本發(fā)明涉及到農(nóng)作物種植領(lǐng)域用到的溫室大棚，具體涉及一種智能溫室大棚控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

設(shè)施農(nóng)業(yè)，是指在環(huán)境相對(duì)可控條件下，采用工程技術(shù)手段，進(jìn)行動(dòng)植物高效生產(chǎn)的一種現(xiàn)代農(nóng)業(yè)方式。設(shè)施農(nóng)業(yè)涵蓋設(shè)施種植、設(shè)施養(yǎng)殖和設(shè)施食用菌等。2015年我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)面積已占世界總面積85％以上，其中95％以上是利用聚烯烴溫室大棚膜覆蓋。設(shè)施栽培是露天種植產(chǎn)量的3.5倍，我國(guó)人均耕地面積僅有世界人均面積40％，發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè)是解決我國(guó)人多地少制約可持續(xù)發(fā)展問(wèn)題的最有效技術(shù)工程。

溫室是一種可以改變植物生長(zhǎng)環(huán)境、為植物生長(zhǎng)創(chuàng)造最佳條件、避免外界四季變化和惡劣天氣對(duì)其影響的場(chǎng)所，它以采光覆蓋材料作為全部或部分結(jié)構(gòu)材料，可在冬季或其他不適宜露地植物生長(zhǎng)的季節(jié)栽培植物。溫室大棚自動(dòng)控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室大棚室內(nèi)環(huán)境的智能控制，通過(guò)設(shè)置于每個(gè)大棚內(nèi)的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)大棚的狀態(tài)監(jiān)控。

目前溫室大多采用手動(dòng)和自動(dòng)控制，自動(dòng)化程度低，這種控制系統(tǒng)需要人工輸入溫室作物生長(zhǎng)所需環(huán)境的目標(biāo)參數(shù)，計(jì)算機(jī)根據(jù)傳感器實(shí)際的測(cè)量值與事先設(shè)定的目標(biāo)進(jìn)行比較，以決定溫室環(huán)境因子的控制過(guò)程，控制相應(yīng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行加熱、降溫和通風(fēng)等動(dòng)作。計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制的溫室控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)的自動(dòng)化，適合規(guī)?；a(chǎn)，勞動(dòng)生產(chǎn)率得到了提高。通過(guò)改變溫室環(huán)境設(shè)定目標(biāo)值，可以自動(dòng)的進(jìn)行溫室內(nèi)環(huán)境氣候調(diào)節(jié)，但是這種控制方式對(duì)作物生產(chǎn)狀況的改變難以及時(shí)做出反應(yīng)，難以介入作物生長(zhǎng)的內(nèi)在規(guī)律。目前我國(guó)絕大部分自主開(kāi)發(fā)的大型現(xiàn)代化溫室及引進(jìn)的國(guó)外設(shè)備都屬于這種控制方式。雖然有些溫室也安裝有各種加熱、加濕、通風(fēng)、降溫、灌溉和光照調(diào)整的設(shè)備，但其主要操作大多仍是由人工來(lái)完成的無(wú)法達(dá)到特定農(nóng)作物對(duì)溫、濕度的生長(zhǎng)環(huán)境準(zhǔn)確控制。

另外，現(xiàn)有的智能溫室控制系統(tǒng)僅能做到對(duì)單個(gè)溫室大棚內(nèi)的參數(shù)控制，大型農(nóng)業(yè)園內(nèi)的溫室大棚數(shù)量大，種植植物種類多，因此參數(shù)設(shè)置和信息采集等工作費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種集成溫室大棚控制系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)每個(gè)各溫室大棚控制系統(tǒng)的改進(jìn)和集成，實(shí)現(xiàn)高效、實(shí)時(shí)和不依賴人工的智能調(diào)整。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案為：

