CN208400019U - 一种自适应智能化温室大棚自动控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型一种自适应智能化温室大棚自动控制系统，属于自动化控制技术领域；所要解决的技术问题是提供了一种多环境参数采集、操作简单方便的自适应智能化温室大棚自动控制系统；解决该技术问题采用的技术方案为：包括微处理器、执行机构、环境监测机构、电源模块、键盘、模糊网络控制器、语音播放与报警模块和液晶显示模块；执行机构包括输出控制模块、控水肥电磁阀、卷帘机和遮阳网、暖风机、二氧化碳发生器和光照补偿灯；环境监测机构包括数据采集模块、空气温度传感器、土壤湿度传感器、CO₂浓度传感器、光照度传感器、水流量传感器；微处理器分别与输出控制模块和数据采集模块相连；本实用新型可广泛应用于大棚种植领域。

Description

一种自适应智能化温室大棚自动控制系统

技术领域

本实用新型一种自适应智能化温室大棚自动控制系统，属于自动化控制技术领域。

背景技术

温室农业是现代化农业的一个重要发展方向，温室大棚由于其独特的透光性和保温性，给寒冷地区或反季节的农业栽培提供了有利条件。温室大棚内环境的控制，如温度、空气湿度、土壤湿度、光照强度、CO₂含量等，是温室农业的关键，对农作物的生长和发育起着重要作用；而我国温室大棚内环境的控制基本靠人工调节，远未实现自动化，不仅时间成本和经济成本高，而且人工凭经验的调节方式难以达到调节的目的。

随着技术的发展，特别是模糊控制与神经网络技术的发展，温室环境控制逐渐由人工化向自动化转变。现有的控制系统种类虽然比较多，但是控制结构比较分散，控制方式也比较单一，大部分需要人工手动控制，所以这些简单的温室控制系统己经远远不能满足种植者们的需求，国内的温室控制技术方面迫切的需要模糊网络和神经网络以及自适应技术加入。

实用新型内容

本实用新型一种自适应智能化温室大棚自动控制系统，克服了现有技术存在的不足，提供了一种多环境参数采集、操作简单方便的自适应智能化温室大棚自动控制系统。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种自适应智能化温室大棚自动控制系统，包括微处理器、均与微处理器相连的执行机构、环境监测机构、电源模块、键盘、模糊网络控制器、语音播放与报警模块和液晶显示模块；执行机构包括输出控制模块、均与输出控制模块相连的控水肥电磁阀、卷帘机和遮阳网、暖风机、二氧化碳发生器和光照补偿灯；环境监测机构包括数据采集模块、均与数据采集模块相连的空气温度传感器、土壤湿度传感器、CO₂浓度传感器、光照度传感器、水流量传感器；微处理器分别与输出控制模块和数据采集模块相连。

进一步，所述输出控制模块为光电耦合器。

进一步，所述水流量传感器包括霍尔传感器、塑料阀体和水流转子。

进一步，所述模糊网络控制器的型号为SYS-4U610-4A50-AOL。

进一步，所述模糊网络控制器、所述键盘、所述语音播报与报警模块、所述输出控制模块、所述数据采集模块与所述微处理器之间的通信协议为RS485。

本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果。

1.本实用新型能够实现大棚内温度、湿度、光照强度、土壤湿度等环境参数的智能控制。保证作物始终处于适宜的生长环境中。

2.本实用新型操作简单方便，农户可以根据实际情况人为调控环境参数，实现半自动控制。

3.本实用新型具有语音播报和报警功能，能够及时通知农户温室环境的变化情况，提高了系统的安全性。

附图说明

下面结合附图对本实用新型做进一步的说明。

图1为本实用新型的系统框图。

图中，1-执行机构，2-环境监测机构，3-微处理器，4-电源模块，5-键盘，6-模糊网络控制器，7-语音播放与报警模块，8-液晶显示模块，11-输出控制模块，12-控水肥电磁阀，13-卷帘机和遮阳网，14-暖风机，15-二氧化碳发生器，16-光照补偿灯，21-数据采集模块，22-空气温度传感器，23-土壤湿度传感器，24-CO₂浓度传感器，25-光照度传感器，26-水流量传感器。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型1.一种自适应智能化温室大棚自动控制系统，包括微处理器3、均与微处理器3相连的执行机构1、环境监测机构2、电源模块4、键盘5、模糊网络控制器6、语音播放与报警模块7和液晶显示模块8；执行机构1包括输出控制模块11、均与输出控制模块11相连的控水肥电磁阀12、卷帘机和遮阳网13、暖风机14、二氧化碳发生器15和光照补偿灯16；环境监测机构2包括数据采集模块21、均与数据采集模块21相连的空气温度传感器22、土壤湿度传感器23、CO₂浓度传感器24、光照度传感器25、水流量传感器26；微处理器3分别与输出控制模块11和数据采集模块21相连。模糊网络控制器6、键盘5、语音播报与报警模块7、输出控制模块11、数据采集模块21与微处理器3之间的通信协议为RS485。

