專利名稱：智能高效溫室農(nóng)業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化領(lǐng)域，尤其涉及一種能對(duì)溫室大棚內(nèi)的動(dòng)植物生長 環(huán)境、生長條件進(jìn)行智能化、集成化、自動(dòng)化調(diào)控，使動(dòng)植物能高效、快速、高營養(yǎng)地 生長的智能高效溫室農(nóng)業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
自古以來，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)就有“靠天吃飯”這種殘酷的事實(shí)存在，那是因?yàn)閭鹘y(tǒng)農(nóng) 業(yè)生產(chǎn)方式對(duì)自然環(huán)境的過度依賴而又無奈的結(jié)果。雖然，后來出現(xiàn)了塑料大棚，但這 種農(nóng)業(yè)大棚的保溫效果不好，對(duì)溫度的控制仍然受自然環(huán)境的影響，補(bǔ)水、施肥、調(diào)溫 也仍然依靠人工操作，勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低。由于大棚通風(fēng)設(shè)施不完善，大棚里面的空 氣不能滿足動(dòng)植物生長所需的理想比例。在夜晚的時(shí)候不能提供光照，故而不能縮短動(dòng) 植物的生長周期，進(jìn)而影響作物的產(chǎn)量和效率，土地也得不到高效率的利用。而且目前 的農(nóng)業(yè)大棚一般都沒有溫度、濕度、光照度、二氧化碳濃度、氧氣濃度及動(dòng)植物生長所 需的養(yǎng)分等生長要素的檢測裝置，全憑人為的感知及經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行判斷，極為不準(zhǔn)確，不能 有效地調(diào)控大棚的環(huán)境，對(duì)作物的生長控制相當(dāng)有限。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要解決傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)大棚仍然受自然環(huán)境的影響，調(diào)溫效果不理想，通風(fēng) 設(shè)施不完善，不能調(diào)控光照度，大棚內(nèi)的空氣不能滿足動(dòng)植物生長所需的理想比例，不 能縮短動(dòng)植物的生長周期，進(jìn)而影響作物的產(chǎn)量和效率，而且沒有動(dòng)植物生長所需要素 的檢測裝置，全憑人為的感知及經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行判斷，極為不準(zhǔn)確，不能有效地調(diào)控大棚的環(huán) 境，對(duì)作物的生長控制相當(dāng)有限的技術(shù)問題；提供一種能對(duì)大棚內(nèi)動(dòng)植物生長所需要素 進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，智能化、自動(dòng)化地調(diào)控大棚內(nèi)的溫度、濕度、光照度、空氣、水份等動(dòng) 植物生長所需的生長環(huán)境、生長條件，把普通的大棚改造成四季如春的恒溫農(nóng)業(yè)棚，不 受季節(jié)的限制，優(yōu)化了生態(tài)環(huán)境，使動(dòng)植物能快速生長，提高產(chǎn)出效率的智能高效溫室 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)控制系統(tǒng)。本發(fā)明同時(shí)解決傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)大棚對(duì)作物的補(bǔ)水、施肥、調(diào)溫仍然依靠人工操作， 勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低的技術(shù)問題；提供一種對(duì)作物的補(bǔ)水、施肥、調(diào)溫等都通過由計(jì) 算機(jī)智能控制的機(jī)電設(shè)備自動(dòng)完成，省時(shí)省力，有效減少了勞動(dòng)力的配備，降低勞動(dòng)強(qiáng) 度，提高生產(chǎn)效率的智能高效溫室農(nóng)業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)控制系統(tǒng)。