温室智能控制系统的设计与应用

加强通风,用室外大气中CO2补充室内的CO2浓度也是提高CO2浓度的一个有效方法。

内外数百个厂家的数千种产品进行反复比较、测试并最终挑选出来的,具有可靠性高、长期稳定性好、抗干扰能力强、便于远距离传输,性能价格比高等特点。温度传感器具有测温范围宽,精度高0.1℃,

3 智能型全自动温室环境控制系统结构

温室环境控制系统由主控微机、中央控制器、温室机和室外气象站四大部分组成,如图1所示:

全密封,长期稳定性好,并已完全数字化,不需要校准。湿度测量采用新型高分子湿敏电容,具有较高的灵敏度、线性度及响应速度,可以在高湿环境中长期稳定地工作,特别适合在温室内以及室外等高湿环境中工作。CO2传感器采用红外双光束光谱测量原理,测量精度和稳定性好,5年之内不用校准。

4.2 温室机及室外气象站

是一套由单片机控制的数据采集/控制系统。具有数字信号、模拟信号的输入,开关量及模拟量输出等功能。温室内所有的传感器和控制信号线均分别连接到温室机的输入和输出接口上,其本身

温/湿度

风向/风速光照强度降雨传感器

RS485 总线

图1 智能型全自动温室环境控制系统构成

可以直接显示各种测量数据并实现各种参数的闭环控制或时间控制(如温度、光照、定期浇灌等),同时还具有RS485网络通讯接口,也可以接入整个控制网络中运行。此时温室机接受智能记录控制器或主控微机的各种控制指令,可将各传感器的测量值传回,或完成各种控制命令的执行动作。温室机具有掉电保护功能。自备时钟电路,数据存储采用非易失性存储器,因此即使电源掉电,时钟继续运行,已存储的数据也不会丢失。

室外气象站与温室机除了所连传感器和控制器的种类与数量不同外,其它部分完全一样。这样的设计方便了整个系统的维护。

主控微机和智能记录控制器放在控制机房,可对整个系统进行统一管理。

主控微机用于完成各种系统参数的设置、测试数据的记录、查询、打印、控制算法的实现以及控制命令的生成等功能。

智能记录控制器用于实现脱机运行,可在主控微机关闭的情况下担负起整个系统的管理和控制任务,包括测量数据的记录存储、各种设备控制命令以及报警信号的发出等,也可在其液晶显示屏上实时显示各种测量数据。

每一个独立的温室放置一台温室机,内置温/湿度、CO2等多种传感器、控制设备以及视频信号传感器(摄像镜头),可以实时将温室内作物生长状况传输到办公现场,同时可以通过电话线、数字信号传输线及INTERNET等将监测到的室内外环境条件和植物生长状况传输到农业专家的计算机屏幕上,以便他们能足不出户就可以根据提供的信息进行生产指导,实现对温室环境的监测控制。

室外气象站安装于温室的顶部,能自动监测室外风向、风速、雨量、温湿度、光照度等环境参数,为实现温室智能管理提供参考数据。本系统的最大特点是集成了蔬菜花卉专家系统,内置专家知识库,温室环境的各种控制参数的设置由专家系统自动完成。系统中所有的设备通过RS485网络总线连接成一个整体。真正实现了全自动智能化控制。

本系统采用通用模块化设计方法,即温室机、室外气象站数据采集器、智能记录控制器这三种设备虽然在功能上有较大的区别,但它们均采用相同的公用电路板,只在使用的方法和功能上有所不同。这种设计方法既有利于提高系统的适应性和稳定性,也大大降低了开发和使用成本。

4.3 主控微机

主控微机是本系统的核心,它几乎可以完成本系统的所有功能,通过连在串口上的RS232/RS485通讯适配器与温室机、智能记录控制器以及室外气象站组成微机网络系统。微机采用586系列微机,WINDOWS98或NT操作系统,监控软件采用Visual Basic编程,主要功能有系统设置,数据输入和控制输出,数据存储、显示、打印、报警,控制逻辑的生成等四大部分。

系统设置功能包括设置各种输入传感器类型、地址、量程、修正值;输出继电器的类型,地址;智能记录控制器的工作状态等。

数据输入和控制输出功能包括从各温室机和室外气象站中将测量数据直接读回,或将存储在智能记录器中的测量数据读回;可将现场摄像镜头拍摄下的图像取回计算机中;发出打开或关闭某个温室的某个执行设备的命令等。

数据存储、显示、打印、报警功能包括将全部测量数据存入数据库中,画出各种测试曲线,进行各种检索、查询报告的生成,显示和打印,各种报警信号的生成等,还可以用中文普通话或英文进行实时语音报数和报警。

控制逻辑的生成包括蔬菜、花卉专家系统,知识数据库,温室设备智能模糊控制算法等软件,可根据采集到的各种测量数据直接生成当前最佳的生长环境参数,并自动启动和停止各种温室控制设备的运行,确保温室内作物的生长始终处于最佳状态。

主控微机还可以通过电话线或Internet网络进行远程数据传输、数据分析、故障诊断、远程技术培训或直接进行远程操作。

4 系统实现

4.1 传感器

本系统中采用的传感器均是在长期的应用实践中,通过对国

4.4 智能记录控制器

在本系统的实际安装和应用中,发现由于农业生产中的温室一般处于供电情况不是很好的郊区及开发区,电网不是很稳定,供

GREENHOUSE & HORTICULTURE

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