一種集成溫室大棚控制系統(tǒng)，包括至少一個(gè)溫室大棚控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)傳輸模塊，大棚控制系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸模塊與集成控制模塊相連；所述的溫室大棚控制系統(tǒng)包括信息采集模塊、數(shù)據(jù)分析模塊和執(zhí)行模塊，信息采集模塊通過(guò)數(shù)據(jù)分析模塊和執(zhí)行模塊相連；其特征在于：所述的控制系統(tǒng)還包括集成控制模塊；所述的數(shù)據(jù)傳輸模塊為無(wú)線傳輸；所述的信息采集模塊包括檢測(cè)溫室內(nèi)溫度的溫度傳感器Ⅰ、檢測(cè)溫室內(nèi)濕度的濕度傳感器Ⅰ、檢測(cè)溫室內(nèi)二氧化碳含量的二氧化碳含量測(cè)定儀、檢測(cè)土壤中水分的濕度傳感器Ⅱ、檢測(cè)土壤溫度的溫度傳感器Ⅱ、光照強(qiáng)度測(cè)定器、視頻采集器以及檢測(cè)土壤特征的土壤養(yǎng)分測(cè)試儀；所述的執(zhí)行模塊包括補(bǔ)償溫室內(nèi)溫度的暖風(fēng)機(jī)、調(diào)節(jié)室內(nèi)二氧化碳濃度的通風(fēng)窗、補(bǔ)充空氣濕度的噴淋補(bǔ)水器、調(diào)整溫室內(nèi)光照和溫度的卷被機(jī)、補(bǔ)償溫室內(nèi)光照的日光燈以及水肥一體化機(jī)構(gòu)。

所述的集成控制模塊是由計(jì)算機(jī)組成的工作站。

所述的信息采集模塊還包括導(dǎo)軌系統(tǒng)。

所述的導(dǎo)軌系統(tǒng)包括電機(jī)、與電機(jī)相連的螺旋傳動(dòng)導(dǎo)軌、與螺旋傳動(dòng)軸相匹配的底座和與底座相連的檢測(cè)器。

所述的檢測(cè)器上設(shè)置有檢測(cè)溫室內(nèi)溫度的溫度傳感器Ⅰ、檢測(cè)溫室內(nèi)濕度的濕度傳感器Ⅰ、檢測(cè)溫室內(nèi)二氧化碳含量的二氧化碳含量測(cè)定儀、光照強(qiáng)度測(cè)定器以及視頻采集器。

所述的檢測(cè)器與底座之間的距離可變。

所述的導(dǎo)軌系統(tǒng)包括碳刷集電滑線導(dǎo)軌、與碳刷集電滑線導(dǎo)軌相匹配的底座和與底座相連的檢測(cè)器。

所述的檢測(cè)器上設(shè)置有檢測(cè)溫室內(nèi)溫度的溫度傳感器Ⅰ、檢測(cè)溫室內(nèi)濕度的濕度傳感器Ⅰ、檢測(cè)溫室內(nèi)二氧化碳含量的二氧化碳含量測(cè)定儀、光照強(qiáng)度測(cè)定器以及視頻采集器。

所述的檢測(cè)器與底座之間的距離可變。

所述的控制系統(tǒng)還包括移動(dòng)通信設(shè)備，移動(dòng)通信設(shè)備可以與數(shù)據(jù)分析模塊和集成控制模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

本發(fā)明所述控制系統(tǒng)的控制方法包括：

(1)采集作物生長(zhǎng)過(guò)程中最適宜的環(huán)境參數(shù)，如環(huán)境溫度、濕度、二氧化碳含量、光照時(shí)間、土壤濕度以及成分等信息，并將這些信息存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)分析模塊和集成控制模塊中；

(2)信息采集單元中的各傳感器和儀器采集相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，并將這些信息反饋給數(shù)據(jù)分析模塊和集成控制模塊；

(3)數(shù)據(jù)分析模塊將采集到信息跟已存儲(chǔ)的信息分類比較，并根據(jù)比較結(jié)果輸出相應(yīng)的控制指令給執(zhí)行模塊和集成控制模塊，從而控制執(zhí)行模塊中相應(yīng)的設(shè)備和機(jī)構(gòu)工作以彌補(bǔ)某些參數(shù)的差額。