本發(fā)明的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的本發(fā)明包括中央 處理模塊及與中央處理模塊相連的檢測模塊、鍵盤輸入模塊、顯示模塊和執(zhí)行模塊，所 述的檢測模塊包括設(shè)于大棚內(nèi)的若干溫度傳感器、濕度傳感器、光照傳感器、二氧化碳 濃度傳感器、氧氣濃度傳感器和沉淀池水量傳感器，所述的執(zhí)行模塊包括降溫單元、升 溫單元、通風(fēng)單元、補(bǔ)光單元及深井泵。本發(fā)明的檢測模塊完成對(duì)溫度、濕度、光照 度、二氧化碳濃度、氧氣濃度、水份等動(dòng)植物生長要素的檢測，檢測到的數(shù)據(jù)送中央處理模塊，中央處理模塊經(jīng)內(nèi)部程序處理，一方面發(fā)出控制信號(hào)給執(zhí)行模塊進(jìn)行降溫、升 溫、通風(fēng)、補(bǔ)光、灌溉等操作，另一方面相關(guān)數(shù)據(jù)送顯示模塊顯示。實(shí)現(xiàn)大棚內(nèi)生長環(huán) 境、生長條件的智能化控制，便于工作人員做出準(zhǔn)確的判斷和操作。其中，傳感器的數(shù) 量和種類，可以根據(jù)實(shí)際需要增加或減少。它們立體分布于大棚內(nèi)的不同區(qū)域，構(gòu)成一 個(gè)立體的檢測系統(tǒng)，為中央處理模塊提供數(shù)據(jù)依據(jù)。作為優(yōu)選，所述的降溫單元包括設(shè)于大棚內(nèi)的S型循環(huán)水管和鋼結(jié)構(gòu)循環(huán)水 管，S型循環(huán)水管上連接有S型循環(huán)水管水泵，鋼結(jié)構(gòu)循環(huán)水管上連接有鋼結(jié)構(gòu)循環(huán)水管 水泵，S型循環(huán)水管水泵、鋼結(jié)構(gòu)循環(huán)水管水泵均通過管路和所述的深井泵相連。S型循 環(huán)水管和鋼結(jié)構(gòu)循環(huán)水管構(gòu)成大棚內(nèi)的熱交換管道系統(tǒng)，通過啟動(dòng)S型循環(huán)水管水泵、 鋼結(jié)構(gòu)循環(huán)水管水泵及深井泵，使這些管道內(nèi)流動(dòng)著從深井中打上來的深井水，再與大 棚內(nèi)的空氣接觸，完成熱交換，實(shí)現(xiàn)降溫功能。S型循環(huán)水管系統(tǒng)和鋼結(jié)構(gòu)循環(huán)水管系 統(tǒng)既可獨(dú)立運(yùn)行，也可協(xié)作運(yùn)行，充分利用大棚周圍現(xiàn)有的水資源、地?zé)豳Y源，讓它們 在本系統(tǒng)的控制下得到循環(huán)高效利用。作為優(yōu)選，所述的降溫單元包括設(shè)于大棚頂部的噴淋管道，噴淋管道上連接有 高壓水泵，高壓水泵通過管路和所述的深井泵相連。通過深井泵將低溫的深井水抽上 來，通過高壓水泵，把水加壓后通過屋頂?shù)膰娏芄艿绹娚涑鰜?，形成水霧，噴灑在大棚 屋頂表面，形成水幕，完成熱交換，實(shí)現(xiàn)降溫。大棚內(nèi)也可裝上這種噴射管道，噴出來 的水霧與大棚內(nèi)的熱空氣充分混合、攪拌，從而帶走空氣中的熱量，達(dá)到降溫的目的。作為優(yōu)選，所述的升溫單元包括電加熱器，電加熱器的供電線路和繼電器Jl的 常開端相連，繼電器JI的驅(qū)動(dòng)端和所述的中央處理模塊的輸出端相連。當(dāng)溫度傳感器檢 測到棚內(nèi)溫度不夠時(shí)，中央處理模塊會(huì)輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)連在電加熱器供電線路上的繼電器 Jl,使其常開端吸合，則電加熱器通電，開始加熱，達(dá)到升溫的目的。作為優(yōu)選，所述的升溫單元包括設(shè)于大棚內(nèi)的空化機(jī)，空化機(jī)通過管路和所述 的深井泵相連。利用地下水冬天溫暖的特性，由深井泵抽上來溫暖的水，送給空化機(jī)， 空化機(jī)因其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，可以把大分子水打碎成小分子水，同時(shí)給水增加了熱量，并且 避免了大分子水容易形成水垢的缺點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)大棚的升溫控制，以提供動(dòng)植物所需 的熱量。作為優(yōu)選，所述的通風(fēng)單元包括設(shè)于大棚上的電動(dòng)天窗，電動(dòng)天窗上設(shè)有天窗 傳感器，天窗傳感器和所述的中央處理模塊的輸入端相連，中央處理模塊的輸出端和電 動(dòng)天窗的控制電機(jī)相連。