CN213659242U - 一种蔬菜种植大棚自动控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种蔬菜种植大棚自动控制系统，包括上位机、主控制模块、若干子控制模块，所述主控制模块分别与上位机和若干子控制模块连接；所述若干子控制模块均包括子控制器、传感器模块、执行模块、供电模块、显示模块、通信模块；所述传感器模块包括环境温度传感器、环境湿度传感器、土壤湿度传感器、CO2浓度传感器、光照传感器，所述执行模块包括加热阀、加湿阀、灌溉阀、负压风机、窗帘、补光灯，所述主控制模块包括主控制器、数据存储模块、无通信模块，所述主控制器分别与上位机和若干子控制器连接。本实用新型实现了蔬菜光照的补充，避免了光照不足，有利于加快蔬菜生长，同时，通过若干子控制模块的，实现了大棚的分布式种植，满足了农户全方面的需求。

Description

一种蔬菜种植大棚自动控制系统

技术领域

本实用新型涉及农作物种植领域，尤其涉及一种蔬菜种植大棚自动控制系统。

背景技术

温室是一种可以改变农作物，特别是改变大棚蔬菜生长环境，为农作物生长创造更好条件、避免外界四季气温变化和恶劣气候对其影响的场所。随着经济和社会的快速发展，各种大棚温室种植和栽培蔬菜的需求量在逐步上升和不断增加。

我国目前仍然是一个农业大国，农业是国家的重要经济命脉。提高农作物的单位亩产量、种植优势高效的农作物是现阶段农业发展的迫切任务。国家提出发展高效农业，实现数字化温室大棚是现代农业的一个伟大创举。

现已经授权的实用新型，专利号为CN201620173761.1，专利名称为一种基于智能化的温室大棚控制系统，包括传感器系统、控制系统、显示模块、采集模块、供电模块、控制设备、控制终端装置、通讯模块；所述的控制系统包括主控模块、时钟模块、输出模块、数据处理与服务系统，所述的控制系统是一种基于智能化的温室大棚控制系统的核心控制部分；所述的控制设备包括加热阀、加湿阀、风电机、窗帘？天窗系统，控制大棚蔬菜的加热、加湿、光照度，所述的加热阀、加湿阀、风电机、窗帘？天窗系统的输入端分别与所述的控制系统相连，从而实现温室里的大棚蔬菜的温度、湿度、CO2浓度、光照技术的智能化、自动化控制。该实用新型完全实现大棚蔬菜的自动化控制，节省了人力，提高了生产效率，降低了单位产品的生产成本，控制精度的提高，能够较为严格的控制温室大棚的温度、湿度、CO2浓度、光照技术指标，能够产生很好的经济效益和社会效益。

上述方案依然存在以下问题：1)光照与蔬菜的生长有密切的关系，最大限度的捕捉光能，充分发挥植物光合作用的潜力，将直接关系到农业生产的效益，但是现有大棚内没有设置补光设备，在冬春两季日照时间短的情况下，蔬菜的光照不足，导致其生长缓慢、产量低因此急需进行补光2)不同的蔬菜需要的水分与光照是不同的，现有大棚大多采用一个控制器去完成蔬菜种植大棚的自动控制，只能种植一种作物，对于少量种植果蔬的农户实用性低，可控性差，不能满足现代化农产业全方面的需求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：为了解决现有技术问题，不具备补光设备，且不能实现一棚多植的种植，无法满足农户的需求。

一种蔬菜种植大棚自动控制系统，包括上位机、主控制模块、若干子控制模块，所述主控制模块分别与上位机和若干子控制模块连接；

所述若干子控制模块均包括子控制器、传感器模块、执行模块、显示模块、通信模块、计时模块；

所述传感器模块包括环境温度传感器、环境湿度传感器、土壤湿度传感器、CO2浓度传感器、光照传感器，所述环境温度传感器、环境湿度传感器、土壤湿度传感器、CO2浓度传感器、光照传感器分别与子控制器连接；

所述执行模块包括加热阀、加湿阀、灌溉阀、负压风机、窗帘、补光灯，所述加热阀、加湿阀、灌溉阀、负压风机、窗帘、补光灯分别与子控制器连接；

所述显示模块、通信模块、计时模块分别与子控制器连接；

所述主控制模块包括主控制器、数据存储模块、无通信模块、人机交互模块，所述数据存储模块、无通信模块、人机交互模块分别与主控制器连接；

所述主控制器分别与上位机和若干子控制器连接。

进一步的，所述环境温度传感器、环境湿度传感器均采用Risym-DHT12数字式温湿度传感器。

进一步的，所述CO2浓度传感器采用GS-160CO2传感器。

进一步的，所述光照传感器采用BH1750光照传感器。

进一步的，所述窗帘包括位于大棚顶部的电动窗帘和位于大棚侧面的电动窗帘。

进一步的，所述人机交互模块包括显示模块和报警模块，所述显示模块和报警模块分别与主控制器连接。

进一步的，所述报警模块包括指示灯组、蜂鸣报警器，所述指示灯组、蜂鸣报警器分别与主控制器连接。

进一步的，所述主控制器与子控制器均为PLC-MT系列的PZ-36MT-3DA-3AD控制器。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

