一種大棚自動化控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種大棚自動化控制系統(tǒng)，包括控制器，所述控制器的輸入端與溫度傳感器、濕度傳感器、亮度傳感器、CO2濃度傳感器相連；所述控制器的輸出端與空調(diào)、灑水裝置、照明裝置、通風(fēng)裝置；本實用新型的優(yōu)點在于：能夠根據(jù)農(nóng)作物的生長條件，自動化控制大棚內(nèi)的溫度、濕度、灌溉施肥等各種環(huán)境因素，不受季節(jié)影響，提高農(nóng)作物產(chǎn)量，結(jié)簡單，成本低、投資少、見效快、易于在廣大農(nóng)村不同地理環(huán)境下推廣。
【專利說明】一種大棚自動化控制系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種自動化控制系統(tǒng)，具體地說是一種大棚自動化控制系統(tǒng)，屬于自動化控制系統(tǒng)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的高低，是當(dāng)今世界各國綜合國力的重要標(biāo)志之一，在許多發(fā)達國家都根據(jù)本國的國情開發(fā)具有鮮明特色的農(nóng)業(yè)高新技術(shù)，近年來運用現(xiàn)代高新科學(xué)技術(shù)致力于智能溫室自動化技術(shù)與開發(fā)已取得了突飛猛進的發(fā)展。如荷蘭的智能溫室大棚和計算機管理系統(tǒng)，智能溫室大棚為大面積玻璃廠房，農(nóng)作物的整個生產(chǎn)過程全部實現(xiàn)計算機控制，一個大棚的造價約300-600萬美元。而現(xiàn)在農(nóng)民建一個普通塑料大棚只需幾千人民幣。因而，其推廣應(yīng)用存在著占地面積大、設(shè)備投資大、生產(chǎn)成本高、不能小規(guī)模因地致宜推廣等問題。然而，傳統(tǒng)的大棚一般主要由一個大的塑料棚和支架組成，受環(huán)境影響較大，農(nóng)作物仍然需要根據(jù)季節(jié)來種植，局限了農(nóng)業(yè)種植的種類和時間，且棚內(nèi)的溫度、濕度、灑水等均是通過人工控制的，自動化水平低，產(chǎn)量低。名稱為“一種溫室大棚自動化控制系統(tǒng)”申請?zhí)枮椤癈N201220299473.2”的中國實用新型專利公開了一種本實用新型提供一種溫室大棚自動化控制系統(tǒng)，計算機監(jiān)控系統(tǒng)分別與自然通風(fēng)系統(tǒng)、內(nèi)遮陽系統(tǒng)、外遮陽系統(tǒng)、濕簾風(fēng)機降溫系統(tǒng)、滴灌施肥系統(tǒng)、苗床移動系統(tǒng)、加溫系統(tǒng)、補光系統(tǒng)、傳感器信息接收系統(tǒng)、聲光報警系統(tǒng)連接。用戶將作物生長所需求的數(shù)據(jù)及控制參數(shù)輸入計算機，計算機監(jiān)控系統(tǒng)即可通過傳感器信息接收系統(tǒng)實時采集溫室大棚內(nèi)溫度、濕度、光照、土壤溫度、二氧化碳濃度等環(huán)境參數(shù)，并根據(jù)種植作物需要控制相關(guān)的功能系統(tǒng)，實現(xiàn)加溫、降溫通風(fēng)、補光等功能，為作物生長提供良好的環(huán)境。然而，該系統(tǒng)的自動化程度較低，雖然能夠在一定程度上實現(xiàn)各種環(huán)境參數(shù)的控制，但是，缺少相應(yīng)的監(jiān)控系統(tǒng)，不能對大棚內(nèi)的信息進行隨時隨地的遠程監(jiān)控。
實用新型內(nèi)容
