本發(fā)明涉及一種植物工廠控制系統(tǒng)，具體涉及一種適用于偏遠地區(qū)無人值守的植物工廠系統(tǒng)。

背景技術：

農業(yè)為通過培育動植物生產食品及工業(yè)原料的產業(yè)。農業(yè)屬于第一產業(yè)，研究農業(yè)的科學是農學。農業(yè)的勞動對象是有生命的動植物，獲得的產品是動植物本身．我們把利用動物植物等生物的生長發(fā)育規(guī)律，通過人工培育來獲得產品的各部門，統(tǒng)稱為農業(yè)．農業(yè)是支撐國民經濟建設與發(fā)展的基礎產品。農業(yè)是人們利用動植物體的生活機能，把自然界的物質和能轉化為人類需要的產品的生產部門。現階段的農業(yè)分為植物栽培和動物飼養(yǎng)兩大類。土地是農業(yè)中不可替代的在基本生產資料，勞動對象主要是有生命的動植物，生產時間與勞動時間不一致，受自然條件影響大，有明顯的區(qū)域性和季節(jié)性。農業(yè)是人類衣食之源、生存之本，是一切生產的首要條件。它為國民經濟其他部門提供糧食、副食品、工業(yè)原料、資金和出口物資。農村又是工業(yè)品的最大市場和勞動力的來源。21世紀是農業(yè)發(fā)展的重要階段，生命科學和其它最新科學技術相結合，將使世界農業(yè)發(fā)生根本性的變化。隨著分子生物學的發(fā)展，生物基因庫的建成，遺傳工程的崛起，克隆技術和生物固氮技術的廣泛應用，農業(yè)的面貌將為之一新。工業(yè)化農業(yè)的發(fā)展，以投入大量物質和能量為標志，促進了生產力的大幅度提高，但也帶來了能源枯竭、環(huán)境污染和生態(tài)失調等嚴重的社會問題。來出現的新科學技術革命中，產生了一批新的技術群，如生物工程技術、新能源技術、微電子技術、原子能技術、空間技術和海洋技術等等。這些科學技術成果正不同程度地在農業(yè)中得到應用，為解決工業(yè)化農業(yè)帶來的環(huán)境、能源和生態(tài)問題，呈現了光明的前景。在發(fā)展中國家，還有8億以上人口未達到糧食安全線，還有1.8億的學齡前兒童營養(yǎng)失調，數以億計的人們正遭受饑餓和營養(yǎng)不良的折磨。在落后的農業(yè)生態(tài)區(qū)，自然資源迅速惡化、人口飛速增長、貧困加劇和食品短缺的主要原因，就是缺乏農業(yè)高科技。由于“綠色革命”的巨大成功，國際農業(yè)發(fā)展研究中心已認識到通過適當調整自然資源來促進農業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要性和緊迫性。在當今和未來的研究中，人們將更注重自然資源的調整、種質的保護和品質的提高。

傳統(tǒng)的粗放式農業(yè)生產對生產環(huán)境的投入較少，而且投入中勞動所占的比重較大，生產資料的投入和現代農業(yè)技術的應用不占主要地位，由于需要大量的人工，在一些偏遠地區(qū)無法進行生產，土地浪費嚴重。

技術實現要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題是傳統(tǒng)的粗放式農業(yè)人工成本高、產品質量參差不齊，目的在于提供一種適用于偏遠地區(qū)無人值守的植物工廠系統(tǒng)，解決傳統(tǒng)的粗放式農業(yè)生產對生產環(huán)境的投入較少，而且投入中勞動所占的比重較大，生產資料的投入和現代農業(yè)技術的應用不占主要地位；影響農業(yè)品產量增長的主要因素是土地面積的大小和土壤自然肥力的高低，產出的產品質量也參差不齊的問題。

本發(fā)明通過下述技術方案實現：

一種適用于偏遠地區(qū)無人值守的植物工廠系統(tǒng)，其特征在于，包括上位控制模塊、現場通信模塊、現場控制模塊、溫度傳感模塊、濕度傳感模塊、營養(yǎng)液傳感模塊、溫度調整模塊、濕度調整模塊、營養(yǎng)液調整模塊、光照調整模塊、遠程通信模塊、遠程控制模塊、圖像傳感模塊和報警模塊；