天窗傳感器檢測天窗的開閉狀態(tài)，中央處理模塊根據(jù)接收到的 大棚內(nèi)的溫度值、二氧化碳濃度值和氧氣濃度值，進(jìn)行分析、處理，判斷為不夠通風(fēng)時(shí) 會(huì)輸出控制信號(hào)給電動(dòng)天窗的控制電機(jī)，打開天窗進(jìn)行通風(fēng)。作為優(yōu)選，所述的通風(fēng)單元包括設(shè)于大棚上的水暖風(fēng)機(jī)，水暖風(fēng)機(jī)的風(fēng)葉電機(jī) 和所述的中央處理模塊的輸出端相連，水暖風(fēng)機(jī)的供水泵通過管路和所述的深井泵相 連。中央處理模塊發(fā)現(xiàn)大棚不夠通風(fēng)時(shí)還會(huì)輸出控制信號(hào)給水暖風(fēng)機(jī)的風(fēng)葉電機(jī)，完成 大棚的通風(fēng)、換氣操作。當(dāng)需要時(shí)可啟動(dòng)深井泵及水暖風(fēng)機(jī)的供水泵，對(duì)大棚進(jìn)行補(bǔ)水 或升溫，確保動(dòng)植物生長發(fā)育的基本自然條件得以科學(xué)有效保障。作為優(yōu)選，所述的補(bǔ)光單元包括設(shè)于大棚內(nèi)的若干紅光LED和藍(lán)光LED，紅光 LED和藍(lán)光LED分別通過繼電器和所述的中央處理模塊相連。針對(duì)農(nóng)作物的生長特性，專門設(shè)計(jì)了在夜間進(jìn)行補(bǔ)光控制的補(bǔ)光單元。根據(jù)農(nóng)作物的生長發(fā)育只對(duì)紅光、藍(lán)光敏 感的特性，采用了特定波長的紅光LED和藍(lán)光LED作為光源來為蔬菜、花果提供光照， 讓它得以夜以繼日的生長，這是傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)無法達(dá)到的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，LED燈具有發(fā)光 效率高、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。作為優(yōu)選，所述的中央處理模塊上還連接有通訊模塊，所述的通訊模塊通過通 訊電纜和遠(yuǎn)離大棚的上位機(jī)相連。通訊模塊可采用RS232或RS485通訊接口電路，能 夠使本系統(tǒng)與上位機(jī)建立雙向通訊，通過各傳感器采集到的各種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)可以傳到上位 機(jī)，并且上位機(jī)的指令也可以傳遞到本系統(tǒng)。上位機(jī)可選用優(yōu)質(zhì)工控電腦，通過專用的 應(yīng)用程序完成人機(jī)交換界面和通訊功能。作為優(yōu)選，所述的檢測模塊包括設(shè)于大棚外的風(fēng)速傳感器、雨雪傳感器及棚外 溫度傳感器、棚外濕度傳感器。本發(fā)明還輔助有一個(gè)大棚外的傳感器系統(tǒng)，通過風(fēng)速傳 感器、雨雪傳感器、棚外溫度傳感器、棚外濕度傳感器等對(duì)棚外的風(fēng)速、雨水、溫度、 濕度等氣候條件進(jìn)行檢測，并把信息顯示在本地顯示屏上和上位機(jī)顯示屏上，告知工作 人員，根據(jù)天氣的變化，做出相應(yīng)的防護(hù)措施。本發(fā)明的有益效果是打破了傳統(tǒng)大棚對(duì)自然條件的依賴，把普通的大棚改造 成四季如春的恒溫農(nóng)業(yè)棚，使其不受季節(jié)的限制。能對(duì)大棚內(nèi)動(dòng)植物生長所需要素進(jìn)行 實(shí)時(shí)檢測，植物所需的水分、其他養(yǎng)分及生長環(huán)境都實(shí)行智能化供給和調(diào)控，優(yōu)化了生 長環(huán)境，使動(dòng)植物能夠在一個(gè)理想的環(huán)境中高效、快速、高營養(yǎng)地生長?？梢允勾笈飪?nèi) 的作物一年365天、每天24小時(shí)不停地生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的自動(dòng)化、工廠化、流水線式的 生產(chǎn)。同時(shí)降低了人工成本，提高了產(chǎn)出效率。