(4)集成控制模塊對(duì)存儲(chǔ)的最適宜的環(huán)境參數(shù)、信息采集器采集的參數(shù)和執(zhí)行模塊的執(zhí)行數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、分析。輪耕時(shí)，只需修改集成控制模塊中的最適宜的環(huán)境參數(shù)，就可實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)不同的溫室大棚的控制。

(5)移動(dòng)通信設(shè)備可以與數(shù)據(jù)分析模塊和集成控制模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)對(duì)控制系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制。

本發(fā)明將檢測(cè)溫室內(nèi)溫度的溫度傳感器、檢測(cè)溫室內(nèi)濕度的濕度傳感器、檢測(cè)溫室內(nèi)二氧化碳含量的二氧化碳含量測(cè)定儀、光照強(qiáng)度測(cè)定器以及視頻采集器集成至導(dǎo)軌系統(tǒng)中的檢測(cè)器上，改變了現(xiàn)有技術(shù)中為了采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確而在不同位置多個(gè)信息采集器的模式。集成的檢測(cè)器通過(guò)與底座相連，在導(dǎo)軌系統(tǒng)上運(yùn)行，可以采集不同位置的各種環(huán)境參數(shù)，減少了信息采集器的使用數(shù)量，降低了成本，另外，將各種信息采集器集成，減少了各個(gè)采集器傳輸數(shù)據(jù)所需數(shù)據(jù)線的使用。本發(fā)明采用無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸，避免了控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸布線線孔時(shí)對(duì)對(duì)溫室大棚的破壞。通過(guò)調(diào)取視頻采集器的數(shù)據(jù)，可以方便快捷的觀看實(shí)時(shí)圖像，節(jié)省部分巡視工作。

本發(fā)明的有益效果：

(1)集成信息采集器至檢測(cè)器，減少了信息采集器的使用數(shù)量，降低成本。

(2)檢測(cè)器在溫室大棚內(nèi)運(yùn)行，信息采集全面。

(3)將單個(gè)溫室大棚控制系統(tǒng)集成，通過(guò)對(duì)集成控制模塊的控制，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)溫室大棚控制系統(tǒng)的控制，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。

(4)單個(gè)溫室大棚控制系統(tǒng)安裝和拆裝簡(jiǎn)易，可以重復(fù)使用。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明集成溫室大棚控制系統(tǒng)示意圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1螺旋傳動(dòng)導(dǎo)軌系統(tǒng)示意圖。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例1與螺旋傳動(dòng)軸相匹配的底座示意圖。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例2碳刷集電滑線導(dǎo)軌布置圖。

圖5為本發(fā)明實(shí)施例1和2檢測(cè)器底座示意圖。

圖中，1為螺旋傳動(dòng)導(dǎo)軌安裝支架，2為螺旋傳動(dòng)軸，3為與螺旋傳動(dòng)軸相匹配的底座，4為，底座上的齒槽，5為碳刷集電滑線導(dǎo)軌，6為底座，7為底座伸縮結(jié)構(gòu)，8為檢測(cè)器，9為傳感器。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

如圖1、圖2、圖3和圖5所示，一種集成溫室大棚控制系統(tǒng)，包括溫室大棚控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)傳輸模塊，大棚控制系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸模塊與集成控制模塊相連；溫室大棚控制系統(tǒng)包括信息采集模塊、數(shù)據(jù)分析模塊和執(zhí)行模塊，信息采集模塊通過(guò)數(shù)據(jù)分析模塊和執(zhí)行模塊相連；控制系統(tǒng)還包括集成控制模塊；數(shù)據(jù)傳輸模塊為無(wú)線傳輸；信息采集模塊包括檢測(cè)溫室內(nèi)溫度的溫度傳感器Ⅰ、檢測(cè)溫室內(nèi)濕度的濕度傳感器Ⅰ、檢測(cè)溫室內(nèi)二氧化碳含量的二氧化碳含量測(cè)定儀、檢測(cè)土壤中水分的濕度傳感器Ⅱ、檢測(cè)土壤溫度的溫度傳感器Ⅱ、光照強(qiáng)度測(cè)定器、視頻采集器以及檢測(cè)土壤特征的土壤養(yǎng)分測(cè)試儀；執(zhí)行模塊包括補(bǔ)償溫室內(nèi)溫度的暖風(fēng)機(jī)、調(diào)節(jié)室內(nèi)二氧化碳濃度的通風(fēng)窗、補(bǔ)充空氣濕度的噴淋補(bǔ)水器、調(diào)整溫室內(nèi)光照和溫度的卷被機(jī)、補(bǔ)償溫室內(nèi)光照的日光燈以及水肥一體化機(jī)構(gòu)。集成控制模塊是由計(jì)算機(jī)組成的工作站。信息采集模塊還包括導(dǎo)軌系統(tǒng)。

