智能高效温室农业生产自动控制系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种智能高效温室农业生产自动控制系统，包括中央处理模块及与其相连的检测模块、键盘输入模块、显示模块、通讯模块和执行模块，检测模块包括设于大棚内的温度传感器、湿度传感器、光照传感器、二氧化碳浓度传感器、氧气浓度传感器和沉淀池水量传感器以及设于大棚外的风速传感器、雨雪传感器和棚外温、湿度传感器，执行模块包括降温单元、升温单元、通风单元、补光单元及深井泵，通讯模块通过通讯电缆和远离大棚的上位机相连。本实用新型专利技术能对大棚内生长环境进行实时检测，植物所需的水分、其他养分及生长环境都实行智能化供给和调控，使动植物能够在一个理想的环境中高效、快速、高营养地生长，降低人工成本，提高产出效率。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及农业生产自动化领域，尤其涉及一种能对温室大棚内的动植物生 长环境、生长条件进行智能化、集成化、自动化调控，使动植物能高效、快速、高营养地生长 的智能高效温室农业生产自动控制系统。
技术介绍
自古以来，农业生产就有“靠天吃饭”这种残酷的事实存在，那是因为传统农业生 产方式对自然环境的过度依赖而又无奈的结果。虽然，后来出现了塑料大棚，但这种农业大 棚的保温效果不好，对温度的控制仍然受自然环境的影响，补水、施肥、调温也仍然依靠人 工操作，劳动强度大，效率低。由于大棚通风设施不完善，大棚里面的空气不能满足动植物 生长所需的理想比例。在夜晚的时候不能提供光照，故而不能缩短动植物的生长周期，进而 影响作物的产量和效率，土地也得不到高效率的利用。而且目前的农业大棚一般都没有温 度、湿度、光照度、二氧化碳浓度、氧气浓度及动植物生长所需的养分等生长要素的检测装 置，全凭人为的感知及经验进行判断，极为不准确，不能有效地调控大棚的环境，对作物的 生长控制相当有限。
技术实现思路
本技术主要解决传统农业大棚仍然受自然环境的影响，调温效果不理想，通 风设施不完善，不能调控光照度，大棚内的空气不能满足动植物生长所需的理想比例，不能 缩短动植物的生长周期，进而影响作物的产量和效率，而且没有动植物生长所需要素的检 测装置，全凭人为的感知及经验进行判断，极为不准确，不能有效地调控大棚的环境，对作 物的生长控制相当有限的技术问题；提供一种能对大棚内动植物生长所需要素进行实时检 测，智能化、自动化地调控大棚内的温度、湿度、光照度、空气、水份等动植物生长所需的生 长环境、生长条件，把普通的大棚改造成四季如春的恒温农业棚，不受季节的限制，优化了 生态环境，使动植物能快速生长，提高产出效率的智能高效温室农业生产自动控制系统。本技术同时解决传统农业大棚对作物的补水、施肥、调温仍然依靠人工操作， 劳动强度大，效率低的技术问题；提供一种对作物的补水、施肥、调温等都通过由计算机智 能控制的机电设备自动完成，省时省力，有效减少了劳动力的配备，降低劳动强度，提高生 产效率的智能高效温室农业生产自动控制系统。本技术的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的本技术包 括中央处理模块及与中央处理模块相连的检测模块、键盘输入模块、显示模块和执行模块， 所述的检测模块包括设于大棚内的若干温度传感器、湿度传感器、光照传感器、二氧化碳浓 度传感器、氧气浓度传感器和沉淀池水量传感器，所述的执行模块包括降温单元、升温单 元、通风单元、补光单元及深井泵。本技术的检测模块完成对温度、湿度、光照度、二氧 化碳浓度、氧气浓度、水份等动植物生长要素的检测，检测到的数据送中央处理模块，中央 处理模块经内部程序处理，一方面发出控制信号给执行模块进行降温、升温、通风、补光、灌溉等操作，另一方面相关数据送显示模块显示。实现大棚内生长环境、生长条件的智能化控 制，便于工作人员做出准确的判断和操作。其中，传感器的数量和种类，可以根据实际需要 增加或减少。它们立体分布于大棚内的不同区域，构成一个立体的检测系统，为中央处理模 块提供数据依据。作为优选，所述的降温单元包括设于大棚内的S型循环水管和钢结构循环水管，S 型循环水管上连接有S型循环水管水泵，钢结构循环水管上连接有钢结构循环水管水泵，S 型循环水管水泵、钢结构循环水管水泵均通过管路和所述的深井泵相连。S型循环水管和钢 结构循环水管构成大棚内的热交换管道系统，通过启动S型循环水管水泵、钢结构循环水 管水泵及深井泵，使这些管道内流动着从深井中打上来的深井水，再与大棚内的空气接触， 完成热交换，实现降温功能。