圖1是本發(fā)明的一種系統(tǒng)連接框圖。圖2是本發(fā)明中中央處理模塊及執(zhí)行模塊的一種電路原理圖。圖3是本發(fā)明中檢測模塊的一種電路原理圖。圖中1.中央處理模塊，2.檢測模塊，3.鍵盤輸入模塊，4.顯示模塊，5.執(zhí)行模 塊，6.通訊模塊，7.上位機(jī)，21.溫度傳感器，22.濕度傳感器，23.光照傳感器，24. 二氧 化碳濃度傳感器，25.氧氣濃度傳感器，26.沉淀池水量傳感器，27.天窗傳感器，28.風(fēng) 速傳感器，29.雨雪傳感器，30.棚外溫度傳感器，31.棚外濕度傳感器，51.深井泵， 52.S型循環(huán)水管水泵，53.鋼結(jié)構(gòu)循環(huán)水管水泵，54.高壓水泵，55.電加熱器，56.空化 機(jī)，57.電動(dòng)天窗的控制電機(jī)，58.水暖風(fēng)機(jī)的風(fēng)葉電機(jī)，59.水暖風(fēng)機(jī)的供水泵，60.紅光 LED, 61.藍(lán)光 LFD。
具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。實(shí)施例本實(shí)施例的智能高效溫室農(nóng)業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)控制系統(tǒng)，如圖1所示，包括 中央處理模塊1及與中央處理模塊1相連的檢測模塊2、鍵盤輸入模塊3、顯示模塊4、執(zhí) 行模塊5和通訊模塊6。通訊模塊6通過通訊電纜和遠(yuǎn)離大棚的上位機(jī)7相連。檢測模 塊2包括安裝于大棚內(nèi)的溫度傳感器21、濕度傳感器22、光照傳感器23、二氧化碳濃度傳感器24、氧氣濃度傳感器25、沉淀池水量傳感器26及安裝于大棚外的風(fēng)速傳感器28、 雨雪傳感器29、棚外溫度傳感器30、棚外濕度傳感器31。執(zhí)行模塊5包括降溫單元、 升溫單元、通風(fēng)單元、補(bǔ)光單元及可抽取深井水的深井泵51。降溫單元包括安裝于大棚 內(nèi)的S型循環(huán)水管、鋼結(jié)構(gòu)循環(huán)水管和安裝于大棚頂部的噴淋管道，S型循環(huán)水管上連接 有S型循環(huán)水管水泵52，鋼結(jié)構(gòu)循環(huán)水管上連接有鋼結(jié)構(gòu)循環(huán)水管水泵53，噴淋管道上 連接有高壓水泵54，S型循環(huán)水管水泵52、鋼結(jié)構(gòu)循環(huán)水管水泵53和高壓水泵54分別 通過管路和深井泵51相連。升溫單元包括安裝于大棚內(nèi)的空化機(jī)56和電加熱器55，空 化機(jī)56通過管路和深井泵51相連，電加熱器55的供電線路和繼電器Jl的常開端相連， 繼電器Jl的驅(qū)動(dòng)端和中央處理模塊1的輸出端相連。通風(fēng)單元包括安裝于大棚上的電動(dòng) 天窗和水暖風(fēng)機(jī)，電動(dòng)天窗上安裝有天窗傳感器27，天窗傳感器27和中央處理模塊1的 輸入端相連，中央處理模塊1的輸出端和電動(dòng)天窗的控制電機(jī)57相連，水暖風(fēng)機(jī)的風(fēng)葉 電機(jī)58和中央處理模塊1的輸出端相連，水暖風(fēng)機(jī)的供水泵59通過管路和深井泵51相 連。補(bǔ)光單元包括安裝于大棚內(nèi)的多個(gè)紅光LED60和藍(lán)光LED61，紅光LED60和藍(lán)光 LED61分別通過繼電器J2、繼電器J3和中央處理模塊1相連。本實(shí)施例具體的電路圖如圖2、圖3所示，系統(tǒng)的核心部件——中央處理模 塊1，即U1，采用HW-S322220R可編程控制器，另配備有8路模擬輸入擴(kuò)展模塊 HW-S08A1024N,即圖2中的U2和圖3中的U3、U4，U2、U3、U4通過RS485總線和 Ul相連，操作簡單，功能強(qiáng)大。一 .溫、濕度檢測及控制本實(shí)施例中溫度傳感器21、濕度傳感器22及棚外溫度傳感器30、棚外濕度傳感 器31采用JCJ100S集成式一體化溫濕度變送器，JCJ100S集成式一體化溫濕度變送器為壁 掛式安裝，濕度傳感器采用具有專利技術(shù)的固態(tài)聚合物結(jié)構(gòu)的濕敏電容元件，溫度敏感 元件采用進(jìn)口高精度鉬電阻Ptioo作為感溫元件。該溫濕度變送器采用科學(xué)、合理的電路 設(shè)計(jì)，能夠把采集到的溫度、濕度信號(hào)，經(jīng)過轉(zhuǎn)換、放大，最后轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電壓信號(hào) 和標(biāo)準(zhǔn)的電流信號(hào)輸出。本實(shí)施例選擇其電流輸出形式，作為溫濕度檢測信號(hào)的傳輸方 式，更好地防止了各種干擾，保證了溫濕度檢測的可靠性。本實(shí)施例中一共有四個(gè)溫濕 度檢測器，即圖2中的sensor6、sensor8、sensor9、sensorlO,立體分布于大棚的空間內(nèi)， 保證了檢測信號(hào)的全面性和科學(xué)性。