2022年农业物联网温室智能控制系统的研究.docx

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1、精品学习资源农业物联网温室智能掌握系统的讨论摘要：介绍了一种基于运算机技术及传感器技术的温室智能掌握系统，该系统可完成温室内的温度、湿度、土壤水势、光照及二氧化碳等参量的采集，并可依据上述参量实现温度调控、光照调控、节水浇灌及二氧化碳等参量的自动调剂，实现了温室自动掌握功能，为温室的工厂化育秧、工厂化种植打下了坚实的基础；关键词：农业温室；温室植物；智能掌握托普物联网指出温室智能掌握系统可依据温室内的土壤湿度传感器、土壤温度传感器、时间等参数来自动掌握电磁阀和水泵、施肥系统等的自动动作，通过空气温度传感器、空气湿度传感器、光照传感器、二氧化碳传感器、雨雪传感器等参数来自动掌握天窗、侧窗、内遮阳

2、、外遮阳、风机、湿帘、外翻窗、加温设备、加湿设备、二氧化碳发生器等的自动化动作，使温室内的环境保持在用户设定范畴内；当前，随着国民经济的快速增长，运算机技术作为高新技术的重要手段之一，已经广泛地应用于现代农业领域；传统的温室治理采纳模拟掌握外表和人工治理方式，其落后的治理方式已不能适应当前农业技术的进展，要转变这种情形，将运算机技术引入农业温室，实现农业温室的运算机灵能掌握，是最有效的途径之一；温室环境智能掌握系统将成为现代农业进展的重要手段和措施；它的功能在于以先进的技术和现代化设施人为掌握作物的环境条件，使作物生长不受自然气候的影响，作到常年工厂化，且进行高效率、高产值和高效益生产；实践证

3、明进展受控农业、讨论适合我国国情的温室环境智能掌握系统具有重要意义和宽阔的应用前景；本文介绍的系统实现了多传感器信息的集成与融合掌握结构，实现数据库编程和远程通讯， 最大程度地降低了开发和运行成本；1 系统组成为实现对温室环境因子 湿度、温度、光照、二氧化碳、土壤水势等 的有效掌握，本系统实行数据采集和实时掌握的硬件结构；该系统可以独立地完成温室环境信息的采集、处理和显示 如图 1 所示 ；该系统设计由 AD、DA 的多功能数据采集板、上位机、下位机、继电器驱动板及电磁阀、接触器等执行元件组成；这些执行元件形成3 大部分：测量模块、掌握输出模块及中心掌握模块；本系统软件采纳中国科学院石家庄农业

4、现代化所与经贸高校合作研制的2001 智能温室治理系统，采纳该系统软件可生成精致的人机界面，该软件远行于win9598 NT操作系统下；1.1 测量模块欢迎下载精品学习资源测量模块是由传感器把作物生长的有关参量采集过来，经过变送器变换成标准的电压信号送入 A D采集板，供运算机进行数据采集；(1) 温度传感器；温度测量采纳温度传感器PTl00 来实现的，该传感器测量精度高、线性度好，测量范畴 o50，测量精度为 05；(2) 湿度传感器；湿度测量采纳湿度传感器HMP246D来实现，该传感器测量精度高、测量范畴o 100RH，测量精度为 3RH；(3) 土壤水分传感器；采纳压阻式土壤水势传感器，

5、该传感器由陶土头、塑料连接管、压阻传感器、真空表头 4 部分组成，其特点是测量精确度高，便于和运算机连机，该传感器输出为电压值，且电压值随土壤水势能的上升面增大，此电压值虽能反映出土壤水势的状态变化，但它不能直观地反映上壤水势指标值，所以需对传感器进行重新标定；(4) 光照传感器；选用硅太阳能电池的感应元件及滤光系统构成光照传感器，该传感器将0150000LX的光照信号转换为电压信号，此信号经过放电路放大为o5 V 电压输出；(5) 二氧化碳传感器；选用红外线气敏传感器，此传感器具有精度高，挑选性好，浓度检测范畴大等特点，此传感器将 o 1 000 10_6 浓度的二氧化碳转换为o5 V 电压

