设施农业建设中温室自动控制系统技术浅谈

托普物联网开创智慧农业新时代。设施农业建设中温室自动控制系统技术浅谈摘要：论述我国温室自动控制系统生产中存在的问题及发展现代温室产业的必要性；并指出现代温室产业是我国温室产业的发展方向。同时介绍农业物联网建设中温室自动控制系统的重要作用与建设温室自动控制系统的意义。关键词：现代温室；设施农业：温室自动控制1设施农业定义及发展趋势设施农业足利用人、设施、控制各环境因素，完全或部分地摆脱传统农业生产受自然气候和土壤等条件制约，使动、植物获得最适宜的生长条件，从而延长生产季节、获得最佳产出(产量、品质)和效益的农业生产方式。国内设施农业技术研究始于20世纪80年代后期我国设施农业把发展的方向和重点放在开发能监控土壤水分、温度、湿度、C02、光照等环境冈素的温室系统。温室自动控制系统2设施温室自动控制系统类型2．1操作指导控制系统DAS(数据采集系统DataAcquisitionSystem)微机通过输入通道进行实时数据采集，并将采集的数据以一定格式显示或通过打印机打印出来，实现生产过程的集巾监视，一般由工控机构成，广泛用于实验室分析、数据分析与处理等。但微机不直接参与生产过程控制，不会对生产过程产生直接影响。2．2直接数字控制系统(DirectDigitalContr01)微机通过输入通道对—个或多个物理量进行实时数据采集，然后按照己定的控制规律进行实时决策，最后通过输出通道输出控制信号，实现对生产过程直接控制。这是微机在丁业应用中最普遍托普物联网开创智慧农业新时代。的一种Zr式。2．3分散型控制系统(DistributedControlSystem简称DCS)采用分散控制、集中操作、分级管理、分而自治和综合协调的设计原则，把系统从下而上分成若干级，如过程控制级、控制管理级、生产管理级和经营管理级等，形成分级分布式控制，能够实现自动监视、和综合管理，适用于大中型场、站的自动化管理。2．4监督控制系统ISupervisoryComputerControl简称SCC)IiPDDC级和SCC级，一般由直接数字控制机和监控计算机组成。直接数字控制由单片机或单板机实现，并可通过K％-232接u与监控计算机进行通信，可广泛应用于温审的控制。其中DDC级微机完成生产过程的直接数字控制；SCC级微机则根据生产过程工况和已定的数学模型。进行最优化分析计算，产生最优给定值，由DD(缎执行。3温室SCC控制系统简介3．1系统任务本控制系统是由一台PC机为卜位机，MCS一51系列单片机为下位机组成的温室群计算机分布式控制系统。下位机实现对整个温室环境参数的检测和控制，把传感器采集的有关参量如温度、湿度、c0，浓度、光照强度等转换成数字信号，并把这些数据暂存起来，然后与给定值进行比较，经过一定的控制计算，给出相应的控制信号控制执行机构进行调控；同时经串行通信接口将数据送至上位机，由上位机完成数据的管理、决策、历史资料统计分析，并对数据进行显示、编辑、存储以及打印输出。温室自动控制监控系统示意图3．2温室自动控制监控系统工作过程托普物联网开创智慧农业新时代。监控系统工作过程如下：上位Pc机经过运行一定的程序后，向下位单片机发出启动信号，启动单片机及其被控的机构，同时准备接收下位机即单片机发送来的信号和数据。被启动的单片机。一方面定时启动各个传感器测鼍温室环境，传感器将采集到的信号经放大器放大，送入ⅣD转换电路转换成相应的数字量后，再送入单片机进行数据预处理、判断分析；另一方面把上次采集列的数据向上位机发送，同时依据上位计算机发出的控制信号去控制执行机构以便为温审作物提供所需的环境。当数据发送完毕且上位机也接受完毕后，上位机把接收到的数据进行存储、碌示或打印，并与参数的设定值进行比较得出偏差变化率，按模糊控制理论进行运算，然后把运算结果送人单片机得出控制信号，并以此控制执行机构的动作。如果发送和接收T作完成后还不到规定的时间，则自动踏步等待下—个时钟中断信号的到来，然后再向上位机发数据，如此不断的循环，以保证温室作物所需要的适宜的生长环境。3．3温室智能控制系统特点1)现场控制设备P；-6通信功能，便于构成底层控制网络。2)通讯标准公开一致，使系统具备开放性，设备间具有互可操作性。3)功能块与结构的规范化使相同功能的设备间具有互换性。4温室远程监控系统随着全球荒漠化和生态环境的不断恶化对环境监测技术提出了新的需求和挑战；对现场各种信息的了解和掌握，是进行现代化管理与调控的基础／基石。农业与生态系统环境数据采集十分困难：首先，涉及对象形式多样，要素复杂多变；其次，农业现场往往偏远分散，通信条件差，信息获取难度大。5结论设施农业发展新趋势包括温室日趋大型化；计算机网络智能化温室快速发展；温室内管理机械化、自动化程度不断提高；温室农业机器人的研究、开发、应用已被广泛霞视等等。温事环境测控系统将从简易结构，单项阂素控制逐步向计算机综合监测、调控发展。参考文献【1】李天来，齐红岩。齐明芳．我国北方温室园艺产业的发展方向一现代日光温室园艺产蚍J】．沈阳农业大学学报，2006，37(3)：265—269．【2】壤兴福，李天来，印东生，等．我国北方现代日光温室的研制及效果评价【J】．北方园艺，2007．1：54—56．托普物联网开创智慧农业新时代。【3】李围臣，马成林，于海业，等．温室设施的国内外节水现状与节水技术分搠J】．农机化研究。2002．4：8一I1．【4】周长占．现代温室工程【M】．北京：化学工业出版社,2003．