專利名稱：溫室計算機智能控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種溫室計算機控制系統(tǒng)。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取以下設(shè)計方案一種溫室計算機控制系統(tǒng)，由一個以上的分立控制單元構(gòu)成；所述的分立控制單元包括一組置于溫室室內(nèi)/外的傳感器，一輸入采集模塊單元，一控制核心部件CPU單元，一輸出采集模塊單元；各傳感器的輸出通過信號傳輸線接輸入采集模塊的輸入端，該輸入采集模塊的輸出信號給控制核心部件CPU，經(jīng)控制核心部件CPU的運算、分析，通過輸出采集模塊輸出控制信號給控制溫室的執(zhí)行機構(gòu)。
所述的溫室執(zhí)行機構(gòu)為用于驅(qū)動遮陽的外遮陽電機、驅(qū)動濕簾窗的工作電機、換氣用風(fēng)機全體或部分組合；所述的一組置于溫室室內(nèi)、室外的傳感器為用于探測溫/濕度的溫/濕度傳感器及光照、雨量、風(fēng)向、風(fēng)速的傳感裝置之一或它們的全體/部分組合。
所述的一個以上的分立控制單元的輸出通過通訊總線共接中央計算機控制系統(tǒng)的輸入端口，由中央計算機實施控制。
本實用新型的優(yōu)點是具有功能強、可靠性高、人機界面直觀、易于掌握等優(yōu)點，能自動定時采集所需信號，可按不同作物要求并考慮各環(huán)境因子之間的相互關(guān)系進行自動調(diào)節(jié)與控制。
如


圖1所示，本實用新型一個分立控制單元結(jié)構(gòu)包括一置于溫室室內(nèi)/外的傳感器1；一輸入采集模塊單元2；一控制核心部件CPU單元4；一輸出采集模塊單元3；傳感器1的輸出通過信號傳輸線接輸入采集模塊2(型號為EM231)的輸入端，該輸入采集模塊的輸出信號給控制核心部件CPU4(型號為S7-200)，經(jīng)控制核心部件CPU的運算、分析，通過輸出采集模塊3(型號為EM222)輸出控制信號給控制溫室的執(zhí)行機構(gòu)J1(控制頂開窗的電機繼電器)、J5(控制外遮陽電機繼電器)、聲光報警器5。
本實施例中，上述的傳感器1為置于室內(nèi)的溫濕度傳感器(傳感器型號為VAISALA)采用的溫室的執(zhí)行機構(gòu)為頂開窗電機、外遮陽電機、聲光報警器。
為配合對多個參數(shù)測定、監(jiān)控，亦可同時使用室外氣象站設(shè)置的溫度、光照、雨量、風(fēng)向、風(fēng)速等傳感器，同時通過室外氣象站檢測模塊檢測室外各傳感器信號，并通過信號傳輸線輸入到控制核心部件CPU4中。
上述的溫室執(zhí)行機構(gòu)亦可為用于驅(qū)動遮陽的外遮陽電機、驅(qū)動濕簾窗的工作電機、換氣用風(fēng)機全體或部分組合；上述的一組置于溫室室內(nèi)、室外的傳感器亦可為用于探測溫/濕度的溫/濕度傳感器及光照、雨量、風(fēng)向、風(fēng)速的傳感裝置全體或部分組合。
本實用新型溫室的總控制系統(tǒng)由中心計算機(Intel Pentium 4 256M RDRAMPC機)和相關(guān)的軟件程序?qū)崿F(xiàn)，1臺上位機與多個下分立控制單元實現(xiàn)主從式通訊，對多個溫室進行監(jiān)測、管理和控制，中心計算機和下分立控制單元之間采用RS485總線連接，可以根據(jù)情況隨時進行系統(tǒng)的調(diào)整和擴展。各分立控制單元對溫度，濕度，光照和風(fēng)速，風(fēng)向，雨量，照度等氣象環(huán)境因子進行監(jiān)測并對溫室設(shè)備進行控制，其兩部分功能如下1、PC機對整個系統(tǒng)進行配置，對下分立控制單元的控制參數(shù)進行設(shè)定，讀取測量的數(shù)據(jù)，存儲，顯示打印等操作；2、下分立控制單元(每一個下分立控制單元控制一個溫室)具有數(shù)據(jù)采集和控制功能，可以獨立于PC機工作。如果PC機沒有開機，下分立控制單元也可自動進行數(shù)據(jù)采集和控制，并將測試數(shù)據(jù)存入內(nèi)部的大容量存儲器中，等PC機開機后再將其傳入PC機數(shù)據(jù)庫中。
