大棚自動化控制系統(tǒng)

一、大棚自動化控制系統(tǒng)簡介

托普物聯(lián)網(wǎng)大棚自動化控制系統(tǒng)可測量風向、風速、溫度、濕度、光照、氣壓、雨量、太陽輻射量、太陽紫外線、土壤溫濕度等農(nóng)業(yè)環(huán)境要素，并且根據(jù)溫室植物生長要求，可自動控制開窗、卷膜、風機濕簾、生物補光、灌溉施肥等環(huán)境控制設(shè)備，自動調(diào)控溫室內(nèi)環(huán)境，可以讓環(huán)境達到適宜植物生長的范圍，為植物生長提供適宜環(huán)境。

二、應(yīng)用領(lǐng)域

托普農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)主要應(yīng)用于農(nóng)業(yè)溫室環(huán)境自動控制、高科技農(nóng)業(yè)示范項目、農(nóng)業(yè)科研教育等領(lǐng)域。

三、系統(tǒng)發(fā)展歷程

1 國外

國外對溫室環(huán)境控制技術(shù)研究較早，始于20世紀70年代。先是采用模擬式的組合儀表，采集現(xiàn)場信息并進行指示、記錄和控制。80年代末出現(xiàn)了分布式控制系統(tǒng)。目前正開發(fā)和研制計算機數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)的多因子綜合控制系統(tǒng)?，F(xiàn)在世界各國的溫室控制技術(shù)發(fā)展很快，一些國家在實現(xiàn)自動化的基礎(chǔ)上正向著*自動化、無人化的方向發(fā)展。像園藝強國荷蘭，以*的鮮花生產(chǎn)技術(shù)著稱于世，其玻璃溫室全部由計算機操作。日本研制的蔬菜塑料大棚在播種、間苗、運苗、灌水、噴藥等作業(yè)的自動化和無人化方面都有應(yīng)用。日本利用計算機控制溫室環(huán)境因素的方法，主要是將各種作物不同生長發(fā)育階段所需要的環(huán)境條件輸入計算機程序，當某一環(huán)境因素發(fā)生改變時，其余因素自動作出相應(yīng)修正或調(diào)整。一般以光照條件為始變因素，溫度、濕度和CO2濃度為隨變因素，使這四個主要環(huán)境因素隨時處于*配合狀態(tài)。美國和荷蘭還利用差溫管理技術(shù)，實現(xiàn)對花卉、果蔬等產(chǎn)品的開花和成熟期進行控制，以滿足生產(chǎn)和市場的需要。英國倫敦大學農(nóng)學院研制的溫室計算機遙控技術(shù)，可以觀測50km以外溫室內(nèi)的光、溫、濕、氣和水等環(huán)境狀況，并進行遙控。

2 國內(nèi)

我國對于溫室控制技術(shù)的研究較晚，始于20世紀80年代。我國工程技術(shù)人員在吸收發(fā)達國家溫室控制技術(shù)的基礎(chǔ)上，才掌握了人工氣候室內(nèi)微機控制技術(shù)，該技術(shù)僅限于溫度、濕度和CO2濃度等單項環(huán)境因子的控制。之后，我國的溫室控制技術(shù)得到了迅速發(fā)展。20世紀80年代，我國先后從歐美和日本等發(fā)達國家引進了21.2hm2連棟溫室。由于當時只注重引進溫室設(shè)備，而忽略了溫室的管理技術(shù)和栽培技術(shù)，且引進的溫室能耗過高，致使企業(yè)相繼虧損或停產(chǎn)。90年代初，我國大型溫室跌入了發(fā)展的低谷。“九五”初期，以以色列溫室為代表的北京中以示范農(nóng)場的建立，拉開了我國第二次學習和引進國外現(xiàn)代溫室技術(shù)的序幕。到90年代中后期，在對國外溫室設(shè)備配置、溫室栽培品種、栽培技術(shù)等各個方面進行研究的基礎(chǔ)上，我國自主開發(fā)了一些研究性質(zhì)的環(huán)境控制系統(tǒng)。1995年，北京農(nóng)業(yè)大學研制成功了“WJG-1型實驗溫室環(huán)境監(jiān)控計算機管理系統(tǒng)”，此系統(tǒng)屬于小型分布式數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)。1996年，江蘇理工大學毛罕平等研制成功了使用工控機進行管理的植物工廠系統(tǒng)。該系統(tǒng)能對溫度、光照、CO2濃度、營養(yǎng)液和施肥等進行綜合控制，是目前國產(chǎn)化溫室控制技術(shù)比較典型的研究成果。中國農(nóng)業(yè)機械化科學研究院研制成功了新型智能溫室系統(tǒng)。該系統(tǒng)由大棚本體及通風降溫系統(tǒng)、太陽能貯存系統(tǒng)、燃油熱風加熱系統(tǒng)、灌溉系統(tǒng)、計算機環(huán)境參數(shù)測控系統(tǒng)等組成。1997年以來，中國農(nóng)業(yè)大學在溫室環(huán)境的自動控制技術(shù)方面也取得了一定的成果。90年代末，河北職業(yè)技術(shù)師范學院的閏忠文研制了蔬菜大棚，其能夠?qū)?、濕度進行實時測量與控制。但由于我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平較低，農(nóng)業(yè)勞動力大量過剩，溫室的一次性投資大，資金短缺以及對操作人員的素質(zhì)要求比較高等因素，限制了溫室控制技術(shù)在溫室系統(tǒng)的擴展。