其中三個(gè)溫濕度檢測器sensor8、sensor9、sensorlO 的輸出信號(hào)和擴(kuò)展模塊U4相連，另一個(gè)溫濕度檢測器sensor^的輸出信號(hào)和擴(kuò)展模塊U3 相連，U3、U4經(jīng)過內(nèi)部數(shù)模轉(zhuǎn)換后，數(shù)據(jù)通過RS485總線傳到可編程控制器U1，可編 程控制器Ul經(jīng)內(nèi)部程序的處理、比較判斷，然后輸出對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)，控制S型循環(huán)水 管水泵M52、鋼結(jié)構(gòu)循環(huán)水管水泵M53、高壓水泵M54、深井泵M51、電加熱器M55、 空化機(jī)M56的啟動(dòng)與停止，以達(dá)到升溫或降溫的目的。二 .光照度檢測與控制本實(shí)施例中的光照傳感器23，即圖2中的SenSOr7，采用集成式一體化光照度 變送器RY-G/N，光照傳感器SenSor7的輸出信號(hào)和擴(kuò)展模塊U3相連。光照度變送器 RY-G/N能夠把光照狀況轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)內(nèi)部電路放大變換，然后輸出標(biāo)準(zhǔn)的電流信 號(hào)，傳遞給擴(kuò)展模塊U3，進(jìn)行再次轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)后，傳給可編程控制器Ul，可編程 控制器Ul經(jīng)內(nèi)部程序的處理、比較判斷，然后輸出對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)，通過擴(kuò)展模塊U2
6控制補(bǔ)光單元中的繼電器J2、繼電器J3，從而開啟或關(guān)閉紅光LED、藍(lán)光LED燈組，即 圖2中的藍(lán)光發(fā)光二極管Dl、D2和紅光發(fā)光二極管D3、D4，以達(dá)到調(diào)節(jié)光照的目的。 具體的補(bǔ)光時(shí)間及時(shí)長，又可以通過上位機(jī)進(jìn)行設(shè)定，上位機(jī)通過通訊電纜發(fā)指令給可 編程控制器U1，各傳感器檢測到的數(shù)據(jù)經(jīng)可編程控制器Ul的處理后又可以通過通訊電 纜上傳給上位機(jī)。三.二氧化碳濃度檢測與控制本實(shí)施例中的二氧化碳濃度傳感器24，即圖2中的sensorl，采用集成式一體化 二氧化碳濃度變送器VC1009，二氧化碳濃度變送器VC1009的輸出信號(hào)和擴(kuò)展模塊U3相 連。二氧化碳濃度變送器VC1009能夠把二氧化碳濃度狀況轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)內(nèi)部電路 放大變換，然后輸出標(biāo)準(zhǔn)的電壓電流信號(hào)，傳遞給擴(kuò)展模塊U3，進(jìn)行再次轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成 數(shù)據(jù)后，傳給可編程控制器U1，可編程控制器Ul經(jīng)內(nèi)部程序的處理、比較判斷，然后 輸出對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)，再通過擴(kuò)展模塊U2打開二氧化碳濃度電磁閥J4，進(jìn)行二氧化碳施 肥。四.通風(fēng)控制本實(shí)施例中，氧氣濃度傳感器25，即圖2中的SenSOr5，該傳感器和擴(kuò)展模塊 U3相連。可編程控制器Ul根據(jù)接收到的大棚內(nèi)的溫度值、二氧化碳濃度值和氧氣濃度 值，天窗傳感器sensorll的輸出信號(hào)直接輸送給可編程控制器U1，由可編程控制器的內(nèi) 部程序進(jìn)行綜合分析、處理和判斷，輸出相應(yīng)的控制信號(hào)給水暖風(fēng)機(jī)的風(fēng)葉電機(jī)M58、 水暖風(fēng)機(jī)的供水泵M59及電動(dòng)天窗的控制電機(jī)M57，或者通過程序的定時(shí)設(shè)定，對(duì)水暖 風(fēng)機(jī)的風(fēng)葉電機(jī)、水暖風(fēng)機(jī)的供水泵及電動(dòng)天窗的控制電機(jī)進(jìn)行定時(shí)控制，完成大棚的 通風(fēng)、換氣散熱操作。五.