導(dǎo)軌系統(tǒng)包括電機(jī)、與電機(jī)相連的螺旋傳動(dòng)導(dǎo)軌、與螺旋傳動(dòng)軸相匹配的底座和與底座相連的檢測(cè)器。

檢測(cè)器上設(shè)置有檢測(cè)溫室內(nèi)溫度的溫度傳感器Ⅰ、檢測(cè)溫室內(nèi)濕度的濕度傳感器Ⅰ、檢測(cè)溫室內(nèi)二氧化碳含量的二氧化碳含量測(cè)定儀、光照強(qiáng)度測(cè)定器以及視頻采集器。檢測(cè)器與底座之間的距離可變。

該控制系統(tǒng)還包括移動(dòng)通信設(shè)備，移動(dòng)通信設(shè)備可以與數(shù)據(jù)分析模塊和集成控制模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

本控制系統(tǒng)的控制方法包括：

(1)采集作物生長(zhǎng)過(guò)程中最適宜的環(huán)境參數(shù)，如環(huán)境溫度、濕度、二氧化碳含量、光照時(shí)間、土壤濕度以及成分等信息，并將這些信息存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)分析模塊和集成控制模塊中；

(2)信息采集單元中的各傳感器和儀器采集相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，并將這些信息反饋給數(shù)據(jù)分析模塊和集成控制模塊；

(3)數(shù)據(jù)分析模塊將采集到信息跟已存儲(chǔ)的信息分類比較，并根據(jù)比較結(jié)果輸出相應(yīng)的控制指令給執(zhí)行模塊和集成控制模塊，從而控制執(zhí)行模塊中相應(yīng)的設(shè)備和機(jī)構(gòu)工作以彌補(bǔ)某些參數(shù)的差額。

(4)集成控制模塊對(duì)存儲(chǔ)的最適宜的環(huán)境參數(shù)、信息采集器采集的參數(shù)和執(zhí)行模塊的執(zhí)行數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、分析。輪耕時(shí)，只需修改集成控制模塊中的最適宜的環(huán)境參數(shù)，就可實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)不同的溫室大棚的控制。

(5)移動(dòng)通信設(shè)備可以與數(shù)據(jù)分析模塊和集成控制模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)對(duì)控制系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制。

實(shí)施例2

如圖1、圖2、圖3和圖4所示，一種集成溫室大棚控制系統(tǒng)，包括溫室大棚控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)傳輸模塊，大棚控制系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸模塊與集成控制模塊相連；溫室大棚控制系統(tǒng)包括信息采集模塊、數(shù)據(jù)分析模塊和執(zhí)行模塊，信息采集模塊通過(guò)數(shù)據(jù)分析模塊和執(zhí)行模塊相連；控制系統(tǒng)還包括集成控制模塊；數(shù)據(jù)傳輸模塊為無(wú)線傳輸；信息采集模塊包括檢測(cè)溫室內(nèi)溫度的溫度傳感器Ⅰ、檢測(cè)溫室內(nèi)濕度的濕度傳感器Ⅰ、檢測(cè)溫室內(nèi)二氧化碳含量的二氧化碳含量測(cè)定儀、檢測(cè)土壤中水分的濕度傳感器Ⅱ、檢測(cè)土壤溫度的溫度傳感器Ⅱ、光照強(qiáng)度測(cè)定器、視頻采集器以及檢測(cè)土壤特征的土壤養(yǎng)分測(cè)試儀；執(zhí)行模塊包括補(bǔ)償溫室內(nèi)溫度的暖風(fēng)機(jī)、調(diào)節(jié)室內(nèi)二氧化碳濃度的通風(fēng)窗、補(bǔ)充空氣濕度的噴淋補(bǔ)水器、調(diào)整溫室內(nèi)光照和溫度的卷被機(jī)、補(bǔ)償溫室內(nèi)光照的日光燈以及水肥一體化機(jī)構(gòu)。集成控制模塊是由計(jì)算機(jī)組成的工作站。信息采集模塊還包括導(dǎo)軌系統(tǒng)。

