一种能够改善及优化温室内部环境的集成系统技术方案

一种能够改善及优化温室内部环境的集成系统，包括上位控制机、数据采集装置、数据处理装置和执行机构，所述的上位控制机包括有显示机构、打印机构、监控机构和历史数据查询机构，所述的数据采集装置包括温度传感器、湿度传感器、光照度传感器和二氧化碳传感器，所述的数据处理装置包括下位控制机、A/D转换电路和驱动电路，所述的执行机构包括继电器接触控器控制、温度控制装置、遮阳装置、通风装置、二氧化碳控制装置和灌溉装置。本发明专利技术克服了现有技术的不足，控制模式的成本低、可靠性高；对多要素环境控制方式的研究；加强无线通信技术在温室监控系统中的研究和应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及温室控制
，具体属于一种能够改善及优化温室内部环境的集成系统。
技术介绍
温室大棚是设施农业的主要形式，它通过创造一个人工气象环境，来消除温度等条件对生物生长的约束。而且，温室大棚能克服环境对生物生长的限制，能使不同的农作物在不适合生长的季节产出，使季节对农作物的生长不再产生过度影响，部分或完全解决了农作物对自然条件的依赖。由于温室大棚能带来可观的经济效益，所以温室大棚技术越来越普及，并且已成为农民增收的主要手段。随着科学技术的快速发展，自动化控制技术正不断向各行各业延伸。其中，在农业温室大棚中的利用成为其一亮点。应用自动控制和电子计算机实现农业生产和管理的自动化，是农业现代化的重要标志之一，近年来电子技术和信息技术的飞速发展，带来了温室控制与管理技术方面的一场革命。现代化温室大棚，通过自动化控制技术对温室内环境进行实时监测，并做出相应的自动操作改变室内环境，创造出最适宜植物生长的环境，在农业生产，园艺生产，动植物养殖等等方面有着广泛的运用，对于农业生产的增产增量，可产生巨大的经济效益与社会效应。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供了一种能够改善及优化温室内部环境的集成系统，克服了现有技术的不足，控制模式的成本低、可靠性高；对多要素环境控制方式的研究；加强无线通信技术在温室监控系统中的研究和应用。为解决上述问题，本专利技术所采取的技术方案如下：一种能够改善及优化温室内部环境的集成系统，包括上位控制机、数据采集装置、数据处理装置和执行机构，所述的上位控制机与数据处理装置连接，所述的数据处理装置分别与数据采集装置和执行机构连接，所述的上位控制机包括有显示机构、打印机构、监控机构和历史数据查询机构，所述的数据采集装置包括温度传感器、湿度传感器、光照度传感器和二氧化碳传感器，所述的数据处理装置包括下位控制机、A/D转换电路和驱动电路，所述的执行机构包括继电器接触控器控制、温度控制装置、遮阳装置、通风装置、二氧化碳控制装置和灌溉装置。进一步，所述的上位控制机还连接有通信装置。进一步，所述的通信装置包括有线通信装置和无线通信装置。进一步，所述的有线通信装置包括CAN总线或RS-485。进一步，所述的无线通信装置ZigBee或GSM短信息或Internet或蓝牙。（1）控制模式的成本低、可靠性高；过去温室环境控制系统基本上采用的是主机-终端模式，该模式通过一个主机作为控制中心，负责对其他各个子系统进行管理控制。该模式的缺点是使用不灵活、投入较大、可靠性较差，一旦主体出现故障，将导致整个系统的崩溃。因此。现在研究的服务器-客户模式，即分布式计算机控制系统，就是系统不存在一个控制中心，主要控制功能由各个分布的子处理器完成，一般子处理器为可编程控制器或者单片机。温室的控制由子处理器来完成，PC机只实现辅助功能，这样子处理器可以脱离主处理器，即使主处理器发生故障，整个控制系统仍然可以工作，且分布式控制具有价格低、控制灵活、可靠性高等优点，因此它将在今后很长一个时期广泛应用于温室环境监控系统中。（2）对多要素环境控制方式的研究；现行的温室环境因子控制主要是对温湿度、光照度、CO2浓度等单一要素的控制，由于温室环境各个要素存在着较强的耦合性，即某个环境要素的改变将影响到其他环境要素的状态，所以需要综合考虑多个环境要素，才能达到温室环境整体上的最佳状态。因此，用多因子控制方式代替单因子控制方式，是提高温室环境监控系统控制效果的关键途径之一，也是温室环境监控未来的发展方向；环境要素多因子控制方式，虽然具有良好的应用前景，但由于各环境要素的相互关系不明确，同时由于算法的复杂程度和要求的预算量成几何级数递增，应用单片机或者PLC无法完成这样的控制，因此在现阶段实现有较大的难度。但随着神经网络、遗传算法、模糊控制等人工智能方法在温室环境监控中的运用，将有助于多因子控制方式的实现，该研究将在PC端进行算法开发及综合控制的初步实验研究。