溫度傳感模塊：采集現場的溫度數據，將其發(fā)送給現場控制模塊；

濕度傳感模塊：采集現場的濕度數據，將其發(fā)送給現場控制模塊；

營養(yǎng)液傳感模塊：采集現場的營養(yǎng)液數據，將其發(fā)送給現場控制模塊；

溫度調整模塊：接收現場控制模塊發(fā)送的控制信號，根據信號驅動執(zhí)行機構；

濕度調整模塊：接收現場控制模塊發(fā)送的控制信號，根據信號驅動執(zhí)行機構；

營養(yǎng)液調整模塊：接收現場控制模塊發(fā)送的控制信號，根據信號驅動執(zhí)行機構；

光照調整模塊：接收現場控制模塊發(fā)送的控制信號，根據信號驅動執(zhí)行機構。

現場控制模塊：接收溫度傳感模塊、濕度傳感模塊、營養(yǎng)液傳感模塊采集到的溫度、濕度、營養(yǎng)液數據和圖像傳感模塊，處理成現場數據后發(fā)送給現場通信模塊；從現場通信模塊接收控制信號，處理后將控制信號發(fā)送給溫度調整模塊、濕度調整模塊、營養(yǎng)液調整模塊、光照調整模塊和報警模塊；

上位控制模塊：從現場通信模塊讀取現場控制模塊發(fā)送給現場通信模塊的現場數據，處理為控制信號后發(fā)送到現場通信模塊；

現場通信模塊：接收現場控制模塊發(fā)送的現場數據，處理后發(fā)送給上位控制模塊；接收上位控制模塊發(fā)送的控制信號，處理后發(fā)送給現場控制模塊；

遠程通信模塊：從上位控制模塊接收現場數據并發(fā)送給遠程控制模塊；從遠程控制模塊接收控制信號發(fā)送給上位控制模塊；

遠程控制模塊：從遠程通信模塊接收現場數據，處理成控制信號后發(fā)送給遠程通信模塊。

圖像傳感模塊：采集工廠內的圖像信息并將其發(fā)送給現場控制模塊；

報警模塊：從現場控制模塊接收信號，驅動報警裝置。溫度傳感模塊、濕度傳感模塊、營養(yǎng)液傳感模塊采用具有RS485接口的溫度傳感器、濕度傳感器、液體檢測器，溫度調整模塊包括：風扇、暖氣片、冷氣設備，濕度調整模塊包括：加濕器、除濕器，營養(yǎng)液調整模塊包括：營養(yǎng)液自動配置桶，光照調整模塊包括：LED補光燈；遠程通信采用互聯(lián)網，遠程控制采用手機或計算機，圖像傳感模塊采用帶動態(tài)捕捉的攝像頭，報警模塊包括：警笛，警燈，手機呼叫裝置；這個系統(tǒng)是植物工廠的大腦核心，一切環(huán)境因子的創(chuàng)造及栽培因子的監(jiān)測與控制都得通過該系統(tǒng)進行自動控制。比如當溫度傳感器檢測到溫度過高超過限定值時，上位控制器就會發(fā)出致冷降溫指令而開啟致冷系統(tǒng)進行環(huán)境降溫，如果當溫度下降低于限定值時，上位控制器又會發(fā)出加溫指令而開啟加溫設備進行環(huán)境加溫，另外濕度的控制還有營養(yǎng)液濃度及溶氧的控制都是一樣，都是通過系統(tǒng)的閉環(huán)PID控制來實現環(huán)境各種因子的相對穩(wěn)定性，而由于不同植物吸收的光譜不同，光照控制可采用開環(huán)控制，還可以根據季節(jié)變化等因素引入滯后-超前控制，沒有這系統(tǒng)，植物工廠就根本無法運行，也就無法實現人工環(huán)境的最佳模擬，它的構建安裝就要是完成與各個執(zhí)行部件的電信號聯(lián)接與各種傳感器在空間內的布局，其它的控制主機部們現在都有相對成熟與成型的設備與技術，只需進行安裝就可使用。。圖像傳感模塊可以提供圖像監(jiān)控，當有非法闖入或其他特殊情況時報警模塊可進行報警，同時，圖像傳感模塊還可以作為光照調整模塊閉環(huán)控制的傳感器。