沉淀池水量檢測與控制本實(shí)施例中的沉淀池水量傳感器26，即圖2中的SenSOrl2，采用浮球觸發(fā)式傳感 器，該傳感器的輸出信號(hào)直接和可編程控制器Ul相連，完成沉淀池水量檢測，可編程控 制器Ul經(jīng)內(nèi)部程序的處理、比較判斷，然后輸出對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)給深井泵M51和噴灌電 機(jī)M60，對(duì)大棚內(nèi)作物進(jìn)行補(bǔ)水和灌溉，從而實(shí)現(xiàn)大棚內(nèi)作物所需用水量的自動(dòng)補(bǔ)給控 制。六.本實(shí)施例中的安裝于大棚外的風(fēng)速傳感器28、雨雪傳感器29，即圖2中的 sensor2、sensor3,分別采用KAll風(fēng)速傳感器和RY-G/W雨雪傳感器，完成對(duì)室外風(fēng) 速、雨雪等自然氣象進(jìn)行檢測，sensor^、SenSOr3和擴(kuò)展模塊U3相連，測得的風(fēng)速、雨 雪信號(hào)經(jīng)擴(kuò)展模塊U3傳給可編程控制器U1，再由可編程控制器進(jìn)行處理，輸出相關(guān)信 號(hào)給顯示模塊及經(jīng)通訊模塊上傳給上位機(jī)，提醒工作人員注意防范自然災(zāi)害。另外，大棚內(nèi)的補(bǔ)水管道、噴灌管道、噴淋管道、S型循環(huán)水管和鋼結(jié)構(gòu)循環(huán)水 管上分別安裝有補(bǔ)水電磁閥J5、J6、噴灌電磁閥J7、J8、噴淋電磁閥J9 J12、S型循環(huán) 水管電磁閥J13 J16、鋼結(jié)構(gòu)循環(huán)水管電磁閥J17 J20，這些電磁閥中一部分電磁閥的 控制端直接和可編程控制器Ul相連，另一部分電磁閥的控制端和擴(kuò)展模塊U2相連。這 些電磁閥的開閉狀態(tài)都由可編程控制器進(jìn)行自動(dòng)控制。總之，本發(fā)明的智能高效溫室農(nóng)業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)控制系統(tǒng)，一經(jīng)啟動(dòng)，即進(jìn)入工作 狀態(tài)，不停掃描各傳感器的信號(hào)和設(shè)定的數(shù)據(jù)。
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1)當(dāng)任意一個(gè)溫度傳感器檢測到的溫度高于設(shè)定范圍時(shí)，則系統(tǒng)啟動(dòng)降溫單 元。啟動(dòng)降溫單元的順序是第一，啟動(dòng)天窗通風(fēng)系統(tǒng)；第二，啟動(dòng)S型循環(huán)水管系 統(tǒng)，此系統(tǒng)又分4個(gè)分系統(tǒng)，每個(gè)分系統(tǒng)間隔15分鐘輪流啟停；第三，啟動(dòng)噴淋管道系 統(tǒng)，此系統(tǒng)又分4個(gè)分系統(tǒng)，每個(gè)分系統(tǒng)間隔15分鐘輪流啟停；第四，啟動(dòng)鋼結(jié)構(gòu)循環(huán) 水管、霧化水系統(tǒng)，此系統(tǒng)又分4個(gè)分系統(tǒng)，每個(gè)分系統(tǒng)間隔15分鐘輪流啟停；第五， 啟動(dòng)水暖風(fēng)機(jī)，從大棚的底部進(jìn)行進(jìn)風(fēng)循環(huán)。每種系統(tǒng)啟動(dòng)間隔時(shí)間可通過鍵盤任意設(shè) 定。2)當(dāng)任意一個(gè)溫度傳感器檢測到的溫度低于設(shè)定范圍時(shí)，則系統(tǒng)啟動(dòng)升溫單 元。啟動(dòng)升溫單元的順序是第一，啟動(dòng)空化機(jī)；第二，啟動(dòng)水暖風(fēng)機(jī)的供水泵；第 三，啟動(dòng)水暖風(fēng)機(jī)的風(fēng)葉電機(jī)；第四，啟動(dòng)電加熱器。每種啟動(dòng)間隔時(shí)間可通過鍵盤任 意設(shè)定。3)當(dāng)任意一個(gè)濕度傳感器檢測到的濕度低于設(shè)定值時(shí)，則啟動(dòng)補(bǔ)水單元，如 啟動(dòng)深井泵、噴灌電機(jī)等，也可通過鍵盤設(shè)定為定時(shí)啟動(dòng)方式，兩種啟動(dòng)方式可同時(shí)存 在。4)當(dāng)任意一個(gè)光照傳感器檢測到光照不足時(shí)，則開啟補(bǔ)光單元，開啟順序和開 啟時(shí)間可通過鍵盤調(diào)整，默認(rèn)補(bǔ)光兩個(gè)小時(shí)，也可通過鍵盤設(shè)定為定時(shí)啟動(dòng)補(bǔ)光單元， 兩種啟動(dòng)方式可同時(shí)存在。