蔬菜溫室大棚環(huán)境解耦控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及種植蔬菜的大棚，尤其是一種蔬菜大棚的控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前傳統(tǒng)的蔬菜種植方式已經(jīng)越來越難以滿足人們的需求。在野外田地種植的蔬菜，由于受到冬季寒冷氣候的影響，蔬菜種植品種受到限制，并且蔬菜生長緩慢。在寒潮到來時，野外田地中的蔬菜還會發(fā)生大規(guī)模凍害情況。
[0003]因此，在冬季，農(nóng)民現(xiàn)在已經(jīng)使用大棚來種植蔬菜，對蔬菜等農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)都有很大的提高。在大棚內(nèi)種植蔬菜時，農(nóng)民一般還是采用人工方式，依靠多年的種植經(jīng)驗對蔬菜進行保溫、加濕、施肥等操作，這種方式人工耗時長，判斷不準確，效率不高。農(nóng)作物的生長環(huán)境參數(shù)，如溫度、濕度、二氧化碳濃度等無法及時獲悉，需要農(nóng)民進入大棚，依靠人體的感官來判斷?，F(xiàn)有的大棚也無法實現(xiàn)依據(jù)農(nóng)作物的生長環(huán)境參數(shù)，實現(xiàn)自動化的控制過程，如執(zhí)行噴淋、通風(fēng)等動作。農(nóng)民在澆水和施肥，以及通風(fēng)調(diào)節(jié)溫度，調(diào)節(jié)濕度時，沒有考慮到彼此之間相互影響，即耦合的問題，造成溫室大棚人工控制時效率較低和成本較高問題，也帶來無法人工判斷澆水帶來的水分和土壤中養(yǎng)分之間耦合存在水肥耦合的問題，會造成蔬菜養(yǎng)分流失、品質(zhì)下降和產(chǎn)量下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本實用新型提供一種蔬菜溫室大棚環(huán)境解耦控制系統(tǒng)，能夠依據(jù)農(nóng)作物的生長環(huán)境參數(shù)，實現(xiàn)自動化控制溫室大棚環(huán)境的過程，能有效解決蔬菜溫室大棚內(nèi)溫濕度耦合、水肥耦合的問題，確保蔬菜在適宜的環(huán)境中生長，大大提高蔬菜溫室的產(chǎn)量和品質(zhì)以及降低溫室環(huán)境能源的消耗。本實用新型采用的技術(shù)方案是:
[0005]一種蔬菜溫室大棚環(huán)境解耦控制系統(tǒng)，包括:
[0006]多個用于采集大棚內(nèi)農(nóng)作物生長環(huán)境參數(shù)的傳感器，各傳感器連接一主控制器，所述主控制器連接操作面板和無線通信模塊；
[0007]與主控制器連接的上位機，所述上位機連接一顯示器；
[0008]主控制器連接用于調(diào)節(jié)大棚內(nèi)環(huán)境的執(zhí)行機構(gòu)。
[0009]進一步地，所述用于采集大棚內(nèi)農(nóng)作物生長環(huán)境參數(shù)的傳感器包括:
[0010]空氣溫度傳感器、空氣濕度傳感器、CO2濃度傳感器、光照傳感器、土壤水分傳感器以及土壤養(yǎng)分傳感器。
[0011 ] 進一步地，所述執(zhí)行機構(gòu)中包括:
[0012]變頻器和與變頻器連接的水泵組，補光控制器組，遮光控制器組，通風(fēng)控制器組，制熱控制器組，CO2控制器組，以及施肥控制器組。
[0013]進一步地，主控制器采用PLC模塊。
[0014]本實用新型的優(yōu)點在于:該控制系統(tǒng)可以有效的控制蔬菜溫室環(huán)境，實現(xiàn)了農(nóng)作物生長環(huán)境參數(shù)的實時采集，便于種植者通過人工控制過程或者閉環(huán)自動控制過程對大棚內(nèi)各環(huán)境參數(shù)調(diào)節(jié)，為大棚內(nèi)蔬菜生長提供了良好的溫室環(huán)境。