遠程通信模塊與遠程控制模塊之間采用互聯(lián)網傳遞信息?；ヂ?lián)網遍布全球，數據傳輸快，接入方便

上位控制模塊采用工控機，現場控制模塊采用單片機。工控機工作穩(wěn)定，可靠性高，可用于偏遠環(huán)境惡劣的地區(qū)，單片機價格便宜能滿足各種工況的需求。

現場控制裝置可脫離上位控制模塊工作，采用閉環(huán)PID控制?？瑟毩⒐ぷ鞯默F場控制裝置可應用于環(huán)境惡劣的偏遠地區(qū)，同時，即使控制信號被切斷也不會導致整個系統(tǒng)的崩潰。

報警模塊還包括紅外探測裝置、手機通信裝置，可脫離現場控制器工作，紅外探測器探測到現場異常信號后，報警模塊內置的手機通信裝置自動進行報警?？瑟毩⒐ぷ鞯膱缶K，即使通信系統(tǒng)控制系統(tǒng)遭到破壞仍可繼續(xù)工作，安全穩(wěn)定

本發(fā)明與現有技術相比，具有如下的優(yōu)點和有益效果：

1、一種適用于偏遠地區(qū)無人值守的植物工廠系統(tǒng)，具有完善的控制系統(tǒng)，節(jié)約人工成本。

2、一種適用于偏遠地區(qū)無人值守的植物工廠系統(tǒng)，現場控制裝置可脫離上位控制模塊工作，系統(tǒng)穩(wěn)定性高。

3、一種適用于偏遠地區(qū)無人值守的植物工廠系統(tǒng)，可進行遠程控制，便于在偏遠地區(qū)建廠。

4、一種適用于偏遠地區(qū)無人值守的植物工廠系統(tǒng)，具有獨立的報警系統(tǒng)，安全放心。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明實施例的進一步理解，構成本申請的一部分，并不構成對本發(fā)明實施例的限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明系統(tǒng)結構示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，下面結合實施例和附圖，對本發(fā)明作進一步的詳細說明，本發(fā)明的示意性實施方式及其說明僅用于解釋本發(fā)明，并不作為對本發(fā)明的限定。

實施例1

如圖1所示，一種適用于偏遠地區(qū)無人值守的植物工廠系統(tǒng)，控制設置在偏遠地區(qū)的200平米的玻璃溫室，用于種植菠蘿蜜。包括上位控制模塊、現場通信模塊、現場控制模塊、溫度傳感模塊、濕度傳感模塊、營養(yǎng)液傳感模塊、溫度調整模塊、濕度調整模塊、營養(yǎng)液調整模塊、光照調整模塊、遠程通信模塊、遠程控制模塊、圖像傳感模塊和報警模塊，上位控制模塊采用工控機、現場控制模塊采用89S52單片機，溫度傳感模塊、濕度傳感模塊、營養(yǎng)液傳感模塊采用具有RS485接口的溫度傳感器、濕度傳感器、液體檢測器，溫度調整模塊包括：風扇、暖氣片、冷氣設備，濕度調整模塊包括：加濕器、除濕器，營養(yǎng)液調整模塊包括：營養(yǎng)液自動配置桶，遠程通信采用互聯(lián)網，遠程控制采用手機或計算機，圖像傳感模塊采用帶動態(tài)捕捉的攝像頭，報警模塊包括：警笛，警燈，手機呼叫裝置。溫室溫度控制在22-30℃，溫度傳感器檢測到的溫度超過30℃時，工控機發(fā)出控制指令，驅動冷氣設備和風扇，如果當溫度下降低于24℃時，工控機又會發(fā)出加溫指令驅動暖氣設備和風扇；溫室濕度控制在80-90%，營養(yǎng)液按適合菠蘿蜜生長的營養(yǎng)液配置，溫室溫度、濕度、營養(yǎng)液皆采用閉環(huán)PID控制，光照為開環(huán)控制，提前預設適合菠蘿蜜生長的光譜，溫室內24小時監(jiān)控，如果有人非法闖入，報警裝置發(fā)出警報。如果由于天氣或其他原因導致無法進行遠程通信，現場控制裝置切換為脫機工作狀態(tài)，根據預設的PID參數對系統(tǒng)進行控制。

以上所述的具體實施方式，對本發(fā)明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施方式而已，并不用于限定本發(fā)明的保護范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。