其工作原理及過程首先通過傳感器及輸入采集模塊采集室內(nèi)平均溫度、濕度，并通過信號傳輸線傳送到溫室控制器(即CPU單元4)；同時通過室外氣象站檢測模塊檢測室外各傳感器信號(如溫度、光照、雨量、風(fēng)向、風(fēng)速等)，并通過信號傳輸線亦輸入到溫室控制儀；溫室控制器再通過軟件程序?qū)Σ杉K采集的各數(shù)據(jù)進行運算、分析，從而確定是否達到運行各設(shè)備(如外遮陽、濕簾窗等執(zhí)行機構(gòu))，以便控制溫室內(nèi)的溫濕度等，使之達到作物的生長環(huán)境要求。
通過計算機操作系統(tǒng)軟件可輸入每個設(shè)備運行的條件(如溫度、濕度、光照度等)，既對每一個設(shè)備的開啟條件進行獨立控制。同時，以動畫的形式在計算機軟件屏幕上顯示每個設(shè)備的運行狀況。除次之外，計算機操作系統(tǒng)軟件還具有數(shù)據(jù)查詢、溫室報警等各軟件包。
各軟件包如下系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定軟件包對于溫度、濕度等參數(shù)，除需要進行監(jiān)測外，還需要根據(jù)作物生長的需要，對作物生長的各項參數(shù)的范圍進行設(shè)定，包括季節(jié)控制策略的選擇，各氣象因子的上/下限等，并將這些設(shè)定寫入數(shù)據(jù)庫，然后通過通訊總線將這些設(shè)定參數(shù)從計算機傳送到單片機地數(shù)據(jù)寄存器中，然后根據(jù)這些參數(shù)對溫室內(nèi)/外窗、濕簾、風(fēng)機、內(nèi)/外遮陽等設(shè)備進行開關(guān)調(diào)節(jié)，例如當(dāng)溫度超過設(shè)定溫度的上限時，就需要打開風(fēng)機、窗戶等設(shè)備使室內(nèi)外的空氣流通達到降溫的效果。
智能決策軟件包該模塊根據(jù)實測數(shù)據(jù)，采用人工智能的方法，在溫室控制專家系統(tǒng)的幫助下，自動設(shè)定下位機中某些重要控制參數(shù)。該模塊實際上是一個溫室控制專家系統(tǒng)，它對溫室參數(shù)設(shè)定提供最科學(xué)和有效的幫助。
數(shù)據(jù)處理軟件包為適應(yīng)農(nóng)作物的生長，溫室內(nèi)的溫度、濕度等參數(shù)的值不僅是需要及時了解和掌握，而且為了總結(jié)作物生長的規(guī)律和對各項參數(shù)的要求，例如在多少度的溫度范圍內(nèi)作物才能良好的生長，又需要記錄和察看一段時間內(nèi)的最低值、最高值和過去某一點上的值，所以在我們的系統(tǒng)中，我們利用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫，能夠給出實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)的表格顯示，以及它們的實時趨勢曲線和歷史趨勢曲線，保證用戶可以實時察看各項參數(shù)的當(dāng)前值及趨勢曲線，而且可以察看到幾天內(nèi)，甚至是一個月內(nèi)各項參數(shù)的變化曲線，在此時段的最高值和最低值，某一時點上的溫度、濕度、光照等環(huán)境因子的當(dāng)前值。該模塊可由用戶自由設(shè)定需要數(shù)據(jù)存儲的溫室及存儲各氣象因子的時間間隔。
數(shù)據(jù)庫管理軟件包該模塊負(fù)責(zé)設(shè)定參數(shù)以及各氣象因子的記錄、查詢和維護。
手動控制軟件包該模塊在“手動”狀態(tài)下可以在PC機中直接點擊“人工控制”畫面上的各個設(shè)備的“開”“關(guān)”等模擬開關(guān)對各個設(shè)備進行控制。