[0003]為了解決上述問題，本實用新型設(shè)計了一種大棚自動化控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)農(nóng)作物的生長條件，自動化控制大棚內(nèi)的溫度、濕度、灌溉施肥等各種環(huán)境因素，不受季節(jié)影響，提高農(nóng)作物產(chǎn)量，結(jié)簡單，成本低、投資少、見效快、易于在廣大農(nóng)村不同地理環(huán)境下推廣。
[0004]本實用新型的技術(shù)方案為:
[0005]一種大棚自動化控制系統(tǒng)，包括控制器，所述控制器的輸入端與溫度傳感器、濕度傳感器、亮度傳感器、C02濃度傳感器相連；所述控制器的輸出端與空調(diào)、灑水裝置、照明裝置、通風(fēng)裝置；
[0006]溫度傳感器、濕度傳感器、亮度傳感器、C02濃度傳感器采集大棚內(nèi)的環(huán)境數(shù)據(jù)，例如亮度傳感器用于感應(yīng)大棚周圍的亮度，并將數(shù)據(jù)傳送至控制器，控制器接收數(shù)據(jù)后，對其進行分析處理，并作出相應(yīng)的控制:若溫度傳感器采集的數(shù)據(jù)值過低或過高，則啟動空調(diào)，對大棚內(nèi)溫度進行控制，直到達到設(shè)定溫度值；若濕度傳感器采集的數(shù)據(jù)過低，則控制器啟動灑水裝置，提高大棚內(nèi)的濕度；若亮度傳感器采集的數(shù)據(jù)值過低，則控制器啟動照明裝置；若C02濃度傳感器采集的數(shù)據(jù)值過低或過高，則啟動通風(fēng)裝置，對大棚內(nèi)C02濃度進行控制，直到達到設(shè)定濃度值。
[0007]進一步地，所述控制器的輸出端還連接有報警裝置，當(dāng)傳感器的任一檢測數(shù)值超出設(shè)定范圍值一定時間時，例如3-5小時，則由控制器啟動報警裝置進行報警。而如果檢測數(shù)值超出的設(shè)定范圍值的時間較短，這樣并不會影響作物的生長，由自身的控制器通過自身的調(diào)控裝置即可使環(huán)境條件達到設(shè)定的范圍內(nèi)，從而避免了虛報現(xiàn)象的發(fā)生；只有當(dāng)檢測數(shù)值超出設(shè)定范圍值的時間較長，影響到了作物的生長時，啟動警報裝置進行報警，再由人工進行環(huán)境條件的調(diào)控，避免作物的生長受到影響。
[0008]進一步地，所述照明裝置為若干水平設(shè)置的LED燈管組，每組垂直設(shè)置有若干個LED燈管，所述LED燈管組陣列設(shè)置在的相鄰大棚作物種植池之間，實現(xiàn)對種植池內(nèi)作物進行定向分層照明。由于LED燈低功耗、輻射小、發(fā)熱量少，可接近作物照明，不造成作物灼傷。同時，LED燈作為補充光源，防水防潮，分置在作物株間進行定向分層照明，減少漏光損失，提高光效。而且低壓安全，操作簡便，壽命長，勞動強度低，固態(tài)不易碎，在植物生長期間無需維護與維修。
[0009]進一步地，所述控制器與電機電相接，所述電機與水泵電連接，所述水泵的入水口通過管道與水池或營養(yǎng)液池相連，所述水泵的出水口通過管道與種植池相連，使用時，根據(jù)所種植作物的特點和種植季節(jié)的情況在控制器上設(shè)置營養(yǎng)液的泵送時間程序，由其控制水泵24小時內(nèi)開機次數(shù)和開機時間，實現(xiàn)定時、定量向種植池內(nèi)泵送水或營養(yǎng)液。所述管道上設(shè)有一雜質(zhì)過濾器。
[0010]更進一步地，所述水泵的出水口通過管道與若干滴灌口相連，所述滴灌口設(shè)置在作物根系處，對于其上部的作物根系進行滴灌，所述滴灌口處設(shè)有過濾布，用于過濾雜質(zhì)防止阻塞，所述滴灌口處還設(shè)有保水綿，用于吸水保濕，提高滴灌效率。