5)當(dāng)沉淀池水量傳感器檢測到蓄水池水量不足時(shí)，則啟動(dòng)深井泵、噴灌電機(jī)等 進(jìn)行補(bǔ)水及灌溉。6)其中，水暖風(fēng)機(jī)的風(fēng)葉電機(jī)的啟動(dòng)，可獨(dú)立設(shè)定啟動(dòng)、關(guān)閉周期，以便于調(diào) 節(jié)大棚內(nèi)的溫度、濕度的均勻性。該項(xiàng)設(shè)定的啟動(dòng)級(jí)別優(yōu)于其他設(shè)定。另外，本發(fā)明中的上位機(jī)通過專用的應(yīng)用程序完成人機(jī)交換界面和通訊功能(1)以數(shù)據(jù)和曲線形式實(shí)時(shí)顯示大棚內(nèi)外的環(huán)境參數(shù)，并可查詢歷史記錄；(2)實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度、濕度、光照強(qiáng)度、二氧化碳濃度、pH值、EC值、液位等24 路模擬量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，以及天窗、遮陽網(wǎng)、通風(fēng)機(jī)、補(bǔ)光燈等21路開關(guān)量的狀態(tài)顯示， 并將24小時(shí)數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫；(3)工作人員通過上位機(jī)上的人機(jī)交互界面實(shí)現(xiàn)“軟開關(guān)”開閉各執(zhí)行機(jī)構(gòu)；(4)具有較完備的大棚作物知識(shí)庫和專家系統(tǒng)；(5)具有開放式的設(shè)計(jì)平臺(tái)，實(shí)時(shí)查詢、修改、增加和刪除大棚作物知識(shí)庫內(nèi) 容；(6)依據(jù)大棚作物知識(shí)庫內(nèi)容實(shí)行大棚的智能化管理和控制；(7)通過人機(jī)交互界面設(shè)定各設(shè)備開閉時(shí)間，對(duì)大棚內(nèi)部設(shè)備實(shí)施自動(dòng)控制。
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權(quán)利要求
1.一種智能高效溫室農(nóng)業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于包括中央處理模塊(1)及 與中央處理模塊(1)相連的檢測模塊(2)、鍵盤輸入模塊(3)、顯示模塊(4)和執(zhí)行模塊 (5)，所述的檢測模塊(2)包括設(shè)于大棚內(nèi)的若干溫度傳感器(21)、濕度傳感器(22)、 光照傳感器(23)、二氧化碳濃度傳感器(24)、氧氣濃度傳感器(25)和沉淀池水量傳感 器(26)，所述的執(zhí)行模塊(5)包括降溫單元、升溫單元、通風(fēng)單元、補(bǔ)光單元及深井泵 (51)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能高效溫室農(nóng)業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于所述的降 溫單元包括設(shè)于大棚內(nèi)的S型循環(huán)水管和鋼結(jié)構(gòu)循環(huán)水管，S型循環(huán)水管上連接有S型循 環(huán)水管水泵(52)，鋼結(jié)構(gòu)循環(huán)水管上連接有鋼結(jié)構(gòu)循環(huán)水管水泵(53)，S型循環(huán)水管水 泵(52)、鋼結(jié)構(gòu)循環(huán)水管水泵(53)均通過管路和所述的深井泵(51)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的智能高效溫室農(nóng)業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于所述 的降溫單元包括設(shè)于大棚頂部的噴淋管道，噴淋管道上連接有高壓水泵(54)，高壓水泵 (54)通過管路和所述的深井泵(51)相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能高效溫室農(nóng)業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于所述的升 溫單元包括電加熱器(55)，電加熱器(55)的供電線路和繼電器Jl的常開端相連，繼電器 Jl的驅(qū)動(dòng)端和所述的中央處理模塊(1)的輸出端相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的智能高效溫室農(nóng)業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于所述 的升溫單元包括設(shè)于大棚內(nèi)的空化機(jī)(56)，空化機(jī)(56)通過管路和所述的深井泵(51)相 連。