（3）加强无线通信技术在温室监控系统中的研究和应用；从国内对温室环境控制的研究来看，目前基于有线的测量控制系统相对比较成熟，但有线通信方式导致温室内的信号线、动力线错综复杂，安装维护难度大，而且温室环境易导致线缆老化，使系统可靠性降低，也不利于农业机器人等移动设备进行作业。而无线通讯方式无须布线、组网灵活、易升级，同时无线通信设备可以在网络覆盖范围内随意移动和重新组网，相对有线通信方式具有明显的优势。因此，通过无线通信技术实现数据传输是解决温室环境测控系统通信问题的有效方法；目前，用于温室监控系统的无线通信方式有基于蓝牙和ZigBee协议的短距离无线通信方式，和基于GPRS、GSM的远距离无线通信方式。该项目将展开无线通信技术在温室监控系统中应用的初步探索研究。本专利技术与现有技术相比较，本专利技术的实施效果如下：本专利技术所述一种能够改善及优化温室内部环境的集成系统，控制模式的成本低、可靠性高；对多要素环境控制方式的研究；加强无线通信技术在温室监控系统中的研究和应用。附图说明图1为本专利技术结构示意图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步的描述，但本专利技术不仅限于这些实例，在为脱离本专利技术宗旨的前提下，所为任何改进均落在本专利技术的保护范围之内。如图所示，本专利技术所述的一种能够改善及优化温室内部环境的集成系统，包括上位控制机、数据采集装置、数据处理装置和执行机构，所述的上位控制机与数据处理装置连接，所述的数据处理装置分别与数据采集装置和执行机构连接，所述的上位控制机包括有显示机构、打印机构、监控机构和历史数据查询机构，所述的数据采集装置包括温度传感器、湿度传感器、光照度传感器和二氧化碳传感器，所述的数据处理装置包括下位控制机、A/D转换电路和驱动电路，所述的执行机构包括继电器接触控器控制、温度控制装置、遮阳装置、通风装置、二氧化碳控制装置和灌溉装置；所述的上位控制机还连接有通信装置；所述的通信装置包括有线通信装置和无线通信装置；所述的有线通信装置包括CAN总线或RS-485；所述的无线通信装置ZigBee或GSM短信息或Internet或蓝牙。系统包含4个部分，即温室环境数据的采集、数据处理、执行机构、上机位和下机位之间的通信。温室环境数据的采集主要是完成前端温室、湿度、光照度、CO2浓度、土壤水分以及营养液成分（PH值、电导、氮、磷、钾、钙）含量的信息采集，它主要是由各种传感器与变送器组成；数据处理是整个监控系统的核心，其他设备的控制、数据的整合、数据的转存等都是在该模块下完成，主要包括：对采集数据进行A/D转换、下机位（单片机、PLC等）、驱动电路等；执行机构主要是根据上机位的信息指令进行工作，包括：双向天窗角度开闭驱动，防虫网驱动，通风机，喷灌、滴灌控制，营养液自动配制和废弃液、节能加温控制等；通信是指上机位与下机位间的通信，它包括下机位将处理后的数据传输给上机位进行监控和管理以及上机位根据收集到的数据进行命令的发布。目前，用于温室通信有有线和无线2种方式，其中有线方式包括：CAN总线、RS等；无线方式包括蓝牙、Intemet、GSM短消息、ZigBee等。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种能够改善及优化温室内部环境的集成系统，其特征在于：包括上位控制机、数据采集装置、数据处理装置和执行机构，所述的上位控制机与数据处理装置连接，所述的数据处理装置分别与数据采集装置和执行机构连接，所述的上位控制机包括有显示机构、打印机构、监控机构和历史数据查询机构，所述的数据采集装置包括温度传感器、湿度传感器、光照度传感器和二氧化碳传感器，所述的数据处理装置包括下位控制机、A/D转换电路和驱动电路，所述的执行机构包括继电器接触控器控制、温度控制装置、遮阳装置、通风装置、二氧化碳控制装置和灌溉装置。

【技术特征摘要】
1.一种能够改善及优化温室内部环境的集成系统，其特征在于：包括上位控制机、数据采集装置、数据处理装置和执行机构，所述的上位控制机与数据处理装置连接，所述的数据处理装置分别与数据采集装置和执行机构连接，所述的上位控制机包括有显示机构、打印机构、监控机构和历史数据查询机构，所述的数据采集装置包括温度传感器、湿度传感器、光照度传感器和二氧化碳传感器，所述的数据处理装置包括下位控制机、A/D转换电路和驱动电路，所述的执行机构包括继电器接触控器控制、温度控制装置、遮阳装置、通风装置、二氧化碳控制装置和灌溉装置。...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶见青，黄国用，黄明，孙伟，黄厚帮，
申请(专利权)人：合肥市日之丰农业发展有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34