[0011]進一步地，所述水泵的出水口設(shè)有電磁閥，所述電磁閥與所述控制器電連接，通過控制器控制電磁閥的啟閉，從而實現(xiàn)對于滴灌的控制。所述控制器的輸入端還連接有采集土壤溫度和濕度的土壤信息采集器，土壤信息采集器將采集到的土壤含水量信息傳輸給控制器，控制器根據(jù)接收到的土壤含水量信息發(fā)出灌溉指令，控制所述電磁閥進行灌溉。所述的土壤信息采集器為土壤濕度傳感器和土壤溫度傳感器，所述的土壤濕度傳感器和土壤溫度傳感器可通過無線通訊連接方式，例如EMS無線信號傳輸方式，與所述控制器相連，進行數(shù)據(jù)傳輸。所述的土壤濕度傳感器和土壤溫度傳感器均設(shè)置在地面以下20cm、40cm和60m處，并采集地面以下土壤溫度和濕度信息。
[0012]更進一步地，所述水池或營養(yǎng)液池內(nèi)設(shè)有液位計，所述液位計的輸出端與所述控制器的輸入端控制相連，所述控制器的輸出端與供水閥門控制相連，從而控制供水閥門的開關(guān)，對水池進行供水，使水池維持一定的液位。
[0013]進一步地，上述設(shè)備均與蓄電池的輸出端電連接，通過蓄電池供電，所述蓄電池輸入端與太陽能電池板的輸出端相連，所述太陽能電池板的輸出端與繼電器的輸入端相連，所述繼電器的輸出端與所述控制器輸入端相連。采用太陽能電池板可有效地節(jié)約電能，同時不會對環(huán)境造成污染，但是遇到陰雨天，則無法正常供電，從而無法維持大棚內(nèi)部的生長環(huán)境，蓄電池可以儲存電量，陰天或雨天，由蓄電池供給電源，繼電器則對控制器等設(shè)備的起到保護的作用，一旦電壓或電流異常，繼電器則自動切斷電源，保護設(shè)備，延長設(shè)備的使用壽命，降低生產(chǎn)成本。
[0014]進一步地，所述控制器通過數(shù)據(jù)服務(wù)器與監(jiān)控終端相連通，并進行數(shù)據(jù)交換，所述控制器為可編程控制器，數(shù)據(jù)服務(wù)器將監(jiān)控終端發(fā)出的控制指令下發(fā)到可編程控制器上，可編程控制器在控制指令的驅(qū)動下，控制并根據(jù)可編程控制器的驅(qū)動指令進行工作。
[0015]更進一步地，所述可編程控制器為無線可編程控制器，該無線可編程控制器通過基站收發(fā)臺BTS與數(shù)據(jù)服務(wù)器連接通訊；所述監(jiān)控終端分為有線監(jiān)控終端和無線監(jiān)控終端兩種，所述有線監(jiān)控終端為通過網(wǎng)線與數(shù)據(jù)服務(wù)器相連接的計算機；所述無線監(jiān)控終端為通過基站收發(fā)臺BTS與數(shù)據(jù)服務(wù)器相連接的無線移動監(jiān)控端。所述監(jiān)控終端對整個控制系統(tǒng)進行運行狀態(tài)監(jiān)控，并對系統(tǒng)中的參數(shù)進行修改和設(shè)定；監(jiān)控終端和控制器通過數(shù)據(jù)服務(wù)器相互連通并進行數(shù)據(jù)信息的交換；各種傳感器檢測裝置用于檢測大棚內(nèi)的各種參數(shù)，并將其檢測數(shù)據(jù)反饋到控制器，同時通過數(shù)據(jù)服務(wù)器將其收集的數(shù)據(jù)反饋到監(jiān)控終端。
[0016]用戶將作物生長所需求的數(shù)據(jù)及控制參數(shù)輸入計算機監(jiān)控終端，計算機監(jiān)控終端通過各種傳感器檢測裝置實時采集溫室大棚內(nèi)的溫度、濕度、光照、C02濃度等環(huán)境參數(shù)，并根據(jù)種植作物的需求控制聲光報警系統(tǒng)，提供各種報警信息。
[0017]本實用新型設(shè)有各種采集環(huán)境數(shù)據(jù)的傳感器，并將采集的數(shù)據(jù)傳送至控制器，控制器對數(shù)據(jù)進行處理、分析后，做出相應(yīng)的控制，從而為農(nóng)作物提供更好地生長環(huán)境，提高了農(nóng)作物產(chǎn)量，實現(xiàn)了大棚自動化控制，提高工作效率，降低人工成本。