四、技術(shù)特點

1 氣象觀測要素配置

（1）大氣環(huán)境類：環(huán)境溫度，環(huán)境相對濕度，露點溫度，大氣壓力，風速，風向，降水量，水面蒸發(fā)，葉面濕度，日照時數(shù)，光照度，太陽總輻射、光合有效輻射、紫外線輻射；

（2）土壤參數(shù)類：土壤溫度，土壤濕度，土壤熱通量，土壤水勢，土壤導電率等；

（3）生態(tài)環(huán)境類：CO2等；

2 溫室自動控制器配置

（1）托普的溫室自動控制器功能全面，數(shù)據(jù)測量精度高，zui多可采集幾十項環(huán)境要素的數(shù)據(jù)，具有16路繼電器輸出，可以控制16個點的設(shè)備。核心部件采用高性能32位微處理器為主控CPU，內(nèi)置大容量數(shù)據(jù)存儲器，可連續(xù)存儲2萬條數(shù)據(jù)*丟失。便攜式防震結(jié)構(gòu)，工業(yè)控制標準設(shè)計，適合在惡劣環(huán)境中使用，大屏幕圖形液晶顯示屏，具有漢字及圖形顯示功能，一屏顯示多路環(huán)境數(shù)據(jù)，便于現(xiàn)場直接觀測。繼電器指示燈指示各繼電器的開關(guān)狀態(tài)。

（2）SD卡與U盤數(shù)據(jù)存儲功能：可以使用移動存儲器（U盤或SD卡）完成監(jiān)測數(shù)據(jù)的連續(xù)存儲，存儲時間任意設(shè)定，然后可將U盤或SD卡數(shù)據(jù)直接導入微機。由于U盤或SD卡存儲容量大，可保證數(shù)據(jù)長時間*存儲，因此系統(tǒng)具有無*存儲特點。

（3）多種通訊接口：具有RS232、RS485、USB、以太網(wǎng)接口等多種通訊接口，既可以實現(xiàn)基于以太網(wǎng)的多機溫室群組的網(wǎng)絡(luò)控制，又可以直接接入廣域互聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)溫室的遠程網(wǎng)絡(luò)控制。

五、基本配置
1、具有液晶顯示漢字與圖形顯示功能的溫室自動控制器 【1臺】
2、傳感器: （溫度，濕度，風速，風向，光照，氣壓，太陽總輻射，雨量，地溫，土壤濕度） 【各1臺】
3、氣象觀測支架 【1套】
4、溫室自動控制軟件 【1套】
5、數(shù)據(jù)通訊及傳感器連接電纜 【1套】
6、溫室控制器不銹鋼防護箱 【1套】
7、溫室配電柜（選配）
8、GSM/GPRS無線通訊控制器（選配）
9、U盤、SD卡存儲控制器（選配）