智能温室大棚监测系统解决方案设计

智能温室大棚监测系统解决方案设计

一、温室大棚监测系统概述

随着国民经济的迅速发展，现代农业得到了长足的进步，温室工程已成为高效农业的一个重要组成部分。计算机自动控制的智能温室自问世以来，已成为现代农业发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，人为控制作物生长的环境条件，使作物生长不受自然气候的影响，做到常年工厂化，进行高效率，高产值和高效益的生产。温室大棚环境监控系统是用通用组态软件结合自动化设备在现代农业上的一个典型应用，该系统很好地完成了温室大棚环境监控的各项需求，为此类需求呈现了一个成熟的方案。

二、温室大棚监测系统功能叙述

温室环境包括非常广泛的内容，但通常所说的温室环境主要指空气与土壤的温湿度、光照、CO2浓度等。计算机通过各种传感器接收各类环境因素信息，通过逻辑运算和判断控制相应温室设备运作以调节温室环境。输出和打印设备可帮助种植者作全面细致的数据分析，保存历史数据。本系统主要具备以下几部分功能：

2.1综合环境控制

采用计算机实现环境参数比较分析，四季连续工况调控系统。，比例调节环境温度、湿度与通风。CO2 发生装置按需比例调节环境CO2浓度，夏季室外屋顶喷淋，在保证室内光照强度的前提下，组合调节环境温度与通风，达到强制降低环境温度的效果。通过计算机对温室各电动执行器进行整体调节，自动调控到作物生长所需求的温、湿、光、水、气等条件，另外通过臭氧消毒净化器对温室进行消毒。

2.2肥水灌溉控制

采用计算机肥水灌溉运筹系统。根据作物区的需要，对水培区的营养液成分，PH和EC值进行综合调控。对基培和土培区主要是根据作物生产需要，设定基质、土壤的水势值，自动调节滴灌、喷灌系统的灌溉时间和次数。

2.3紧急状态处理

采用计算机实测环境参数、状态极限值反馈报警保护系统。根据作物的各项参数设定温室环境的极限值和作物生长环境参数极限值报警保护系统，提高了整

个系统安全性。

2.4信息处理

采用计算机集散控制信息管理系统。信息处理由中心控制计算机完成。主机通过局部数字通讯网络与现场控制机相连，实现远动双向控制及全系统集中数据处理。其功能包括运行实时参数执行器模拟状态显示，历史数据存储、检索，数据平均值报表、曲线显示与打印。

2.5温室的环境参数指标（不同的作物参数不同）

三、方案应用设计

针对本系统所涉及的两栋温室，根据栽培的作物和所处的环境，具体参数如下：

1. 葡萄温室

a、在冬季休眠期约90多天需保持温室内温度为5℃。休眠期以后白天需控制温室内温度为25-30℃，夜间需控制在15-18℃。

b、湿度需保持在50-75%不能超过95%。

c、光照强度应保持在45000-55000勒克斯

d、二氧化碳浓度在上午日出后到10点左右保持在1000PPM左右。

e、PH值保持在7-7.5。

f、EC值离子总浓度保持在1‰-2‰，随时进行调整。

2. 黄瓜、番茄温室：

a、在苗期需保持温室内温度在13-15℃，定植后白天上午应保持在25-28℃，下午应保持在20-25℃，夜间应保持在15-18℃。

b、湿度黄瓜在白天保持在70-75%，夜间保持在85-90%；番茄白天保持在65-75%，夜间保持在75-85%。

c、光照强度番茄应保持在50000勒克斯左右，保证12个小时光照；黄瓜应保持在40000勒克斯左右，保证8-10小时光照。

d、二氧化碳浓度在上午日出后到10点左右保持在1000PPM左右。

e、PH值保持在6.5-7.5。

f、EC值离子总浓度保持在1‰-2‰，随时进行调整。

黄瓜和番茄在冬季早春即11月中旬至下年2月上旬期间比较关键。

以上参数在监控软件中进行编写，环境参数超出设定范围时进行相应调节同时产生报警提醒值班人员注意。

四、功能与使用说明

(1)农业大棚的温室大棚监测系统上装有液晶屏，可在线实时采集和记录监测点位的温度、湿度、烟雾、光照等各项环境参数情况。当该系统接通电源时，液晶屏上会显示三个大棚内的各项环境参数。

(2)可以通过按键可以切换液晶屏上显示的内容。

(3)上位机能够存储大棚的历史数据信息。

(4)单片机与单片机之间的多机通信：通过主机(单片机)可以看到另外两个大棚的温度，湿度，光照强度，有无人，有无烟雾等信息。方便用户对所有大棚的信息。方便用户对所有大棚的信息查看。

(5)控制中心软件采用C#编写的上位机图形界面，实现上位机终端与单片机之间的通信。通过上位机终端实时显示系统检测的温度、湿度、光照、烟雾等变化，统计温度、湿度、光照等环境数据的历史数据。

(6)当上位机显示的温度、湿度、光照超过所定限值时，上传报警信息并进行本地及远程监测，且单片机系统中蜂鸣器也会开始报警，同时小灯不停的闪亮。

三、系统设计

3.1 系统硬件和软件选择

设计系统的关键是硬件和软件的稳定性，根据实际的应用经验和比较选用以下配置。

硬件配置：研祥工业计算机P4 2.0G/256M/40G/20英寸彩显；

西门子PLC S7-200；

软件配置：系统WINDOWS 2000；组态软件6.1网络版。

3.2 软件设计方案

实现智能化温室控制的关键在于

1）如何根据不同的作物或相同作物的不同生长阶段设计不同的控制方案和参数。

2）实时参数的检测和数据网络化。

3.2.1配方管理模块实现了参数的批量控制

根据不同的作物或相同作物的不同生长阶段，设计出不同的配方。软件提供了简单方便的组态和操作功能，将需要修改的参数首先定义为变量，这样，操作人员可以通过操作画面，进行方便修改。

详细表达式如下：