一種設施農業溫室大棚網絡型自適應控制系統的製作方法
2023-06-12 05:36:26 1
專利名稱：一種設施農業溫室大棚網絡型自適應控制系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及溫室大棚控制系統領域，尤其是一種適用於連棟溫室大棚，也可應用於單體溫室大棚的設施農業溫室大棚網絡型自適應控制系統。
背景技術：
溫室是設施農業的重要組成部分，是集應用工程裝備技術和環境技術於一體，進行作物生產的現代農業生產方式，是我國農業發展的重點之一。溫室大棚能帶來可觀的經濟效益，大幅度提高土地利用率、勞動生產率和產品產出率，加速傳統農業向現代農業轉變。現代化農業生產中的重要一環就是對農業生產環境中的一些重要參數進行檢測和控制，例如溫度、溼度、二氧化碳的濃度、光照強度等。通過對檢測數據的分析，結合作物生長發育規律，控制環境條件，使作物達到優質、高產、高效的目的。隨著國家經濟的快速發展，農業產業規模的不斷擴大，農作物在大棚中培育的品種越來越多，對於數量較多的大棚，溫室大棚的環境控制便成為一個十分重要的課題。
當如,我國溫室控制系統可分為手動控制系統與自動控制系統兩大類，手動控制系統勞動生產率低，對種植者素質要求較高；自動控制系統可利用現代化方式調節溫室環境參數，滿足作物生長需求，但現階段自動控制方式還局限於溫室單一環境參數或執行機構的控制，如滴灌控制系統、捲簾機控制系統等，還沒有開發出可檢測出更多環境參數、集溫室大棚環境監測與控制於一體的數位化自適應控制系統。本發明提出一種設施農業溫室大棚網絡型自適應控制系統，實現單個溫室大棚或連棟溫室大棚之間的聯網控制，可有效提高農作物產出率。
發明內容
本發明提供一種設施農業溫室大棚網絡型自適應控制系統，可以檢測更多環境參數，集溫室大棚環境監測與控制於一體，實現了單個溫室大棚或連棟溫室大棚之間的聯網自適應控制。本發明提供的技術方案是:一種設施農業溫室大棚網絡型自適應控制系統，其特徵在於:採用上位機結合多套下位機的星型網絡控制結構，上位機作為中央監控主站，是整個系統的中央節點，各個下位機作為現場控制分站，是整個系統的分支節點，上位機與各個下位機之間通過通訊連接；上位機包括PC機，其上安裝有組態軟體和管理決策軟體，下位機包括人機互動界面、PLC及其執行機構和參數監測裝置，人機互動界面和PLC之間通過通訊連接，參數監測裝置檢測到的環境信息通過模數轉換模塊上傳至PLC進行處理。所述的執行機構至少包括加熱系統、通風系統、捲簾系統、除溼系統和滴灌系統。所述的參數監測裝置至少包括溫度傳感器、空氣溼度傳感器、土壤溼度傳感器、光照傳感器和二氧化碳傳感器。上位機與各個下位機之間的通訊連接通過星形乙太網實現，下位機還包括PLC通訊模塊，下位機中的信息數據由PLC通訊模塊經路由器上傳到上位機中。
所述的人機互動界面採用D0P-B10S615顯示屏，PLC採用S7-200 PLC，人機互動界面和PLC之間的通訊連接通過RS485實現。上位機上安裝的組態軟體選用組態王監控系統軟體。本發明的有益效果是:本發明採用上位機結合多套下位機的網絡型控制結構，既適用於單體溫室大棚，又適用於連棟溫室大棚，實現了以信息採集存儲、自動化控制、數據處理、網絡傳輸為標誌的溫室控制系統，具有控制精度高、穩定性強、結構簡單、安裝方便等特點，可有效改善溫室管理模式、提高勞動生產率，實現溫室大棚的統一調度、配置及管理。
圖1為本發明的網絡結構圖。圖2為本發明的下位機工作原理圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作進一步說明，本發明不僅局限於此。如圖1所示，本發明提供的一種設施農業溫室大棚網絡型自適應控制系統，採用上位機結合多套下位機的星型網絡控制結構，上位機作為中央監控主站，是整個系統的中央節點，各個下位機作為現場控制分站，是整個系統的分支節點，上位機與各個下位機之間通過通訊連接，其主要通過星形乙太網實現。如圖2所示，作為現場控制分站的下位機包括人機互動界面、PLC及其執行機構和參數監測裝置，其中人機互動界面採用D0P-B10S615顯示屏，PLC採用S7-200 PLC，人機互動界面和PLC之間通過RS485實現通訊連接，參數監測裝置檢測到的環境信息通過模數轉換模塊上傳至PLC進行處理。