CN2585550Y - 温室计算机智能控制*** - Google Patents

温室计算机智能控制*** Download PDF

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张晓文
杨仁权
吴建红
周增产
周伟光
罗俊峰
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Beijing Jingpeng Global Technology Co., Ltd.
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Abstract

本实用新型公开了一种温室计算机控制***，由一个以上的分立控制单元构成，包括：一组置于温室室内/外的传感器，一输入采集模块单元，一控制核心部件CPU单元，一输出采集模块单元；各传感器的输出通过信号传输线接输入采集模块的输入端，该输入采集模块的输出信号给控制核心部件CPU，经控制核心部件CPU的运算、分析，通过输出采集模块输出控制信号给控制温室的执行机构。所述的一个以上的分立控制单元的输出通过通讯总线共接中央计算机控制***的输入端口，由中央计算机实施控制。其具有功能强、可靠性高、人机界面直观、易于掌握等优点，能自动定时采集所需信号，可按不同作物要求并考虑各环境因子之间的相互关系进行自动调节与控制。

Description

温室计算机智能控制***
技术领域
本实用新型涉及一种温室计算机控制***。
背景技术
国外对温室环境控制技术研究较早，自二十世纪70年代起采用模拟式组合仪表，采集现场信息并以相关的模拟式仪表进行指示、记录和控制；80年代采用数字式单元组合仪表进行指示、记录和控制；随着计算机技术的发展，80年代末出现了分布式控制***，目前正开发和研制计算机数据采集控制***的多因子综合控制***。世界发达国家如荷兰、美国、英国等都大力发展集约化温室产业，对温室内温度、湿度、光照、二氧化碳浓度、水、气、肥等实现计算机调控。目前，日本、荷兰、美国等发达国家可以根据温室作物的要求和特点，对温室内的诸多环境因子进行自动调控。国内对温室环境控制技术研究起步较晚，自二十世纪80年代以来，我国工程技术人员在吸收发达国家高科技温室生产技术的基础上，进行了温室中温度、湿度和二氧化碳等单项环境因子控制技术的研究，实践证明，单因子控制技术在保证作物获得最佳环境条件方面有一定的局限性。1997年以来，中国农业大学在温室环境的自动控制技术方面取得了一定的成果。但大部分不够理想。在技术上，以单片机控制的单参数单回路***居多，可靠性不高，尚无真正意义上的多参数综合控制***，与欧美等发达国家相比，存在较大差距。据有关资料统计，我国现有现代化的大型温室面积共计200hm2左右(至98年底)，其中自行设计建造的约有50hm2，从荷兰、日本、美国、以色列等国引进的约为140hm2。仅就智能化控制***而言，目前国内还没有十分成熟的技术，智能化控制***多靠引进国外的产品(如加拿大的Argus***、以色列及丹麦的自控***)，这些控制***一是价格昂贵(它们的价格一般为25~30万元左右，尚不能为国内多数用户所接受)，二是从界面到控制算法都或多或少有点水土不服，且维修及售后服务无保障。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种成本低、高可靠性、功能强、易于操作的温室计算机控制***。采用主控计算机与温室控制器PLC作为控制核心设备，采用主从式监控管理形式，运用计算机数据采集与处理***，自动控制温室内的各环境因子及执行机构，实现温室环境真正意义上的智能化控制。
为实现上述目的，本实用新型采取以下设计方案：一种温室计算机控制***，由一个以上的分立控制单元构成；所述的分立控制单元包括：一组置于温室室内/外的传感器，一输入采集模块单元，一控制核心部件CPU单元，一输出采集模块单元；各传感器的输出通过信号传输线接输入采集模块的输入端，该输入采集模块的输出信号给控制核心部件CPU，经控制核心部件CPU的运算、分析，通过输出采集模块输出控制信号给控制温室的执行机构。
所述的温室执行机构为用于驱动遮阳的外遮阳电机、驱动湿帘窗的工作电机、换气用风机全体或部分组合；
所述的一组置于温室室内、室外的传感器为用于探测温/湿度的温/湿度传感器及光照、雨量、风向、风速的传感装置之一或它们的全体/部分组合。
所述的一个以上的分立控制单元的输出通过通讯总线共接中央计算机控制***的输入端口，由中央计算机实施控制。
本实用新型的优点是：具有功能强、可靠性高、人机界面直观、易于掌握等优点，能自动定时采集所需信号，可按不同作物要求并考虑各环境因子之间的相互关系进行自动调节与控制。
附图说明
图1为本实用新型一个分立控制单元结构示意图
图2为本实用新型工作原理示意框图
具体实施方式
本实用新型温室计算机控制***由一个以上的分立控制单元构成；各分立控制单元温室控制器的输出通过通讯总线共接中心计算机的输入端口，由中央计算机实施控制。