1.本实用新型一种蔬菜种植大棚自动控制系统，通过若干子控制模块的设计，实现了大棚分布式的种植，实现了传统大棚种植的所有功能，还实现了特殊蔬菜、反季节蔬菜的种植，使得大棚内所有的土地都能得到完全充分的利用，不仅能够增加蔬菜种植的产量，还能够增加农产品种植的多样性，满足农户的全面需求，有利于提高农民的经济收益。

2.本实用新型一种蔬菜种植大棚自动控制系统，通过光照传感器、计时模块、补光灯的设计，通过人造光源代替自然光，增加植株的光照时长，促进蔬菜光合作用，加快了蔬菜生长。

附图说明

图1为本实用新型的整体系统图；

图2为本实用新型的子控制器系统图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

一种蔬菜种植大棚自动控制系统，包括上位机、主控制模块、若干子控制模块，所述主控制模块分别与上位机和若干子控制模块连接；

所述若干子控制模块均包括子控制器、传感器模块、执行模块、显示模块、通信模块、计时模块；

所述传感器模块包括环境温度传感器、环境湿度传感器、土壤湿度传感器、CO2浓度传感器、光照传感器，所述环境温度传感器、环境湿度传感器、土壤湿度传感器、CO2浓度传感器、光照传感器分别与子控制器连接；

所述执行模块包括加热阀、加湿阀、灌溉阀、负压风机、窗帘、补光灯，所述加热阀、加湿阀、灌溉阀、负压风机、窗帘、补光灯分别与子控制器连接；

所述显示模块、通信模块、计时模块分别与子控制器连接；

所述主控制模块包括主控制器、数据存储模块、无通信模块、人机交互模块，所述数据存储模块、无通信模块、人机交互模块分别与主控制器连接；

所述主控制器分别与上位机和若干子控制器连接。

本方案的工作原理简述：

本实用新型不局限于将大棚内的种植区域分为四组(如图1所示)，通过这样分布式的种植既可以实现传统大棚种植的所有功能，又可以实现实现特殊蔬菜、反季节蔬菜的种植，使得大棚内所有的土地都能得到完全充分的利用，不仅能够增加蔬菜种植的产量，还能够增加农产品种植的多样性，有利于提高农民的经济收益，通过若干子控制器来控制各个种植区域的运作，与传统的蔬菜大棚通过一个控制器来控制整个大棚内种植区域的运作相比，控制速度更快，控制更方便，可调性更佳。

子控制器用于控制对应的种植区域，并与主控制器通信；主控制器，用于控制所有子控制器，并与上位机进行通信。通信模块，用于实现子控制器与外部设备(如环境温度传感器、环境湿度传感器、土壤湿度传感器等)的通信。显示模块，用于对传感器模块检测的数据进行显示以及手动控制各个传感器和执行器的动作，存储模块用于存储大棚温度、湿度等信息的阀值、检测的温湿度等信息、控制命令以及子控制器所控制的种植区域内植株的生长特性。

本实用新型与现有技术不同的是，在子控制模块内特别增加了计时模块、光照传感器、补光灯，这是由于植物的生长速度取决与光照强度，即植物表面吸收光辐射能的量，并非取决于光源数量，然而在昼短夜长、多云雨天等天气下蔬菜的光照沿着不足，对蔬菜的生长和质量有巨大的影响，光照传感器用于采集光照强度，计时模块用于记录光照时长，补光灯用于模拟自然光照来进行补光，具体的，通过光照传感器实时检测对应对应区域内的光照强度，并通过计时模块记录光照时长，将检测到的光照信号传送给子控制器，子控制器将存储模块内预设的光照强度与检测的光照强度计算、分析，当光照不足时，子控制器控制该区域内的补光灯发光，当检测到光照满足日常后，控制补光灯关闭，通过人造光源代替自然光，增加植株的光照时长，促进蔬菜光合作用，加快蔬菜生长；每个子控制器模块还包括传感器模块、执行模块，传感器模块的环境温度传感器、环境湿度传感器、土壤湿度传感器、CO2浓度传感器实时监控大棚的环境，并将检测的信息传送给控制处理器，控制处理器根据检测的数据控制执行模块的加热阀、加湿阀、灌溉阀、负压风机、窗帘工作，实现大棚内环境温湿度、土壤湿度、CO2浓度的调节，从而加快植物的生长。

