端通过RS485数据线连接，PLC的十三路控制电源信号输出端分别和环强灯、加湿机、光强灯、光谱灯、室外温控机、室内温控机、排风机、进风机、水泵、计量泵、除湿机、CO2发生器、搅拌机电源信号输入端连接，PLC的数据输出端经以太网TCP/IP通讯和WinCC服务器实现信息交互，WinCC服务器和WinCC上位机数据输入端通过数据线连接，WinCC服务器和多台客户PC机及操作员PC机通过工业网络环网通讯实现信息交互，WinCC服务器和客户移动互联网设备通过移动4G网络实现信息交互。

2.根据权利要求1所述的一种农业培育室植物生长自动控制装置，其特征在于PLC是西门子S7300型号的smart 200系列可编程控制器。