文档介绍：温室大棚智能控制系统的研发设计与使用
摘要:设计了一套能实时控制农业种植温室内温度、湿度、光照度及CO2浓度等参数的测控系统,该系统安装了农艺专家管理程序,能给出不同时期作物生长所需要的最佳环境参数,并自动生成合理的控制方案,实现了人造气候的智能化管理。阐述了一个大棚智能温室控制系统,该系统运行可靠、成本低。系统通过对温室内的温度与湿度参量的采集,并根据上述参数实现对温度和湿度的自动调节,达到了温室大棚自动控制的目的。
关键词:农业温室;农业专家管理系统;专家决策;人造气候;智能温室控制系统
托普物联网认为:智能温室控制系统是专门为农业温室、农业环境控制、气象观测开发生产的环境自动控制系统。可测量风向、风速、温度、湿度、光照、气压、雨量、太阳辐射量、太阳紫外线、土壤温湿度等农业环境要素,根据温室植物生长要求,自动控制开窗、卷膜、风机湿帘、生物补光、灌溉施肥等环境控制设备,自动调控温室内环境,达到适宜植物生长的范围,为植物生长提供最佳环境。
一、国内智能化温室现状
目前,国内具有生产智能化温室能力的公司约20余家,由于其研制时间较早,受当时的电脑水平和不高。此外,由于其产品进入市场时间短,系统的可靠性和耐用性还有待证明。目前,国内公司主要依靠自己的力量研发,虽拥有独立的知识产权,但仍无法与荷兰、以色列等国家的智能化温室系统相比。一是此类设备价格昂贵,不能得到普及;二是对各种参数的控制缺少智能化,而使其应用受栽培学知识的局限性。一种植物在不同的生长期其最佳气候要求不同,不同植物在相同生长期的最佳气候要求也不同,由于操作者不一定是农业专家,其设定的气候参数是否是植物本生长期的最佳参数,因此操作人直接影响着自控系统效益的发挥。为此,我们从植物的生长需求出发,利用电子技术、生物技术、计算机控制技术开发了一套农业种植温室自动控制系统,该系统安装了“农业专家管理系统”,能够及时为用户提供温室各种作物在不同时期生长所需要的最佳气候参数及栽培技术和措施,不但能为不懂农业技术的用户提供技术帮助和实时指导,而且能自动生成合理的控制方案,实现了人造气候的智能化管理。
二、系统构成及功能
本系统以主机为上位机,以若干个温室内的“气候自动控制器”为下位机,其间以通讯线路相连接(图1)。各温室内的“气候自动控制器”负责采集本温室温度、湿度、光照度和CO2浓度等气候参数,并通过通讯线路传送给主机,主机通过我们开发的软件,把传来的气候参数与“农业专家管理系统”对各温室事先设定的最佳气候参数进行比较、分析和运算,向各温室的“气候自动控制器”发出“通风、加热、喷淋、调节光照、补充CO2”等相应控制指令,各温室内的“气候自动控制器”根据主机对本温室的控制指令立即接通或断开“通风机”、“加热器”、“淋水泵”、“光照调节装置”和“CO2施放机构”等设备的电源,从而控制温室的气候参数始终保持在适合植物快速生长的最佳状态。
气候参数的采集
温室环境气候参数的采集依靠传感器进行,包括土壤湿度传感器、叶面湿度传感器、空气温湿度一体化传感器、光照度传感器、CO2传感器。它们是监控系统的信息来源,关系到整个系统的检测、数据分析和控制的可靠性与准确性。
伺服机构是“气候自动控制器”具体控制的执行者,包括通风机、加热器、喷淋