微处理器3以STM32F407ZGT6为核心，内核为Cortex-M4基于哈弗结构的三级流水线内核，包括SD存储卡、内置Flash和SRAM、内置备用电池。电源模块4输出电压包括DC3.3V、DC5V、DC24V和AC220V，电源模块4中采用了电压稳压器AMSlll7。微处理器3和通信所用芯片RS3485等供电电压为DC3.3V，液晶显示模块8、语音播报与报警模块7等供电电压为DC5V，控水肥电磁阀12供电电压为DC24V，光照补偿灯16、二氧化碳发生器15等设备的供电电压为AC220V，电源模块4中的DC24V、DC5V采用开关电源，输出控制模块11为光电耦合器。

键盘5和液晶显示模块8组成人机交互模块，其型号选用ALIENTEK TFTLCD，通过人机交互界面农户可以直观了解大棚内当前环境状况，进行环境参数设定以及环境调控相关操作。模糊网络控制器6的型号选用研华工控机，型号为SYS-4U610-4A50-AOL。它包括模糊输入接口、模糊推理、神经网络模型、自适应模型、模糊规则库和模糊输出接口。

语音播报与报警模块7选用语音报警控制器YJ108，通过控制按键实现大棚内环境状况和环境装备状态实时播报，当大棚中某环境参数值超过系统预设定范围时，蜂鸣器动作报警，语音报警提示当前超限情况。

输出控制模块11是将实时环境参数值与系统预设值进行比较，根据模糊逻辑原则和传统经验控制原则，发出控制信号至工控机模糊神经网络系统用于环境参数自适应调控。

空气湿温度传感器22采用JCJ100ND 数字式温湿度变送器，温湿度复合传感器输出已校准的数字信号，土壤湿度传感器23采用高精度、高灵敏度的YGC-TS系列湿度传感器。CO₂浓度传感器24的型号选用采用TGS4161。光照强度传感器25选用基于BHl750FVI的数字光模块GY-30．BHl750FVI芯片是一种用于两线式串行总线接口的数字型光照强度传感器集成电路。水流量传感器26包括霍尔传感器、塑料阀体和水流转子。

大棚中温度高、湿度大、有雾气，系统投入使用前硬件线路板应刷三防漆，避免受到侵蚀，延长使用寿命，确保系统的安全性和可靠性， RS485传输信号线使用信号抗干扰能力强的RVV电缆线。

上面结合附图对本实用新型的实施例作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (5)

1.一种自适应智能化温室大棚自动控制系统，其特征在于：包括微处理器（3）、均与微处理器（3）相连的执行机构（1）、环境监测机构（2）、电源模块（4）、键盘（5）、模糊网络控制器（6）、语音播放与报警模块（7）和液晶显示模块（8）；执行机构（1）包括输出控制模块（11）、均与输出控制模块（11）相连的控水肥电磁阀（12）、卷帘机和遮阳网（13）、暖风机（14）、二氧化碳发生器（15）和光照补偿灯（16）；环境监测机构（2）包括数据采集模块（21）、均与数据采集模块（21）相连的空气温度传感器（22）、土壤湿度传感器（23）、CO₂浓度传感器（24）、光照度传感器（25）、水流量传感器（26）；微处理器（3）分别与输出控制模块（11）和数据采集模块（21）相连。

2.根据权利要求1所述的一种自适应智能化温室大棚自动控制系统，其特征在于：所述输出控制模块（11）为光电耦合器。

3.根据权利要求1所述的一种自适应智能化温室大棚自动控制系统，其特征在于：所述水流量传感器（26）包括霍尔传感器、塑料阀体和水流转子。

4.根据权利要求1所述的一种自适应智能化温室大棚自动控制系统，其特征在于：所述模糊网络控制器（6）的型号为SYS-4U610-4A50-AOL。

5.根据权利要求1～4任一所述的一种自适应智能化温室大棚自动控制系统，其特征在于：所述模糊网络控制器（6）、所述键盘（5）、所述语音播报与报警模块（7）、所述输出控制模块（11）、所述数据采集模块（21）与所述微处理器（3）之间的通信协议为RS485。