[0018]另外，所述控制器可以設(shè)置一個，也可以設(shè)置若干個，分別控制一個傳感器及相應(yīng)的調(diào)節(jié)設(shè)備，例如，一個控制器控制一個溫度傳感器及空調(diào)。
[0019]本實用新型的優(yōu)點在于:能夠根據(jù)農(nóng)作物的生長條件，自動化控制大棚內(nèi)的溫度、濕度、灌溉施肥等各種環(huán)境因素，不受季節(jié)影響，提高農(nóng)作物產(chǎn)量，結(jié)簡單，成本低、投資少、見效快、易于在廣大農(nóng)村不同地理環(huán)境下推廣。
[0020]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本實用新型實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0022]以下對本實用新型的優(yōu)選實施例進行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實施例僅用于說明和解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0023]實施例1
[0024]如圖1所示，一種大棚自動化控制系統(tǒng)，包括控制器，所述控制器的輸入端與溫度傳感器、濕度傳感器、亮度傳感器、C02濃度傳感器相連；所述控制器的輸出端與空調(diào)、灑水裝置、照明裝置、通風(fēng)裝置；
[0025]溫度傳感器、濕度傳感器、亮度傳感器、C02濃度傳感器采集大棚內(nèi)的環(huán)境數(shù)據(jù)，例如亮度傳感器用于感應(yīng)大棚周圍的亮度，并將數(shù)據(jù)傳送至控制器，控制器接收數(shù)據(jù)后，對其進行分析處理，并作出相應(yīng)的控制:若溫度傳感器采集的數(shù)據(jù)值過低或過高，則啟動空調(diào)，對大棚內(nèi)溫度進行控制，直到達到設(shè)定溫度值；若濕度傳感器采集的數(shù)據(jù)過低，則控制器啟動灑水裝置，提高大棚內(nèi)的濕度；若亮度傳感器采集的數(shù)據(jù)值過低，則控制器啟動照明裝置；若C02濃度傳感器采集的數(shù)據(jù)值過低或過高，則啟動通風(fēng)裝置，對大棚內(nèi)C02濃度進行控制，直到達到設(shè)定濃度值。
[0026]所述控制器的輸出端還連接有報警裝置，當(dāng)傳感器的任一檢測數(shù)值超出設(shè)定范圍值一定時間時，例如3-5小時，則由控制器啟動報警裝置進行報警。而如果檢測數(shù)值超出的設(shè)定范圍值的時間較短，這樣并不會影響作物的生長，由自身的控制器通過自身的調(diào)控裝置即可使環(huán)境條件達到設(shè)定的范圍內(nèi)，從而避免了虛報現(xiàn)象的發(fā)生；只有當(dāng)檢測數(shù)值超出設(shè)定范圍值的時間較長，影響到了作物的生長時，啟動警報裝置進行報警，再由人工進行環(huán)境條件的調(diào)控，避免作物的生長受到影響。
[0027]所述照明裝置為若干水平設(shè)置的LED燈管組，每組垂直設(shè)置有若干個LED燈管，所述LED燈管組陣列設(shè)置在的相鄰大棚作物種植池之間，實現(xiàn)對種植池內(nèi)作物進行定向分層照明。由于LED燈低功耗、輻射小、發(fā)熱量少，可接近作物照明，不造成作物灼傷。同時，LED燈作為補充光源，防水防潮，分置在作物株間進行定向分層照明，減少漏光損失，提高光效。而且低壓安全，操作簡便，壽命長，勞動強度低，固態(tài)不易碎，在植物生長期間無需維護與維修。