其中，執行機構至少 包括加熱系統、通風系統、捲簾系統、除溼系統和滴灌系統，參數監測裝置至少包括溫度傳感器、空氣溼度傳感器、土壤溼度傳感器、光照傳感器和二氧化碳傳感器；傳感器採集溫室內外溫度、溼度、光照強度、二氧化碳濃度等環境信息，並通過模數轉換模塊將採集的信息上傳到下位機的PLC中進行處理，PLC對採集到的信息進行綜合、分析、計算和判斷，輸出控制信號，驅動相應的執行機構；下位機還包括PLC通訊模塊，下位機中的信息數據經路由器上傳到作為中央監控主站的上位機中；人機互動界面與PLC實時通訊，用於現場人工手動輸入相應的溫室環境設定值，包括時間信息及溫溼度的閾值等，並就地顯示溫室環境信息。系統共32路輸入輸出信號，其中10路模擬量輸入信號，12路數字量輸入信號，10路數字量輸出信號，分別用於採集溫室溫溼度、光照強度、二氧化碳濃度等環境信息及對加熱系統、通風系統、捲簾系統、除溼系統、滴灌系統等執行機構的控制。下位機接受並響應遠程控制命令，實現對環境的實時監測與控制。作為中央監控主站的上位機包括PC機，其上安裝有組態軟體和管理決策軟體，組態軟體選用組態王監控系統軟體，其中組態軟體用於集中顯示各個現場控制分站的監測信息，實現對現場控制分站即下位機的統一管理，以及合理配置資源和對歷史數據的記錄、分析、儲存、報警、趨勢預報等；管理決策軟體將各個現場控制分站即下位機採集的報警信息、時間信息、環境因子信息、設定值信息、設備動作信息等數據儲存於資料庫中，依據各信息參數建立溫室基本控制模型，並進一步研究參數之間的特性關係，提取參數特徵量，建立的系統模型能準確反映在某一時間段內溫室環境及作物生長需求；上位機遠程監控並統一管理分站，不斷對採集的時間信息、環境因子信息、設定值信息、報警信息、設備動作信息等狀態參數以及歷史數據進行分析、判斷和處理，實現各個下位機中溫室環境設定值的自適應調整，使其更適應於當前溫室環境，不再需要人工手動輸入設定值，這樣就達到實現對下位機的自適應控制要求， 具有較強的自適應控制能力。
權利要求
1.一種設施農業溫室大棚網絡型自適應控制系統，其特徵在於:採用上位機結合多套下位機的星型網絡控制結構，上位機作為中央監控主站，是整個系統的中央節點，各個下位機作為現場控制分站，是整個系統的分支節點，上位機與各個下位機之間通過通訊連接；上位機包括PC機，其上安裝有組態軟體和管理決策軟體，下位機包括人機互動界面、PLC及其執行機構和參數監測裝置，人機互動界面和PLC之間通過通訊連接，參數監測裝置檢測到的環境信息通過模數轉換模塊上傳至PLC進行處理。
2.根據權利要求1所述的一種設施農業溫室大棚網絡型自適應控制系統，其特徵在於:所述的執行機構至少包括加熱系統、通風系統、捲簾系統、除溼系統和滴灌系統。
3.根據權利要求1所述的一種設施農業溫室大棚網絡型自適應控制系統，其特徵在於:所述的參數監測裝置至少包括溫度傳感器、空氣溼度傳感器、土壤溼度傳感器、光照傳感器和二氧化碳傳感器。
4.根據權利要求1所述的一種設施農業溫室大棚網絡型自適應控制系統，其特徵在於:上位機與各個下位機之間的通訊連接通過星形乙太網實現，下位機還包括PLC通訊模塊，下位機中的信息數據由PLC通訊模塊經路由器上傳到上位機中。
5.根據權利要求1所述的一種設施農業溫室大棚網絡型自適應控制系統，其特徵在於:所述的人機互動界面採用D0P-B10S615顯示屏，PLC採用S7-200 PLC，人機互動界面和PLC之間的通訊連接通過RS485實現。
6.根據權利要求1所述的一種設施農業溫室大棚網絡型自適應控制系統，其特徵在於:上位機上安裝的 組態軟體選用組態王監控系統軟體。
全文摘要
本發明提供一種設施農業溫室大棚網絡型自適應控制系統，採用上位機結合多套下位機的星型網絡控制結構，上位機作為中央監控主站，各個下位機作為現場控制分站，上位機與各個下位機之間通過通訊連接；上位機包括PC機，其上安裝有組態軟體和管理決策軟體，下位機包括人機互動界面、PLC及其執行機構和參數監測裝置，人機互動界面和PLC之間通過通訊連接，參數監測裝置檢測到的環境信息通過模數轉換模塊上傳至PLC進行處理。本發明適用單體或連棟溫室大棚，以信息採集存儲、自動化控制、數據處理、網絡傳輸為標誌，控制精度高、穩定性強、結構簡單、安裝方便，有效改善溫室管理模式、提高勞動生產率，實現溫室大棚的統一調度、配置及管理。
文檔編號G05B19/418GK103235579SQ20131013987
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月22日 優先權日2013年4月22日
發明者宋建成, 秘立鵬, 鄭麗君, 宋淵, 劉媛, 雷志鵬, 溫敏敏, 王天水 申請人:太原理工大學, 山西時代聯創產業技術研究院有限公司