【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)與連接示意圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合具體附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。
[0017]如圖1所示，本實用新型所提出的蔬菜溫室大棚環(huán)境解耦控制系統(tǒng)，包括多個用于采集大棚內(nèi)農(nóng)作物生長環(huán)境參數(shù)的傳感器，如空氣溫度傳感器、空氣濕度傳感器、0)2濃度傳感器、光照傳感器、土壤水分傳感器以及土壤養(yǎng)分傳感器等。這些傳感器都連接主控制器，能夠?qū)⒉杉目諝鉁囟取⒖諝鉂穸?、二氧化碳濃度、光照度、土壤水分、土壤養(yǎng)分等參數(shù)傳送給主控制器。主控制器采用PLC模塊(現(xiàn)場可編程邏輯控制器)，其還連接操作面板和無線通信模塊。其中無線通信模塊具體可采用GPRS模塊或WIFI模塊，可以與手機或遠程電腦連接。
[0018]主控制器連接一個上位機；上位機連接顯示器。上位機為一臺安裝有現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫的電腦。采集的各種農(nóng)作物生長環(huán)境參數(shù)可通過上位機的顯示器進行顯示，方便種植者觀察農(nóng)作物的生長環(huán)境參數(shù)。通過上位機的圖形化界面，還可以控制執(zhí)行機構(gòu)，以調(diào)節(jié)大棚內(nèi)環(huán)境。本實施例中上位機的圖形化界面是用Matlab⑶I設(shè)計的。通過上位機也方便進行生長環(huán)境參數(shù)的查詢、統(tǒng)計和打印。
[0019]主控制器連接執(zhí)行機構(gòu)，所述執(zhí)行機構(gòu)中包括變頻器和與變頻器連接的水泵組，補光控制器組，遮光控制器組，通風(fēng)控制器組，制熱控制器組，CO2控制器組，以及施肥控制器組。
[0020]變頻器和與變頻器連接的水泵組用于在大棚內(nèi)進行噴淋，可調(diào)節(jié)空氣濕度和土壤水分。
[0021]補光控制器組包括補光控制器和對應(yīng)的照明燈，可調(diào)節(jié)大棚內(nèi)的光照強度。
[0022]遮光控制器組包括遮光控制器和對應(yīng)的電動遮光簾，可在太陽光強烈時，通過遮蓋部分大棚，實現(xiàn)調(diào)節(jié)光照強度的目的。
[0023]通風(fēng)控制器組包括通風(fēng)控制器和風(fēng)扇，可用于大棚的強制通風(fēng)，實現(xiàn)調(diào)節(jié)空氣溫度、濕度，以及降低大棚內(nèi)CO2濃度的目的，
[0024]制熱控制器組包括制熱控制器和電加熱器，可在環(huán)境溫度過低時，對大棚內(nèi)進行加熱。
[0025]0)2控制器組目前有兩種方案，其一是CO 2壓縮氣瓶連接一個電控閥，可升高大棚內(nèi)二氧化碳濃度；其二可以是一個燒炭的爐子，通過燒炭產(chǎn)生CO2氣體。本實施例采用前者。后者使用成本低，但需要人工操作，比較難實現(xiàn)自動化控制。
[0026]施肥控制器組包括肥料箱(內(nèi)裝有液態(tài)肥)，肥料箱通向大棚內(nèi)各處的管道，以及管道上的電控閥。通過對施肥控制器組的控制，可調(diào)節(jié)土壤養(yǎng)分。
[0027]本控制系統(tǒng)可人工控制也可以設(shè)定為全自動控制。人工控制時，直接使用操作面板或者使用上位機的人機界面，通過主控制器控制執(zhí)行機構(gòu)的動作，調(diào)節(jié)蔬菜溫室大棚環(huán)境，并同時通過上位機的顯示器實時觀察調(diào)節(jié)的效果，達到適合所種植農(nóng)作物的環(huán)境。