[0028]所述控制器與電機電相接，所述電機與水泵電連接，所述水泵的入水口通過管道與水池或營養(yǎng)液池相連，所述水泵的出水口通過管道與種植池相連，使用時，根據(jù)所種植作物的特點和種植季節(jié)的情況在控制器上設(shè)置營養(yǎng)液的泵送時間程序，由其控制水泵24小時內(nèi)開機次數(shù)和開機時間，實現(xiàn)定時、定量向種植池內(nèi)泵送水或營養(yǎng)液。所述管道上設(shè)有一雜質(zhì)過濾器。
[0029]所述水泵的出水口通過管道與若干滴灌口相連，所述滴灌口設(shè)置在作物根系處，對于其上部的作物根系進行滴灌，所述滴灌口處設(shè)有過濾布，用于過濾雜質(zhì)防止阻塞，所述滴灌口處還設(shè)有保水綿，用于吸水保濕，提高滴灌效率。
[0030]所述水泵的出水口設(shè)有電磁閥，所述電磁閥與所述控制器電連接，通過控制器控制電磁閥的啟閉，從而實現(xiàn)對于滴灌的控制。
[0031]所述控制器的輸入端還連接有采集土壤溫度和濕度的土壤信息采集器，土壤信息采集器將采集到的土壤含水量信息傳輸給控制器，控制器根據(jù)接收到的土壤含水量信息發(fā)出灌溉指令，控制水泵電磁閥進行灌溉。所述的土壤信息采集器為土壤濕度傳感器和土壤溫度傳感器，所述的土壤濕度傳感器和土壤溫度傳感器均通過無線通訊連接方式，例如EMS無線信號傳輸方式，與所述電磁閥相連，進行數(shù)據(jù)傳輸。所述的土壤濕度傳感器和土壤溫度傳感器均設(shè)置在地面以下20cm、40cm和60m處，并采集地面以下土壤溫度和濕度信息。
[0032]所述水池或營養(yǎng)液池內(nèi)設(shè)有液位計，所述液位計的輸出端與所述控制器的輸入端控制相連，所述控制器的輸出端與供水閥門控制相連，從而控制供水閥門的開關(guān)，對水池進行供水，使水池維持一定的液位。
[0033]上述設(shè)備均與蓄電池的輸出端電連接，通過蓄電池供電，所述蓄電池輸入端與太陽能電池板的輸出端相連，所述太陽能電池板的輸出端與繼電器的輸入端相連，所述繼電器的輸出端與所述控制器輸入端相連。采用太陽能電池板可有效地節(jié)約電能，同時不會對環(huán)境造成污染，但是遇到陰雨天，則無法正常供電，從而無法維持大棚內(nèi)部的生長環(huán)境，蓄電池可以儲存電量，陰天或雨天，由蓄電池供給電源，繼電器則對控制器等設(shè)備的起到保護的作用，一旦電壓或電流異常，繼電器則自動切斷電源，保護設(shè)備，延長設(shè)備的使用壽命，降低生產(chǎn)成本。
[0034]所述控制器通過數(shù)據(jù)服務(wù)器與監(jiān)控終端相連通，并進行數(shù)據(jù)交換，所述控制器為可編程控制器，數(shù)據(jù)服務(wù)器將監(jiān)控終端發(fā)出的控制指令下發(fā)到可編程控制器上，可編程控制器在控制指令的驅(qū)動下，控制并根據(jù)可編程控制器的驅(qū)動指令進行工作。
[0035]所述可編程控制器為無線可編程控制器，該無線可編程控制器通過基站收發(fā)臺BTS與數(shù)據(jù)服務(wù)器連接通訊；所述監(jiān)控終端分為有線監(jiān)控終端和無線監(jiān)控終端兩種，所述有線監(jiān)控終端為通過網(wǎng)線與數(shù)據(jù)服務(wù)器相連接的計算機；所述無線監(jiān)控終端為通過基站收發(fā)臺BTS與數(shù)據(jù)服務(wù)器相連接的無線移動監(jiān)控端。所述監(jiān)控終端對整個控制系統(tǒng)進行運行狀態(tài)監(jiān)控，并對系統(tǒng)中的參數(shù)進行修改和設(shè)定；監(jiān)控終端和控制器通過數(shù)據(jù)服務(wù)器相互連通并進行數(shù)據(jù)信息的交換；各種傳感器檢測裝置用于檢測大棚內(nèi)的各種參數(shù)，并將其檢測數(shù)據(jù)反饋到控制器，同時通過數(shù)據(jù)服務(wù)器將其收集的數(shù)據(jù)反饋到監(jiān)控終端。