6、输出；1.2 掌握输出模块掌握输出模块实现了对温室各环境参数的掌握，采纳运算机实现环境参数的巡回检测，依据欢迎下载精品学习资源四季连续工况设置受控环境参数，对环境参数进行分析，通过掌握通风、遮阳、保温、降温、浇灌、施肥设备等，依据温室某环境因子超出设置的相宜参数范畴时，自动打开或关闭掌握设备， 调剂相应的环境因子；(1) 温度调控；一般温室在15 30，降温采纳措施为开启侧窗、水帘、遮阳帘；升温采纳措施为暖气加热；升、降温系统与掌握系统连接可实现温度调控；(2) 湿度调控；范畴一般在60 80VooRH，精度为 5，湿度的调控影响温度，要求按肯定的程序进行排湿换气、加热掌握；(3) 光控；用于

7、掌握遮阳帘的启闭，使作物得到合理的光照度，提高光合作用，防止超过光饱和点；(4) 二氧化碳调控；实时检测二氧化碳的含量，当二氧化碳的含量低于肯定值时，打开二氧化碳发生器以增施气肥；(5) 土壤水分；掌握水泵，使土壤含水量保持在85 95田持之间；1.3 中心掌握模块该模块由下位机为掌握机，检测现场参数并可直接掌握现场调剂设备，下位机也有人机对话界面以便于单机独立使用；上位机为治理机，针对地区性差异、季节性差异、种植类差异，负责欢迎下载精品学习资源掌握模型的调度和设置，使整个系统更具有敏捷性和适应性；同时，上位机仍具有远程现场监 测，远程数据抄录以及远程现场掌握的功能，在上位机就有身临现场的感觉

8、；另外，上位机仍有数据库、学问库，用于对植物生长周期内综合生长环境的跟踪记录、查询、分析和打印报表，以及供种植入员的技术询问；2 温室智能掌握系统技术指标及介绍2.1 系统技术指标温室智能掌握系统自动检测温度、湿度、地表温度、土壤水势、光照度、二氧化碳浓度等环境参数；同一受控区内检测点：温度4 个点；湿度 4 个点；地表温度 4 个点；土壤水势 4 个点；光照度 1 个点；二氧化碳浓度 4 个点；依植物生长生理需要，合理对环境参数进行自动调剂与掌握，调剂手段有：侧窗、水泵、气泵、卷帘、排风扇、暖气电磁阀等；跟踪记录每个生长周期内环境综合参数；2.2 温室智能掌握系统介绍温室智能掌握系统采纳集散

9、掌握结构，以实现多温室的异域掌握和集中治理；2.2.1 下位机功能及特点(1) 定时参数巡回检测功能；对现场分布、多点参数，如温度、湿度、地表温度、土壤含水量、光照强度、二氧化碳浓度等进行次序检测；(2) 数据处理功能；历史数据的储备与刷新、即时数据的动态显示 包括数字显示和波形显示 ；(3) 现场机构的手动自动掌握；在手动状态下，在下位机的人机对话窗可直接对现场调剂机构， 如东西侧窗、排风扇、遮荫帘、气泵、水泵等进行掌握；在自动状态下，下位机可依据现场反馈参数与植物生长环境参数模型的跟随状况，在某种预选掌握模式下作出相应的掌握输出；(4) 独立的功能软件设计；为使下位机可脱离上位机独立工作，

10、在下位机上进行了独立的功能设计，包括手动自动设置、手动操作、掌握模式设置挑选、植物生长环境参数模型设置等；(5) 开放式软件结构；开放中断，能随时收听上位机的呼叫及命令；以中断处理的方式应对上位机的各种操作；2.2.2 上位机功能及使用基于集散掌握系统结构，上位机可对多个温室进行异域治理；概述上位机功能如下；(1) 系统保护功能；包括数据库保护和掌握模式挑选及植物生长环境参数设置与修改以及远程数据抄录；使用方法是在窗口点击“系统保护”菜单并挑选“模式挑选及环境参数修改与传送”子菜单，进入掌握模式挑选现场参数检测；在此窗口，设计了4 个温室、 3 个掌握模式、 3 个生长周期、 4 个时间带；依