導(dǎo)軌系統(tǒng)包括碳刷集電滑線導(dǎo)軌、與碳刷集電滑線導(dǎo)軌相匹配的底座和與底座相連的檢測(cè)器。檢測(cè)器上設(shè)置有檢測(cè)溫室內(nèi)溫度的溫度傳感器Ⅰ、檢測(cè)溫室內(nèi)濕度的濕度傳感器Ⅰ、檢測(cè)溫室內(nèi)二氧化碳含量的二氧化碳含量測(cè)定儀、光照強(qiáng)度測(cè)定器以及視頻采集器。檢測(cè)器與底座之間的距離可變。

控制系統(tǒng)還包括移動(dòng)通信設(shè)備，移動(dòng)通信設(shè)備可以與數(shù)據(jù)分析模塊和集成控制模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

本控制系統(tǒng)的控制方法包括：

(1)采集作物生長(zhǎng)過(guò)程中最適宜的環(huán)境參數(shù)，如環(huán)境溫度、濕度、二氧化碳含量、光照時(shí)間、土壤濕度以及成分等信息，并將這些信息存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)分析模塊和集成控制模塊中；

(2)信息采集單元中的各傳感器和儀器采集相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，并將這些信息反饋給數(shù)據(jù)分析模塊和集成控制模塊；

(3)數(shù)據(jù)分析模塊將采集到信息跟已存儲(chǔ)的信息分類比較，并根據(jù)比較結(jié)果輸出相應(yīng)的控制指令給執(zhí)行模塊和集成控制模塊，從而控制執(zhí)行模塊中相應(yīng)的設(shè)備和機(jī)構(gòu)工作以彌補(bǔ)某些參數(shù)的差額。

(4)集成控制模塊對(duì)存儲(chǔ)的最適宜的環(huán)境參數(shù)、信息采集器采集的參數(shù)和執(zhí)行模塊的執(zhí)行數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、分析。輪耕時(shí)，只需修改集成控制模塊中的最適宜的環(huán)境參數(shù)，就可實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)不同的溫室大棚的控制。

(5)移動(dòng)通信設(shè)備可以與數(shù)據(jù)分析模塊和集成控制模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)對(duì)控制系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制。

本發(fā)明將檢測(cè)溫室內(nèi)溫度的溫度傳感器、檢測(cè)溫室內(nèi)濕度的濕度傳感器、檢測(cè)溫室內(nèi)二氧化碳含量的二氧化碳含量測(cè)定儀、光照強(qiáng)度測(cè)定器以及視頻采集器集成至導(dǎo)軌系統(tǒng)中的檢測(cè)器上，改變了現(xiàn)有技術(shù)中為了采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確而在不同位置多個(gè)信息采集器的模式。集成的檢測(cè)器通過(guò)與底座相連，在導(dǎo)軌系統(tǒng)上運(yùn)行，可以采集不同位置的各種環(huán)境參數(shù)，減少了信息采集器的使用數(shù)量，降低了成本，另外，將各種信息采集器集成，減少了各個(gè)采集器傳輸數(shù)據(jù)所需數(shù)據(jù)線的使用。本發(fā)明采用無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸，避免了控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸布線線孔時(shí)對(duì)對(duì)溫室大棚的破壞。通過(guò)調(diào)取視頻采集器的數(shù)據(jù)，可以方便快捷的觀看實(shí)時(shí)圖像，節(jié)省部分巡視工作。