上位机包用于与主控制器进行通信，用于实现对大棚的远程检测，更加方便，同时可更加方便的监控大棚内部情况，有利于蔬菜的种植。上位机发出的远程控制信号通过移动通信等方式发送给主控制器，主控制器再根据该远程控制信号触发相应的控制信号，并将触发的控制信号发送至子控制器；子控制器控制各个执行模块和传感器模块工作，实现大棚内部环境的调节。

进一步的，所述环境温度传感器、环境湿度传感器均采用Risym-DHT12数字式温湿度传感器，DHT12数字式温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合型传感器，为DHT11的升级产品。它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有较高的可靠性与卓越的长期稳定性。

进一步的，所述CO2浓度传感器采用GS-160CO2传感器，所述GS-160CO2传感器具有精度高、稳定可靠、使用方便等特点。

进一步的，所述光照传感器采用BH1750光照传感器，BH1750光照传感器数字型光强度传感器集成芯片。

进一步的，所述人机交互模块包括显示模块和报警模块，所述显示模块和报警模块分别与主控制器连接，显示模块用于显示各个种植区域内的温湿度、CO2浓度、光照情况等，报警模块用于对应不同的种植区域进行报警。

进一步的，所述报警模块包括指示灯组、蜂鸣报警器，所述指示灯组、蜂鸣报警器分别与主控制器连接，设置有若干指示灯组且所述指示灯的数量与大棚内设置的种植区域一致且分别用于报警对应的种植区域，指示灯为三色指示灯，报警效果更好。

进一步的，所述主控制器与子控制器均为PLC-MT系列的PZ-36MT-3DA-3AD控制器，PZ-36MT-3DA是完全自主研发的国产精品，具有可靠性高、抗干扰能力强、价格低廉等特点。

值得注意的是：本方案中的上位机、子控制器、主控制器、环境温度传感器、环境湿度传感器、土壤湿度传感器、光照传感器等均为现有技术中的常用电路或实物，本方案的创新不在于单个的电路上，而是数个模块以及电路的配合实现了蔬菜光照的补充，避免了光照不足，有利于加快蔬菜生长，同时，通过若干子控制模块的，实现了大棚的分布式种植，满足了农户全方面的需求。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种蔬菜种植大棚自动控制系统，其特征在于，包括上位机、主控制模块、若干子控制模块，所述主控制模块分别与上位机和若干子控制模块连接；

所述若干子控制模块均包括子控制器、传感器模块、执行模块、显示模块、通信模块、计时模块；

所述传感器模块包括环境温度传感器、环境湿度传感器、土壤湿度传感器、CO2浓度传感器、光照传感器，所述环境温度传感器、环境湿度传感器、土壤湿度传感器、CO2浓度传感器、光照传感器分别与子控制器连接；

所述执行模块包括加热阀、加湿阀、灌溉阀、负压风机、窗帘、补光灯，所述加热阀、加湿阀、灌溉阀、负压风机、窗帘、补光灯分别与子控制器连接；

所述显示模块、通信模块、计时模块分别与子控制器连接；

所述主控制模块包括主控制器、数据存储模块、无通信模块、人机交互模块，所述数据存储模块、无通信模块、人机交互模块分别与主控制器连接；

所述主控制器分别与上位机和若干子控制器连接。

2.根据权利要求1所述的一种蔬菜种植大棚自动控制系统，其特征在于，所述环境温度传感器、环境湿度传感器均采用Risym-DHT12数字式温湿度传感器。

3.根据权利要求1所述的一种蔬菜种植大棚自动控制系统，其特征在于，所述CO2浓度传感器采用GS-160CO2传感器。

4.根据权利要求1所述的一种蔬菜种植大棚自动控制系统，其特征在于，所述光照传感器采用BH1750光照传感器。

5.根据权利要求1所述的一种蔬菜种植大棚自动控制系统，其特征在于，所述窗帘为电动窗所述窗帘包括位于大棚顶部的电动窗帘和位于大棚侧面的电动窗帘。

6.根据权利要求1所述的一种蔬菜种植大棚自动控制系统，其特征在于，所述人机交互模块包括显示模块和报警模块，所述显示模块和报警模块分别与主控制器连接。

7.根据权利要求6所述的一种蔬菜种植大棚自动控制系统，其特征在于，所述报警模块包括指示灯组、蜂鸣报警器，所述指示灯组、蜂鸣报警器分别与主控制器连接。

8.根据权利要求1所述的一种蔬菜种植大棚自动控制系统，其特征在于，所述主控制器与子控制器均为PLC-MT系列的PZ-36MT-3DA-3AD控制器。

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