11、据先选温室编号，再选掌握模式，再选生长周期，就某温室某季节某类蔬菜欢迎下载精品学习资源在某一生长阶段 1 天 4 个时间带的环境参数参考模型就会显示出来；(2) 远程参数动态监测功能和远程掌握功能；可对选定温室进行定时检测，检测结果将在相应显示框显示；同时，可将现场选定的某一参数以曲线的形式动态地反映其变化过程；通过对窗体中掌握框内各命令按钮的操作，可间接地对现场的执行机构进行掌握；使用方法是在窗口点击“现场参数检测”菜单，进入现场参数检测窗体；在查询命令框，点击某温室现场参数查询命令，即可远程检测该温室的环境参数，并显示相应结果；在掌握框可对现场的执行机构进行远程掌握；(3) 历史资料查询功

12、能；多个大棚的数据资料均通过ACCESS库统一治理，在此功能里，可按大棚编号和时间升序的条件进行查询；(4) 技术询问功能；搜集、归纳、整理出蔬菜种植专家的学问和体会，并不断地补充和完善，以书签的形式供应应本系统使用者；(5) 打印报表的功能；对温室环境参数可打印报表，供科研人员分析讨论；对打印报表资料可送打印机输出，也可以数据文件储备；3 温室智能掌握系统工作原理植物生长发育要求有相宜的温度、湿度、土壤含水量、光照度和二氧化碳浓度；所以本系统的任务就是有效地调剂上述环境因子使其在要求的范畴内变化；经过对“现代农业讨论所国农蔬菜节水工程”温室设施的考察，归结出环境因子调剂的掌握手段有以下机构：

13、暖气阀门、东西侧窗、排风扇、气泵、水帘、遮荫帘、水泵阀门；3.1 环境因子与掌握模式依据不同季节的气候特点，环境因子调剂的手段不同，因此本系统制定了 3 个掌握模式；在不同掌握模式下环境因子的调剂与掌握手段参考表 1；3.2 环境因子参考模型的建立温室环境因子参考模型的建立以温度掌握为核心，要依据蔬菜在不同生长阶段对温度的要求不同分期调剂；同时，要随蔬菜一天中生理活动中心的转移进行温度调剂；调剂温度以使蔬菜在白天通过光合作用能制造更多的碳水化合物，在夜间削减呼吸对养分物质的消耗为目的；调剂的原就是以白天适温上限作为上午和中午增进光合作用时间带的相宜温度，下限作为下午的掌握温度，傍晚 4 5 h

14、 内比夜间相宜温度的上限提高1 2；C，以促进运转；其后以下限为通夜掌握温度，最低界限温度作为后半夜抑制呼吸消耗时间带的目标温度；调剂方法1 d 分成 4 个时间带， 不同时间带掌握不同温度，这也叫变温掌握；分析蔬菜对其他环境因子在不同生长周期和不同时间带内的需求时发觉，对于湿度、土壤含水量、地表温度等环境因子，在不同生长周期内蔬菜的需求有明显的差异，而在一天的不同时间带内蔬菜的需求量并无明显差异；对于光照度、二氧化碳浓度等环境因子，在不同生长周期内蔬欢迎下载精品学习资源菜的需求无明显的差异，而在一天的不同时间带内蔬菜的需求量却有明显差异；欢迎下载精品学习资源通过以上分析得知，可以将全部环境因子的参考模型归结为3 类模型结构： 3 个生长发育周期、 4 个时间带结构模型； 3 个生长发育周期结构模型；4 个时间带结构模型；近年来，我国温室栽培面积增长快速，在温室中采纳智能治理系统将会达到增加作物产量、提高作物品质的目的；欢迎下载