S型循环水管系统和钢结构循环水管系统既可独立运行，也可 协作运行，充分利用大棚周围现有的水资源、地热资源，让它们在本系统的控制下得到循环 高效利用。作为优选，所述的降温单元包括设于大棚顶部的喷淋管道，喷淋管道上连接有高 压水泵，高压水泵通过管路和所述的深井泵相连。通过深井泵将低温的深井水抽上来，通过 高压水泵，把水加压后通过屋顶的喷淋管道喷射出来，形成水雾，喷洒在大棚屋顶表面，形 成水幕，完成热交换，实现降温。大棚内也可装上这种喷射管道，喷出来的水雾与大棚内的 热空气充分混合、搅拌，从而带走空气中的热量，达到降温的目的。作为优选，所述的升温单元包括电加热器，电加热器的供电线路和继电器Jl的常 开端相连，继电器Jl的驱动端和所述的中央处理模块的输出端相连。当温度传感器检测到 棚内温度不够时，中央处理模块会输出信号驱动连在电加热器供电线路上的继电器J1，使 其常开端吸合，则电加热器通电，开始加热，达到升温的目的。作为优选，所述的升温单元包括设于大棚内的空化机，空化机通过管路和所述的 深井泵相连。利用地下水冬天温暖的特性，由深井泵抽上来温暖的水，送给空化机，空化机 因其独特的结构，可以把大分子水打碎成小分子水，同时给水增加了热量，并且避免了大分 子水容易形成水垢的缺点，从而实现对大棚的升温控制，以提供动植物所需的热量。作为优选，所述的通风单元包括设于大棚上的电动天窗，电动天窗上设有天窗传 感器，天窗传感器和所述的中央处理模块的输入端相连，中央处理模块的输出端和电动天 窗的控制电机相连。天窗传感器检测天窗的开闭状态，中央处理模块根据接收到的大棚内 的温度值、二氧化碳浓度值和氧气浓度值，进行分析、处理，判断为不够通风时会输出控制 信号给电动天窗的控制电机，打开天窗进行通风。作为优选，所述的通风单元包括设于大棚上的水暖风机，水暖风机的风叶电机和 所述的中央处理模块的输出端相连，水暖风机的供水泵通过管路和所述的深井泵相连。中 央处理模块发现大棚不够通风时还会输出控制信号给水暖风机的风叶电机，完成大棚的通 风、换气操作。当需要时可启动深井泵及水暖风机的供水泵，对大棚进行补水或升温，确保 动植物生长发育的基本自然条件得以科学有效保障。作为优选，所述的补光单元包括设于大棚内的若干红光LED和蓝光LED，红光LED 和蓝光LED分别通过继电器和所述的中央处理模块相连。针对农作物的生长特性，专门设 计了在夜间进行补光控制的补光单元。根据农作物的生长发育只对红光、蓝光敏感的特性， 采用了特定波长的红光LED和蓝光LED作为光源来为蔬菜、花果提供光照，让它得以夜以继日的生长，这是传统农业无法达到的独特优点。同时，LED灯具有发光效率高、节能等优点。作为优选，所述的中央处理模块上还连接有通讯模块，所述的通讯模块通过通讯 电缆和远离大棚的上位机相连。通讯模块可采用RS232或RS485通讯接口电路，能够使本 系统与上位机建立双向通讯，通过各传感器采集到的各种实时数据可以传到上位机，并且 上位机的指令也可以传递到本系统。上位机可选用优质工控电脑，通过专用的应用程序完 成人机交换界面和通讯功能。作为优选，所述的检测模块包括设于大棚外的风速传感器、雨雪传感器及棚外温 度传感器、棚外湿度传感器。本技术还辅助有一个大棚外的传感器系统，通过风速传感 器、雨雪传感器、棚外温度传感器、棚外湿度传感器等对棚外的风速、雨水、温度、湿度等气 候条件进行检测，并把信息显示在本地显示屏上和上位机显示屏上，告知工作人员，根据天 气的变化，做出相应的防本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能高效温室农业生产自动控制系统，其特征在于包括中央处理模块（１）及与中央处理模块（１）相连的检测模块（２）、键盘输入模块（３）、显示模块（４）和执行模块（５），所述的检测模块（２）包括设于大棚内的若干温度传感器（２１）、湿度传感器（２２）、光照传感器（２３）、二氧化碳浓度传感器（２４）、氧气浓度传感器（２５）和沉淀池水量传感器（２６），所述的执行模块（５）包括降温单元、升温单元、通风单元、补光单元及深井泵（５１）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：熊圣友，
申请(专利权)人：宁波金太阳光伏科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：33[中国|浙江]