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類型分類:
科普知識
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IoT傳感器

基于物聯(lián)網的溫室大棚自動控制系統(tǒng)

發(fā)布日期:2022-05-25 點擊率:48

  應用自動控制和電子計算機實現(xiàn)農業(yè)生產和管理的自動化,是農業(yè)現(xiàn)代化的重要標志之一,近年來電子技術和信息技術的飛速發(fā)展,帶來了溫室控制方面的一場革命,對于農業(yè)生產的增產增質增量產生了巨大的經濟效益與社會效應。隨著國民經濟的迅速發(fā)展,現(xiàn)代農業(yè)得到了長足的進步,溫室工程已成為高效農業(yè)的一個重要組成部分。計算機自動控制的智能溫室自問世以來,已成為現(xiàn)代農業(yè)發(fā)展的重要手段和措施。它的功能在于以先進的技術和現(xiàn)代化設施,人為控制作物生長的環(huán)境條件,使作物生長不受自然氣候的影響,做到常年工廠化,進行高效率,高產值和高效益的生產。

  一個完整的溫室大棚自動控制系統(tǒng),包括以下幾個部分:

  1 現(xiàn)場的監(jiān)測元件:包括溫度監(jiān)測、濕度監(jiān)測、CO2濃度等監(jiān)測元件。這些裝置相當于整個控制系統(tǒng)的眼睛,實時監(jiān)測大棚的狀況,以便實施控制。

  2 執(zhí)行結構:如各種泵,加熱器,CO2 發(fā)生裝置,照明控制裝置等執(zhí)行機構。這些裝置相當于整個控制系統(tǒng)的手,自動控制系統(tǒng)的指令通過這些設備得到執(zhí)行,以達到控制目標。

  3 A/D和D/A轉換模塊。因為自動控制系統(tǒng)不能識別各種電信號,必須轉換成標準的數字信號才能為計算機所識別,同樣計算機發(fā)出的也是標準的數字信號。這些設備如同人的神經系統(tǒng),把各個信號傳遞到大腦,并把控制信號傳遞到各執(zhí)行機構。

  4 控制系統(tǒng)主機:主機實施各種控制方案,并依據不同的環(huán)境、作物、生長期實施不同的控制方案。是這個控制系統(tǒng)的核心,相當于大腦。

  5 人機交互系統(tǒng):工作人員可以通過人機交互系統(tǒng)了解系統(tǒng)的工作情況,并可通過人機交互系統(tǒng)對控制系統(tǒng)下發(fā)人工指令,設定控制主機的工作環(huán)境。人機交互系統(tǒng)通過紫金橋組態(tài)軟件就可以實現(xiàn)系統(tǒng)的人機交互。

  以上的分類是一個典型的控制系統(tǒng),根據系統(tǒng)的繁簡情況,系統(tǒng)的配置會有所增減。如有的小系統(tǒng),就直接用計算機做為控制系統(tǒng)主機了,和人機交互系統(tǒng)合二為一了。

  功能敘述

  溫室環(huán)境包括非常廣泛的內容,但通常所說的溫室環(huán)境主要指空氣與土壤的溫濕度、光照、CO2濃度等。計算機通過各種傳感器接收各類環(huán)境因素信息,通過邏輯運算和判斷控制相應溫室設備運作以調節(jié)溫室環(huán)境。輸出和打印設備可幫助種植者作全面細致的數據分析,保存歷史數據。系統(tǒng)主要具備以下幾部分功能:

  1、綜合環(huán)境控制

  采用計算機實現(xiàn)環(huán)境參數比較分析,四季連續(xù)工況調控系統(tǒng)。,比例調節(jié)環(huán)境溫度、濕度與通風。CO2 發(fā)生裝置按需比例調節(jié)環(huán)境CO2濃度,夏季室外屋頂噴淋,在保證室內光照強度的前提下,組合調節(jié)環(huán)境溫度與通風,達到強制降低環(huán)境溫度的效果。通過計算機對溫室各電動執(zhí)行器進行整體調節(jié),自動調控到作物生長所需求的溫、濕、光、水、氣等條件,另外通過臭氧消毒凈化器對溫室進行消毒。

  2、肥水灌溉控制

  采用計算機肥水灌溉運籌系統(tǒng)。根據作物區(qū)的需要,對水培區(qū)的營養(yǎng)液成分,PH和EC值進行綜合調控。對基培和土培區(qū)主要是根據作物生產需要,設定基質、土壤的水勢值,自動調節(jié)滴灌、噴灌系統(tǒng)的灌溉時間和次數。

  3、緊急狀態(tài)處理

  采用計算機實測環(huán)境參數、狀態(tài)極限值反饋報警保護系統(tǒng)。根據作物的各項參數設定溫室環(huán)境的極限值和作物生長環(huán)境參數極限值報警保護系統(tǒng),提高了整個系統(tǒng)安全性。

  4、信息處理

  采用計算機集散控制信息管理系統(tǒng)。信息處理由中心控制計算機完成。主機通過局部數字通訊網絡與現(xiàn)場控制機相連,實現(xiàn)遠動雙向控制及全系統(tǒng)集中數據處理。其功能包括運行實時參數執(zhí)行器模擬狀態(tài)顯著,歷史數據存儲、檢索,數據平均值報表、曲線顯示與打印。

  下面我們以葡萄溫室和黃瓜、番茄溫室為例,介紹其生長參數:

  葡萄溫室:

  a、在冬季休眠期約90多天需保持溫室內溫度為5℃。休眠期以后白天需控制溫室內溫度為25-30℃,夜間需控制在15-18℃。

  b、濕度需保持在50-75%不能超過95%。

  c、光照強度應保持在45000-55000勒克斯

  d、二氧化碳濃度在上午日出后到10點左右保持在1000PPM左右。

  e、PH值保持在7-7.5。

  f、EC值離子總濃度保持在1‰-2‰,隨時進行調整。

  黃瓜、番茄溫室:

  a、在苗期需保持溫室內溫度在13-15℃,定植后白天上午應保持在25-28℃,下午應保持在20-25℃,夜間應保持在15-18℃。

  b、濕度黃瓜在白天保持在70-75%,夜間保持在85-90%;番茄白天保持在65-75%,夜間保持在75-85%。

  c、光照強度番茄應保持在50000勒克斯左右,保證12個小時光照;黃瓜應保持在40000勒克斯左右,保證8-10小時光照。

  d、二氧化碳濃度在上午日出后到10點左右保持在1000PPM左右。

  e、PH值保持在6.5-7.5。

  f、EC值離子總濃度保持在1‰-2‰,隨時進行調整。

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