如图1所示，本实用新型一个分立控制单元结构包括：
一置于温室室内/外的传感器1；
一输入采集模块单元2；
一控制核心部件CPU单元4；
一输出采集模块单元3；
传感器1的输出通过信号传输线接输入采集模块2(型号为EM231)的输入端，该输入采集模块的输出信号给控制核心部件CPU4(型号为S7-200)，经控制核心部件CPU的运算、分析，通过输出采集模块3(型号为EM222)输出控制信号给控制温室的执行机构J1(控制顶开窗的电机继电器)、J5(控制外遮阳电机继电器)、声光报警器5。
本实施例中，上述的传感器1为置于室内的温湿度传感器(传感器型号为VAISALA)采用的温室的执行机构为顶开窗电机、外遮阳电机、声光报警器。
为配合对多个参数测定、监控，亦可同时使用室外气象站设置的温度、光照、雨量、风向、风速等传感器，同时通过室外气象站检测模块检测室外各传感器信号，并通过信号传输线输入到控制核心部件CPU4中。
上述的温室执行机构亦可为用于驱动遮阳的外遮阳电机、驱动湿帘窗的工作电机、换气用风机全体或部分组合；
上述的一组置于温室室内、室外的传感器亦可为用于探测温/湿度的温/湿度传感器及光照、雨量、风向、风速的传感装置全体或部分组合。
本实用新型温室的总控制***由中心计算机(Intel Pentium 4 256M RDRAMPC机)和相关的软件程序实现，1台上位机与多个下分立控制单元实现主从式通讯，对多个温室进行监测、管理和控制，中心计算机和下分立控制单元之间采用RS485总线连接，可以根据情况随时进行***的调整和扩展。各分立控制单元对温度，湿度，光照和风速，风向，雨量，照度等气象环境因子进行监测并对温室设备进行控制，其两部分功能如下：1、PC机对整个***进行配置，对下分立控制单元的控制参数进行设定，读取测量的数据，存储，显示打印等操作；2、下分立控制单元(每一个下分立控制单元控制一个温室)具有数据采集和控制功能，可以独立于PC机工作。如果PC机没有开机，下分立控制单元也可自动进行数据采集和控制，并将测试数据存入内部的大容量存储器中，等PC机开机后再将其传入PC机数据库中。
其工作原理及过程：首先通过传感器及输入采集模块采集室内平均温度、湿度，并通过信号传输线传送到温室控制器(即CPU单元4)；同时通过室外气象站检测模块检测室外各传感器信号(如温度、光照、雨量、风向、风速等)，并通过信号传输线亦输入到温室控制仪；温室控制器再通过软件程序对采集模块采集的各数据进行运算、分析，从而确定是否达到运行各设备(如外遮阳、湿帘窗等执行机构)，以便控制温室内的温湿度等，使之达到作物的生长环境要求。
通过计算机操作***软件可输入每个设备运行的条件(如温度、湿度、光照度等)，既对每一个设备的开启条件进行独立控制。同时，以动画的形式在计算机软件屏幕上显示每个设备的运行状况。除次之外，计算机操作***软件还具有数据查询、温室报警等各软件包。
各软件包如下：
***参数设定软件包：对于温度、湿度等参数，除需要进行监测外，还需要根据作物生长的需要，对作物生长的各项参数的范围进行设定，包括季节控制策略的选择，各气象因子的上/下限等，并将这些设定写入数据库，然后通过通讯总线将这些设定参数从计算机传送到单片机地数据寄存器中，然后根据这些参数对温室内/外窗、湿帘、风机、内/外遮阳等设备进行开关调节，例如当温度超过设定温度的上限时，就需要打开风机、窗户等设备使室内外的空气流通达到降温的效果。
智能决策软件包：该模块根据实测数据，采用人工智能的方法，在温室控制专家***的帮助下，自动设定下位机中某些重要控制参数。该模块实际上是一个温室控制专家***，它对温室参数设定提供最科学和有效的帮助。
数据处理软件包：为适应农作物的生长，温室内的温度、湿度等参数的值不仅是需要及时了解和掌握，而且为了总结作物生长的规律和对各项参数的要求，例如在多少度的温度范围内作物才能良好的生长，又需要记录和察看一段时间内的最低值、最高值和过去某一点上的值，所以在我们的***中，我们利用***的数据库，能够给出实时数据和历史数据的表格显示，以及它们的实时趋势曲线和历史趋势曲线，保证用户可以实时察看各项参数的当前值及趋势曲线，而且可以察看到几天内，甚至是一个月内各项参数的变化曲线，在此时段的最高值和最低值，某一时点上的温度、湿度、光照等环境因子的当前值。该模块可由用户自由设定需要数据存储的温室及存储各气象因子的时间间隔。
数据库管理软件包：该模块负责设定参数以及各气象因子的记录、查询和维护。
手动控制软件包：该模块在“手动”状态下可以在PC机中直接点击“人工控制”画面上的各个设备的“开”“关”等模拟开关对各个设备进行控制。
喷灌控制软件包：喷灌模块根据用户设定的日期和时间间隔自动进行喷灌。
本实用新型温室计算机控制***通过配制的软件，能自动定时采集所需信号，采集时间间隔可以调整，具有良好的上下限报警、太高和太低传感器读数形式、坏掉报警等报警功能和资料记录功能，记录方式可以用表格形式，同时又可以用曲线形式来表示，可提供全方位的气候及灌溉***的控制，强大的软件支撑使这套***能与温室特有的设备配套。

