智慧型溫室控制系統設計

摘要隨著科學技術的發展，西方一些發達國家尤其是歐美開始比較快的發展溫室種植技術，像美國、以色列、加拿大等發達國家開始採用儀表採集溫室中的現場資訊並根據指標進行監控，基本實現了農業生產的機械以及制動化。

溫室環境領域的控制技術伴隨著計算機技術的發展與應用也在不斷的發生變化。美國、以色列都出現了一種融合了氣候調節、農業灌溉與作物的肥料**的乙個整體的一體化的溫室網路管理系統，該系統通過對各種生產管理進行融合然後根據感測器的輸入來調節各部分進行動作，以達到最經濟最有效的手段進行控制溫室。

由此，本文針對現代智慧型溫室控制系統進行了設計。

目錄第1章系統簡介 1

第2章智慧型控制系統理論分析 2

2.1 監測功能 2

2.2 控制器採用 2

2.3 設定功能 2

2.4 強制手動控制 2

2.5 手動/自動 2

2.6 資料繪圖統計 3

2.7感測器簡介編輯 3

第3章系統硬體設計與實現 8

3.1硬體功能 8

3.2控制系統功能編輯 10

參考文獻 12

致謝 14

溫室智慧型控制系統，是在物聯網應用逐漸廣泛的情況下提出來的，特別是托普農業物聯網的出現，基於此而研製出的一套用於溫室灌溉環境監測的控制管理系統。

該系統實現對溫室灌溉裝置的監視、控制、環境資料的不間斷採集、整理、統計、製圖。它有著與windows相一致的介面風格，完善的記憶體管理和友善直觀的操作方式。

監測各個溫室的當前狀態，包括空氣溫度、空氣濕度、光照度、二氧化碳、土壤溫度、土壤濕度、電導率等引數等的資訊採集以及各個裝置的開關狀態。

農用經濟實用型：

4行12漢字顯示操作簡單方便、不需要與計算連線、獨立執行。

可以設定各個溫室的執行引數，溫室內的土壤濕度、土壤溫度、電導率、時間等引數來自動控制電磁閥和水幫浦、施肥系統等的目標值，通過空氣溫度、空氣濕度、光照、二氧化碳、等引數來自動控制天窗、側窗、內遮陽、外遮陽、風機、溼簾、外翻窗、加溫裝置、加濕裝置、二氧化碳發生器等的目標值和裝置的開啟/關閉時間等等。

可以實現強制手動控制各溫室內的裝置的開關狀態。

它可以靈活快速地實現各裝置地手動/自動控制地切換。

它能以曲線的方式繪出某各歷史時間段的某個環境資料的變化曲線，並可以進行列印。

它可以按年、月、日、時將各個環境資料加以統計。找出任意時間段的最大值、最小值、平均值等資訊。

土壤濕度感測器

技術引數如下：

.測量原理：fdr原理，探針長度5.3cm，3探針，觀測以中心針為軸，直徑7cm，高7cm範圍內的柱型土壤水分含量；測量主頻為：100mhz

.測量引數：容積含水率

.單位：%（m /m）

.測量範圍：0――100%

.測量精度：±3%

.供電：5v—10v

.輸出訊號：0～2.0vdc、ttl數碼訊號

.穩定時間：通電後2 秒；

.響應時間：< 1 秒；

.工作電流：21ma 左右；

.密封材料：樹脂澆灌,完全防水；

.電纜長度：標準為1.5m

土壤溫度感測技術引數如下：

.供電：12v 24v

.訊號：4-20ma 兩線

.測量範圍：-40—60攝氏度

.精度：0.2攝氏度

.最遠引線長度200公尺

.探頭產地：德國

.探頭尺寸：@5*25mm不鏽鋼護體

室內溫濕度感測器

供電：dc 12～24v

訊號輸出：

溫度：0～20ma 對應-30℃～70℃

溫度精度: ±0.2℃

濕度: 0～20ma 對應0～100%

濕度精度: ±3%

.通訊方式：485 通訊,傳送距離<1000公尺

.通訊速率：9600,n,8,1

.通訊協議：modbus協議

功能及特點：

.微小外型體積設計，安裝方便

.響應速度快

.抗干擾能力強

.使用壽命長

.全標定輸出，無需標定即可互換使用

.基於請求式測量，極低功耗，穩定性好

適用範圍：廣泛應用與農業、林業、氣象等行業以及氣候室、倉儲等場所。

光照感測器

技術引數：

.供電電壓：12v～24v dc

.輸出訊號：4～20ma

.輸出負載：500ω

.光線範圍: 0～100klux

.反應時間: 100ms

.環境溫度：-20～80°c

.精度：±5%

功能及特點：

.體型小巧，安裝方便

.殼體結構設計合理，使用壽命長

.密封性好

.測量精度高，穩定性好

.傳輸距離長，抗外界干擾能力強

.結構設計合理，外觀質量佳

適用範圍：

.可廣泛用環境、溫室、實驗室、養殖、建築、高檔樓宇、工業廠房等的光線強度測量。

二氧化碳

供電:24vdc/vac（±10%）

功耗:平均<60ma ；峰值< 200ma

量程:0~2000 ppm

精度:± 50 ppm +讀數的3%

溫度漂移:±0.2fs/℃

穩定性:漂移<2% (15年)

