登录
注册
基于物联网的温室大棚自动控制系统
作者：紫金桥软件技术有限公司
来源：RFID世界网
日期：2012-01-13 10:10:57
摘要：本文介绍了一种通过紫金桥组态软件实现人机交互的温室大棚自动控制系统，并主要阐述了其系统构成及系统主要功能。
应用自动控制和电子计算机实现农业生产和管理的自动化，是农业现代化的重要标志之一,近年来电子技术和信息技术的飞速发展，带来了温室控制方面的一场革命,对于农业生产的增产增质增量产生了巨大的经济效益与社会效应。随着国民经济的迅速发展，现代农业得到了长足的进步，温室工程已成为高效农业的一个重要组成部分。计算机自动控制的智能温室自问世以来，已成为现代农业发展的重要手段和措施。它的功能在于以先进的技术和现代化设施，人为控制作物生长的环境条件，使作物生长不受自然气候的影响，做到常年工厂化，进行高效率，高产值和高效益的生产。
一个完整的温室大棚自动控制系统，包括以下几个部分：
1 现场的监测元件：包括温度监测、湿度监测、CO2浓度等监测元件。这些装置相当于整个控制系统的眼睛，实时监测大棚的状况，以便实施控制。
2 执行结构：如各种泵，加热器，CO2 发生装置，照明控制装置等执行机构。这些装置相当于整个控制系统的手，自动控制系统的指令通过这些设备得到执行，以达到控制目标。
3 A/D和D/A转换模块。因为自动控制系统不能识别各种电信号，必须转换成标准的数字信号才能为计算机所识别，同样计算机发出的也是标准的数字信号。这些设备如同人的神经系统，把各个信号传递到大脑，并把控制信号传递到各执行机构。
4 控制系统主机：主机实施各种控制方案，并依据不同的环境、作物、生长期实施不同的控制方案。是这个控制系统的核心，相当于大脑。
5 人机交互系统：工作人员可以通过人机交互系统了解系统的工作情况，并可通过人机交互系统对控制系统下发人工指令，设定控制主机的工作环境。人机交互系统通过紫金桥组态软件就可以实现系统的人机交互。
以上的分类是一个典型的控制系统，根据系统的繁简情况，系统的配置会有所增减。如有的小系统，就直接用计算机做为控制系统主机了，和人机交互系统合二为一了。
功能叙述
温室环境包括非常广泛的内容，但通常所说的温室环境主要指空气与土壤的温湿度、光照、CO2浓度等。计算机通过各种传感器接收各类环境因素信息，通过逻辑运算和判断控制相应温室设备运作以调节温室环境。输出和打印设备可帮助种植者作全面细致的数据分析，保存历史数据。系统主要具备以下几部分功能：
1、综合环境控制
采用计算机实现环境参数比较分析，四季连续工况调控系统。，比例调节环境温度、湿度与通风。CO2 发生装置按需比例调节环境CO2浓度，夏季室外屋顶喷淋，在保证室内光照强度的前提下，组合调节环境温度与通风，达到强制降低环境温度的效果。通过计算机对温室各电动执行器进行整体调节，自动调控到作物生长所需求的温、湿、光、水、气等条件，另外通过臭氧消毒净化器对温室进行消毒。
2、肥水灌溉控制
采用计算机肥水灌溉运筹系统。根据作物区的需要，对水培区的营养液成分，PH和EC值进行综合调控。对基培和土培区主要是根据作物生产需要，设定基质、土壤的水势值，自动调节滴灌、喷灌系统的灌溉时间和次数。
3、紧急状态处理
采用计算机实测环境参数、状态极限值反馈报警保护系统。根据作物的各项参数设定温室环境的极限值和作物生长环境参数极限值报警保护系统，提高了整个系统安全性。
4、信息处理
采用计算机集散控制信息管理系统。信息处理由中心控制计算机完成。主机通过局部数字通讯网络与现场控制机相连，实现远动双向控制及全系统集中数据处理。其功能包括运行实时参数执行器模拟状态显著，历史数据存储、检索，数据平均值报表、曲线显示与打印。
下面我们以葡萄温室和黄瓜、番茄温室为例，介绍其生长参数：
葡萄温室：
a、在冬季休眠期约90多天需保持温室内温度为5℃。休眠期以后白天需控制温室内温度为25-30℃，夜间需控制在15-18℃。
b、湿度需保持在50-75%不能超过95%。
c、光照强度应保持在45000-55000勒克斯
d、二氧化碳浓度在上午日出后到10点左右保持在1000PPM左右。
e、PH值保持在7-7.5。
f、EC值离子总浓度保持在1‰-2‰，随时进行调整。
黄瓜、番茄温室：
a、在苗期需保持温室内温度在13-15℃，定植后白天上午应保持在25-28℃，下午应保持在20-25℃，夜间应保持在15-18℃。