噴灌控制軟件包噴灌模塊根據(jù)用戶設(shè)定的日期和時間間隔自動進行噴灌。
本實用新型溫室計算機控制系統(tǒng)通過配制的軟件，能自動定時采集所需信號，采集時間間隔可以調(diào)整，具有良好的上下限報警、太高和太低傳感器讀數(shù)形式、壞掉報警等報警功能和資料記錄功能，記錄方式可以用表格形式，同時又可以用曲線形式來表示，可提供全方位的氣候及灌溉系統(tǒng)的控制，強大的軟件支撐使這套系統(tǒng)能與溫室特有的設(shè)備配套。
權(quán)利要求1.一種溫室計算機控制系統(tǒng)，其特征在于其由一個以上的分立控制單元構(gòu)成；所述的分立控制單元包括一組置于溫室室內(nèi)/外的傳感器，一輸入采集模塊單元，一控制核心部件CPU單元，一輸出采集模塊單元；各傳感器的輸出通過信號傳輸線接輸入采集模塊的輸入端，該輸入采集模塊的輸出信號給控制核心部件CPU，經(jīng)控制核心部件CPU的運算、分析，通過輸出采集模塊輸出控制信號給控制溫室的執(zhí)行機構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫室計算機控制系統(tǒng)，其特征在于所述的一個以上的分立控制單元的輸出通過通訊總線共接中央計算機控制系統(tǒng)的輸入端口，由中央計算機實施控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫室計算機控制系統(tǒng)，其特征在于所述的溫室執(zhí)行機構(gòu)為外遮陽電機。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫室計算機控制系統(tǒng)，其特征在于所述的溫室執(zhí)行機構(gòu)為驅(qū)動濕簾窗的工作電機。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫室計算機控制系統(tǒng)，其特征在于所述的溫室執(zhí)行機構(gòu)為風(fēng)機。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫室計算機控制系統(tǒng)，其特征在于所述的溫室執(zhí)行機構(gòu)為外遮陽電機、驅(qū)動濕簾窗的工作電機、風(fēng)機全體或部分組合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫室計算機控制系統(tǒng)，其特征在于所述的一組置于溫室室內(nèi)、室外的傳感器為用于探測溫/濕度的溫/濕度傳感器及光照、雨量、風(fēng)向、風(fēng)速的傳感裝置之一或它們的全體/部分組合。
專利摘要本實用新型公開了一種溫室計算機控制系統(tǒng)，由一個以上的分立控制單元構(gòu)成，包括一組置于溫室室內(nèi)/外的傳感器，一輸入采集模塊單元，一控制核心部件CPU單元，一輸出采集模塊單元；各傳感器的輸出通過信號傳輸線接輸入采集模塊的輸入端，該輸入采集模塊的輸出信號給控制核心部件CPU，經(jīng)控制核心部件CPU的運算、分析，通過輸出采集模塊輸出控制信號給控制溫室的執(zhí)行機構(gòu)。所述的一個以上的分立控制單元的輸出通過通訊總線共接中央計算機控制系統(tǒng)的輸入端口，由中央計算機實施控制。其具有功能強、可靠性高、人機界面直觀、易于掌握等優(yōu)點，能自動定時采集所需信號，可按不同作物要求并考慮各環(huán)境因子之間的相互關(guān)系進行自動調(diào)節(jié)與控制。
文檔編號A01G9/26GK2585550SQ0229279
公開日2003年11月12日 申請日期2002年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月31日
發(fā)明者張曉文, 楊仁權(quán), 吳建紅, 周增產(chǎn), 周偉光, 羅俊峰 申請人:北京市農(nóng)業(yè)機械研究所