風速感測器

技術引數：

量程：0~30 m/s

供電電壓：5v~24 v dc

輸出訊號：脈衝(每個脈衝對應0.66m/s)

精度：±1m/s

負載能力：≤500ω

啟動風力：0.2 m/s

室外溫濕度感測器

技術引數：

.供電：dc 12～24v

.訊號輸出：

溫度：0～20ma 對應-30℃～70℃

溫度精度: ±0.2℃

濕度: 0～20ma 對應0～100%

濕度精度: ±3%

.通訊方式：485 通訊,傳送距離<1000公尺

.通訊速率：9600,n,8,1

.通訊協議：modbus協議

功能及特點：

.微小外型體積設計，安裝方便

.響應速度快

.抗干擾能力強

.使用壽命長

.全標定輸出，無需標定即可互換使用

.基於請求式測量，極低功耗，穩定性好

雨雪感測器

供電:5v-12v

輸出訊號:開關

響影時間:10秒

雨量感測器

技術引數：

.承雨口徑：φ160mm

.測量範圍：≤8mm/min

.分辨力：0.5mm

.誤差：±4%

.重量：約3千克

.輸出訊號：單幹簧管通斷，4plus/mm（抗干擾電阻100歐及電容0.01微法）

.工作環境溫度：-20～80℃

功能及特點：

.精度高，穩定性好

.體積小，安裝方便

.線性度好，傳輸距離長，抗干擾能力強

.翻斗部件支承系統製造精良，摩阻力矩小，因而翻斗部件翻轉靈敏，效能穩定，工作可靠

.儀器外殼用不鏽鋼製成，防鏽能力強，外觀質量佳

.承雨口採用不鏽鋼皮整體衝拉而成，光潔度高，滯水產生的誤差

ym溫室智慧型控制系統可根據溫室內的土壤濕度感測器、土壤溫度感測器、時間等引數來自動控制電磁閥和水幫浦、施肥系統等的自動動作，通過空氣溫度感測器、空氣濕度感測器、光照感測器、二氧化碳感測器、雨雪感測器等引數來自動控制天窗、側窗、內遮陽、外遮陽、風機、溼簾、外翻窗、加溫裝置、加濕裝置、二氧化碳發生器等的自動化動作，使溫室內的環境保持在使用者設定範圍內。

溫室智慧型自動化控制系統功能以土壤濕度值、土壤溫度、時間、空氣溫度、空氣濕度、光照、二氧化碳等為基礎，使用者可以設定其引數的目標值，程式根據使用者設定的目標值控制及監測電磁閥、水幫浦、施肥系統、天窗、側窗、內遮陽、外遮陽、風機、溼簾、外翻窗、加溫裝置、加濕裝置、二氧化碳發生器等裝置的狀態，以保證溫室內以上幾項引數在使用者設定的目標值範圍之內。計算機系統無需開機，下面的ym控制器也能獨立按預定邏輯執行功能。

1、土壤水分25個點（注：每點3層）與灌溉輸出配合

注:在土壤水分低於使用者設定的目標值時開啟是灌溉輸出、同時還可以設定關閉灌溉輸出的時間(時間的計算方式是跟據土壤濕度低限,到限時開水閥n秒時關閉給水閥).同時可以跟據流量感測器採集的資料來控制給水閥的關閉.

2、土壤溫度25個點與灌溉輸出配合

注:在土壤溫度低於使用者設定的目標值時不開啟灌溉輸出

3、室內溫度12個點（注：每點2個溫度感測器）

注:用來控制室內溫度,使其保持在使用者設定的溫度環境內、通過此感測器來控制加溫裝置（如:加溫爐、空調等）的開啟和降溫裝置(如:空調、風機、天窗、側窗、溼簾等)的開啟

4、室內濕度12個點（注：每點2個溫度感測器）

注：用來控制室內濕度,使其保持在使用者設定的濕度環境內、通過此感測器來控制加濕裝置（如：加濕器、空調等）的開啟和除濕裝置（如：天窗、側窗、風機等）的開啟

5、室內光照2個點（注：每點5個光照感測器）

注：用來控制室內光照強度,使其保持在使用者設定的光照度內、通過此感測器來控制補光裝置（如：補光燈、遮陽網等）的開啟和遮光裝置（如：遮陽網等）的開啟

6、室內co2 4個點

注:通過感測器採集的資料和使用者設定的目標傳相對比,如果低於使用者設定的目標值測開啟co2發生器補充co2,達到目標值測停止.

如果高於使用者設定的目標值測開啟天窗、側窗、風機等裝置,使溫室內的co2濃度保持在使用者設定的範圍內

裝置：1、頂開窗組 12 三相（注：每2個溫濕度控制1組）

2、側開窗組 2 三相（注：每2個溫濕度控制1組）

3、風機臺 16 三相（注：每2個溫濕度控制1組）

4、內遮陽組 2 三相（注：每2個溫濕度控制1組）

5、外遮陽組 2 三相（注：每2個溫濕度控制1組）

6、溼簾幫浦臺 2 三相（注：每2個溫濕度控制1組）

7、噴灌系統臺 2 三相（注：有25個點的土壤水分平均值控制）

8、照明組2 二相（注：每2個光照控制1組）

智慧型溫室控制系統設計

智慧型溫室控制系統的詳細

溫室控制系統設計開題報告

溫室自動控制系統介紹

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