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能高效溫室農(nóng)業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于所述的通 風(fēng)單元包括設(shè)于大棚上的電動(dòng)天窗，電動(dòng)天窗上設(shè)有天窗傳感器(27)，天窗傳感器(27) 和所述的中央處理模塊⑴的輸入端相連，中央處理模塊⑴的輸出端和電動(dòng)天窗的控制 電機(jī)(57)相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的智能高效溫室農(nóng)業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于所述 的通風(fēng)單元包括設(shè)于大棚上的水暖風(fēng)機(jī)，水暖風(fēng)機(jī)的風(fēng)葉電機(jī)(58)和所述的中央處理模 塊(1)的輸出端相連，水暖風(fēng)機(jī)的供水泵(59)通過管路和所述的深井泵(51)相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能高效溫室農(nóng)業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于所述的 補(bǔ)光單元包括設(shè)于大棚內(nèi)的若干紅光LED (60)和藍(lán)光LED (61)，紅光LED (60)和藍(lán)光 LED(61)分別通過繼電器J2、繼電器J3和所述的中央處理模塊(1)相連。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2或4或6或8所述的智能高效溫室農(nóng)業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)控制系統(tǒng)，其 特征在于所述的中央處理模塊(1)上還連接有通訊模塊(6)，所述的通訊模塊(6)通過通 訊電纜和遠(yuǎn)離大棚的上位機(jī)(7)相連。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2或4或6或8所述的智能高效溫室農(nóng)業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)控制系統(tǒng)， 其特征在于所述的檢測模塊(2)包括設(shè)于大棚外的風(fēng)速傳感器(28)、雨雪傳感器(29)及 棚外溫度傳感器(30)、棚外濕度傳感器(31)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種智能高效溫室農(nóng)業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)控制系統(tǒng)，包括中央處理模塊及與其相連的檢測模塊、鍵盤輸入模塊、顯示模塊、通訊模塊和執(zhí)行模塊，檢測模塊包括設(shè)于大棚內(nèi)的溫度傳感器、濕度傳感器、光照傳感器、二氧化碳濃度傳感器、氧氣濃度傳感器和沉淀池水量傳感器以及設(shè)于大棚外的風(fēng)速傳感器、雨雪傳感器和棚外溫、濕度傳感器，執(zhí)行模塊包括降溫單元、升溫單元、通風(fēng)單元、補(bǔ)光單元及深井泵，通訊模塊通過通訊電纜和遠(yuǎn)離大棚的上位機(jī)相連。本發(fā)明能對(duì)大棚內(nèi)生長環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，植物所需的水分、其他養(yǎng)分及生長環(huán)境都實(shí)行智能化供給和調(diào)控，使動(dòng)植物能夠在一個(gè)理想的環(huán)境中高效、快速、高營養(yǎng)地生長，降低人工成本，提高產(chǎn)出效率。
文檔編號(hào)G05B19/418GK102012698SQ20101050380
公開日2011年4月13日 申請(qǐng)日期2010年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月9日
發(fā)明者熊圣友 申請(qǐng)人:寧波金太陽光伏科技有限公司