[0028]需要全自動控制時，則可以事先在上位機的數(shù)據(jù)庫中預(yù)設(shè)多種農(nóng)作物的種植專家數(shù)據(jù)參數(shù)庫，當(dāng)種植一種農(nóng)作物時，各個傳感器實時采集大棚內(nèi)農(nóng)作物生長環(huán)境參數(shù)，上位機在收到采集的各生長環(huán)境參數(shù)后，會自動與專家數(shù)據(jù)參數(shù)庫中該農(nóng)作物相適配的各推薦參數(shù)作對比，然后通過主控制器控制相應(yīng)的執(zhí)行機構(gòu)動作，實現(xiàn)溫濕度和水肥耦合等的解耦，提高溫室生產(chǎn)產(chǎn)量和品質(zhì)。
[0029]種植者還可以使用手機和電腦利用網(wǎng)絡(luò)遠程訪問本控制系統(tǒng)，進行相關(guān)的操作控制。
[0030]本實用新型通過采集溫室大棚環(huán)境參數(shù)，再通過控制器根據(jù)預(yù)先設(shè)置值調(diào)節(jié)加濕、升溫等執(zhí)行動作，從而可以保證蔬菜在溫室內(nèi)的良好生長環(huán)境。
【主權(quán)項】
1.一種蔬菜溫室大棚環(huán)境解耦控制系統(tǒng)，其特征在于，包括: 多個用于采集大棚內(nèi)農(nóng)作物生長環(huán)境參數(shù)的傳感器，各傳感器連接一主控制器，所述主控制器連接操作面板和無線通信模塊； 與主控制器連接的上位機，所述上位機連接一顯示器； 主控制器連接用于調(diào)節(jié)大棚內(nèi)環(huán)境的執(zhí)行機構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的蔬菜溫室大棚環(huán)境解耦控制系統(tǒng)，其特征在于: 所述用于采集大棚內(nèi)農(nóng)作物生長環(huán)境參數(shù)的傳感器包括: 空氣溫度傳感器、空氣濕度傳感器、CO2濃度傳感器、光照傳感器、土壤水分傳感器以及土壤養(yǎng)分傳感器。
3.如權(quán)利要求1所述的蔬菜溫室大棚環(huán)境解耦控制系統(tǒng)，其特征在于: 所述執(zhí)行機構(gòu)中包括: 變頻器和與變頻器連接的水泵組，補光控制器組，遮光控制器組，通風(fēng)控制器組，制熱控制器組，CO2控制器組，以及施肥控制器組。
4.如權(quán)利要求1所述的蔬菜溫室大棚環(huán)境解耦控制系統(tǒng)，其特征在于: 主控制器采用PLC模塊。
【專利摘要】本實用新型提供一種蔬菜溫室大棚環(huán)境解耦控制系統(tǒng)，包括：多個用于采集大棚內(nèi)農(nóng)作物生長環(huán)境參數(shù)的傳感器，各傳感器連接一主控制器，主控制器連接操作面板和無線通信模塊；與主控制器連接的上位機，上位機連接一顯示器；主控制器連接用于調(diào)節(jié)大棚內(nèi)環(huán)境的執(zhí)行機構(gòu)。用于采集大棚內(nèi)農(nóng)作物生長環(huán)境參數(shù)的傳感器包括：空氣溫度傳感器、空氣濕度傳感器、CO2濃度傳感器、光照傳感器、土壤水分傳感器以及土壤養(yǎng)分傳感器。執(zhí)行機構(gòu)中包括：變頻器和與變頻器連接的水泵組，補光控制器組，遮光控制器組，通風(fēng)控制器組，制熱控制器組，CO2控制器組，以及施肥控制器組。本系統(tǒng)便于種植者通過人工控制過程或者閉環(huán)自動控制過程對大棚內(nèi)各環(huán)境參數(shù)調(diào)節(jié)。
【IPC分類】A01G9-14, A01G9-26
【公開號】CN204443403
【申請?zhí)枴緾N201520090545
【發(fā)明人】付煥森, 李元貴, 夏華鳳, 曹健, 于晶晶, 丁展
【申請人】泰州學(xué)院
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2015年2月9日