b、湿度黄瓜在白天保持在70-75%，夜间保持在85-90%；番茄白天保持在65-75%，夜间保持在75-85%。
c、光照强度番茄应保持在50000勒克斯左右，保证12个小时光照；黄瓜应保持在40000勒克斯左右，保证8-10小时光照。
d、二氧化碳浓度在上午日出后到10点左右保持在1000PPM左右。
e、PH值保持在6.5-7.5。
f、EC值离子总浓度保持在1‰-2‰，随时进行调整。
一个完整的温室大棚自动控制系统，包括以下几个部分：
1 现场的监测元件：包括温度监测、湿度监测、CO2浓度等监测元件。这些装置相当于整个控制系统的眼睛，实时监测大棚的状况，以便实施控制。
2 执行结构：如各种泵，加热器，CO2 发生装置，照明控制装置等执行机构。这些装置相当于整个控制系统的手，自动控制系统的指令通过这些设备得到执行，以达到控制目标。
3 A/D和D/A转换模块。因为自动控制系统不能识别各种电信号，必须转换成标准的数字信号才能为计算机所识别，同样计算机发出的也是标准的数字信号。这些设备如同人的神经系统，把各个信号传递到大脑，并把控制信号传递到各执行机构。
4 控制系统主机：主机实施各种控制方案，并依据不同的环境、作物、生长期实施不同的控制方案。是这个控制系统的核心，相当于大脑。
5 人机交互系统：工作人员可以通过人机交互系统了解系统的工作情况，并可通过人机交互系统对控制系统下发人工指令，设定控制主机的工作环境。人机交互系统通过紫金桥组态软件就可以实现系统的人机交互。
以上的分类是一个典型的控制系统，根据系统的繁简情况，系统的配置会有所增减。如有的小系统，就直接用计算机做为控制系统主机了，和人机交互系统合二为一了。
功能叙述
温室环境包括非常广泛的内容，但通常所说的温室环境主要指空气与土壤的温湿度、光照、CO2浓度等。计算机通过各种传感器接收各类环境因素信息，通过逻辑运算和判断控制相应温室设备运作以调节温室环境。输出和打印设备可帮助种植者作全面细致的数据分析，保存历史数据。系统主要具备以下几部分功能：
1、综合环境控制
采用计算机实现环境参数比较分析，四季连续工况调控系统。，比例调节环境温度、湿度与通风。CO2 发生装置按需比例调节环境CO2浓度，夏季室外屋顶喷淋，在保证室内光照强度的前提下，组合调节环境温度与通风，达到强制降低环境温度的效果。通过计算机对温室各电动执行器进行整体调节，自动调控到作物生长所需求的温、湿、光、水、气等条件，另外通过臭氧消毒净化器对温室进行消毒。
2、肥水灌溉控制
采用计算机肥水灌溉运筹系统。根据作物区的需要，对水培区的营养液成分，PH和EC值进行综合调控。对基培和土培区主要是根据作物生产需要，设定基质、土壤的水势值，自动调节滴灌、喷灌系统的灌溉时间和次数。
3、紧急状态处理
采用计算机实测环境参数、状态极限值反馈报警保护系统。根据作物的各项参数设定温室环境的极限值和作物生长环境参数极限值报警保护系统，提高了整个系统安全性。
4、信息处理
采用计算机集散控制信息管理系统。信息处理由中心控制计算机完成。主机通过局部数字通讯网络与现场控制机相连，实现远动双向控制及全系统集中数据处理。其功能包括运行实时参数执行器模拟状态显著，历史数据存储、检索，数据平均值报表、曲线显示与打印。
下面我们以葡萄温室和黄瓜、番茄温室为例，介绍其生长参数：
葡萄温室：
a、在冬季休眠期约90多天需保持温室内温度为5℃。休眠期以后白天需控制温室内温度为25-30℃，夜间需控制在15-18℃。
b、湿度需保持在50-75%不能超过95%。
c、光照强度应保持在45000-55000勒克斯
d、二氧化碳浓度在上午日出后到10点左右保持在1000PPM左右。
e、PH值保持在7-7.5。
f、EC值离子总浓度保持在1‰-2‰，随时进行调整。
黄瓜、番茄温室：
a、在苗期需保持温室内温度在13-15℃，定植后白天上午应保持在25-28℃，下午应保持在20-25℃，夜间应保持在15-18℃。
b、湿度黄瓜在白天保持在70-75%，夜间保持在85-90%；番茄白天保持在65-75%，夜间保持在75-85%。
c、光照强度番茄应保持在50000勒克斯左右，保证12个小时光照；黄瓜应保持在40000勒克斯左右，保证8-10小时光照。
d、二氧化碳浓度在上午日出后到10点左右保持在1000PPM左右。
e、PH值保持在6.5-7.5。
f、EC值离子总浓度保持在1‰-2‰，随时进行调整。