[0036]用戶將作物生長所需求的數(shù)據(jù)及控制參數(shù)輸入計算機監(jiān)控終端，計算機監(jiān)控終端通過各種傳感器檢測裝置實時采集溫室大棚內(nèi)的溫度、濕度、光照、C02濃度等環(huán)境參數(shù)，并根據(jù)種植作物的需求控制聲光報警系統(tǒng)，提供各種報警信息。
[0037]控制器所使用的電子元器件市場均有銷售。水池或營養(yǎng)液池可使用塑料注塑制成，也可用塑料薄膜加工制成。
[0038]上述控制器等設(shè)備的控制電路及連接電路均為常規(guī)電路設(shè)計，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)該領(lǐng)域的普通技術(shù)常識即可得到，只要能實現(xiàn)本實用新型的連接功能即可，具體結(jié)構(gòu)可根據(jù)實際需要進行選擇，故不再多述。
[0039]最后應(yīng)說明的是:以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，盡管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種大棚自動化控制系統(tǒng)，其特征在于:包括控制器，所述控制器的輸入端與溫度傳感器、濕度傳感器、亮度傳感器、C02濃度傳感器相連；所述控制器的輸出端與空調(diào)、灑水裝置、照明裝置、通風(fēng)裝置； 所述照明裝置為若干水平設(shè)置的LED燈管組，每組垂直設(shè)置有若干個LED燈管，所述LED燈管組陣列設(shè)置在的相鄰大棚作物種植池之間； 所述控制器與電機電相接，所述電機與水泵電連接，所述水泵的入水口通過管道與水池或營養(yǎng)液池相連，所述水泵的出水口通過管道與種植池相連； 所述控制器的輸出端還連接有報警裝置，當(dāng)傳感器的任一檢測數(shù)值超出設(shè)定范圍值一定時間時，則由控制器啟動報警裝置進行報警； 所述水泵的出水口通過管道與若干滴灌口相連，所述滴灌口設(shè)置在作物根系處，所述滴灌口處設(shè)有過濾布及保水綿； 所述的溫度傳感器、濕度傳感器、亮度傳感器、C02濃度傳感器、空調(diào)、灑水裝置、照明裝置、通風(fēng)裝置均與蓄電池的輸出端電連接，通過蓄電池供電，所述蓄電池輸入端與太陽能電池板的輸出端相連，所述太陽能電池板的輸出端與繼電器的輸入端相連，所述繼電器的輸出端與所述控制器輸入端相連； 所述控制器通過數(shù)據(jù)服務(wù)器與監(jiān)控終端相連通，所述控制器為可編程控制器； 所述可編程控制器為無線可編程控制器，所述無線可編程控制器通過基站收發(fā)臺BTS與數(shù)據(jù)服務(wù)器連接通訊；所述監(jiān)控終端分為有線監(jiān)控終端和無線監(jiān)控終端兩種，所述有線監(jiān)控終端為通過網(wǎng)線與數(shù)據(jù)服務(wù)器相連接的計算機；所述無線監(jiān)控終端為通過基站收發(fā)臺BTS與數(shù)據(jù)服務(wù)器相連接的無線移動監(jiān)控端。
【文檔編號】G05B19/418GK203745872SQ201420035393
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年1月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月21日
【發(fā)明者】張雙林, 邱東 申請人:哈密市慶豐設(shè)施農(nóng)業(yè)科技開發(fā)有限公司