Claims (7)

1、一种温室计算机控制***，其特征在于：其由一个以上的分立控制单元构成；所述的分立控制单元包括：一组置于温室室内/外的传感器，一输入采集模块单元，一控制核心部件CPU单元，一输出采集模块单元；
各传感器的输出通过信号传输线接输入采集模块的输入端，该输入采集模块的输出信号给控制核心部件CPU，经控制核心部件CPU的运算、分析，通过输出采集模块输出控制信号给控制温室的执行机构。
2、根据权利要求1所述的温室计算机控制***，其特征在于：所述的一个以上的分立控制单元的输出通过通讯总线共接中央计算机控制***的输入端口，由中央计算机实施控制。
3、根据权利要求1所述的温室计算机控制***，其特征在于：所述的温室执行机构为外遮阳电机。
4、根据权利要求1所述的温室计算机控制***，其特征在于：所述的温室执行机构为驱动湿帘窗的工作电机。
5、根据权利要求1所述的温室计算机控制***，其特征在于：所述的温室执行机构为风机。
6、根据权利要求1所述的温室计算机控制***，其特征在于：所述的温室执行机构为外遮阳电机、驱动湿帘窗的工作电机、风机全体或部分组合。
7、根据权利要求1所述的温室计算机控制***，其特征在于：所述的一组置于温室室内、室外的传感器为用于探测温/湿度的温/湿度传感器及光照、雨量、风向、风速的传感装置之一或它们的全体/部分组合。
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