現(xiàn)代化蔬菜大棚自動化控制系統(tǒng)

北京盛世宏博科技有限公司

蔬菜大棚自動化控制系統(tǒng)

一、系統(tǒng)組網(wǎng)絡(luò)以及通訊協(xié)議

（1）系統(tǒng)組網(wǎng)絡(luò)組成

  根據(jù)工藝運行的需求，我們做如下的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計：網(wǎng)絡(luò)采用以太網(wǎng)絡(luò)設(shè)計。每個站作為一個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。這個網(wǎng)絡(luò)采用性能可靠的工業(yè)以太網(wǎng)。可以將辦公網(wǎng)絡(luò)、自動控制網(wǎng)絡(luò)和視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)無縫結(jié)合到該網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，實現(xiàn)“多網(wǎng)合一”。

 

整個系統(tǒng)可承載的數(shù)據(jù)分成如下的幾個部分：

1：工業(yè)控制數(shù)據(jù)

2：采集數(shù)據(jù)

3：工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MODBUS總線通訊

4：視頻語音數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控

4：手機遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制系統(tǒng)

（2）組網(wǎng)特點

  自動化控制系統(tǒng)是開放的控制系統(tǒng)，除了具有良好的網(wǎng)絡(luò)通訊能力外，還具有與其它控制系統(tǒng)通訊功能和標(biāo)準(zhǔn)的對外通訊接口，以后可以任意擴展控制系統(tǒng)。

  整個系統(tǒng)采用多級網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，即生產(chǎn)管理網(wǎng)和生產(chǎn)控制網(wǎng)，將過程實時數(shù)據(jù)、運行操作監(jiān)視數(shù)據(jù)信息同非實時信息及共享資源信息分開，分別使用不同的網(wǎng)絡(luò)。有效地提高了通訊的效率，降低了通訊負(fù)荷。

（3）采用的通訊協(xié)議

   Modbus協(xié)議由著名的自動化設(shè)備制造商莫迪康公司開發(fā)，是應(yīng)用于自動控制器上的一種通用協(xié)議。通過此協(xié)議，控制器相互之間、控制器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)(例如以太網(wǎng))和其它設(shè)備之間可以通信。它已經(jīng)成為一種通用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

蔬菜大棚自動化控制系統(tǒng)

二、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)大棚控制系統(tǒng)

（1）控制系統(tǒng)概述

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，設(shè)施農(nóng)業(yè)作為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的一個重要途徑，已經(jīng)越來越受到世界各國的重視，而設(shè)施農(nóng)業(yè)中問世工程的建設(shè)與發(fā)展是都市型發(fā)展的重要組成部分，是設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展的高級階段。希望通過改變植物生長的自然環(huán)境、．創(chuàng)造適合植物的生長條件，避免外界惡劣的氣候，達到調(diào)節(jié)產(chǎn)期，促進生長發(fā)育、防治病蟲害等目的。

  遠(yuǎn)程大棚監(jiān)控系統(tǒng)是一種用于家庭、倉庫(廠房、花棚和塑料薄膜大棚)內(nèi)環(huán)境溫濕度監(jiān)控及控制的全自動遠(yuǎn)程智能調(diào)節(jié)系統(tǒng)。它通過控制加熱器及制冷器(通風(fēng))對溫度進行自動調(diào)節(jié)，同時通過控制加濕機及除濕機的工作自動調(diào)節(jié)環(huán)境的相對濕度，使環(huán)境的溫度和濕度達到適宜的范圍。

（2）大棚環(huán)境特點與調(diào)控

　　大棚因有塑料薄膜覆蓋，形成了相對封閉與露地不同的特殊小氣候。進行蔬菜大棚栽培，必須掌握大棚內(nèi)環(huán)境的特點，并采取相應(yīng)的調(diào)控措施，滿足蔬菜生長發(fā)育的條件，從而獲得優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)。

　大棚內(nèi)環(huán)境條件：

   1、光照

   2、溫度：

　3、空氣濕度

　4、棚內(nèi)空氣成分

　5、土壤濕度和鹽分：

（3）現(xiàn)代化大棚遠(yuǎn)程控制工藝

本方案使用我公司系列系列高速32位控制器、高性能溫度濕度以及氧氣傳感器、視頻設(shè)備等硬件通過目前的高速光纖網(wǎng)絡(luò)建造一個現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)用溫室大棚環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)。本系統(tǒng)可自動監(jiān)測調(diào)節(jié)農(nóng)作物環(huán)境的溫濕度、光照、O2濃度、通風(fēng)、卷簾升降、滴灌控制、門禁等參數(shù)，通過BJBT現(xiàn)遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)采集。并采取可靠的光纖通訊網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)遠(yuǎn)程的設(shè)備的操作和相關(guān)數(shù)據(jù)的報警提示等。以及根據(jù)目前國家提倡的環(huán)保節(jié)能的標(biāo)準(zhǔn)對每個大棚都有相關(guān)的能源的計量裝置，方便了客戶對自己所用資源的調(diào)配和對運行參數(shù)的維護。

（4）控制系統(tǒng)的原理

溫室環(huán)境包括非常廣泛的內(nèi)容，但通常所說的溫室環(huán)境主要指空氣與土壤的溫濕度、光照、O2濃度等。計算機通過各種傳感器接收各類環(huán)境因素信息，通過邏輯運算和判斷控制相應(yīng)溫室設(shè)備運作以調(diào)節(jié)溫室環(huán)境。輸出和打印設(shè)備可幫助種植者作全面細(xì)致的數(shù)據(jù)分析，保存歷史數(shù)據(jù)。

（5）控制系統(tǒng)功能     

1．風(fēng)機控制系統(tǒng)

2．卷簾控制系統(tǒng)

3．滴灌控制系統(tǒng)

4．室內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)采集

5．室內(nèi)溫度濕度控制系統(tǒng)

6．室內(nèi)燈光控制系統(tǒng)

7．單獨大棚的能源計量系統(tǒng)

8．視頻監(jiān)控系統(tǒng)

9．語音廣播系統(tǒng)

10.短信報警系統(tǒng)

11.手機遠(yuǎn)程查看數(shù)據(jù)功能

12.手機遠(yuǎn)程控制功能

 

三、遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)

（1）系統(tǒng)的原理特點

溫室測控自動化注重于節(jié)省勞動力，提高溫室生產(chǎn)的效率和技術(shù)水平，實現(xiàn)溫度、濕度的測量記錄和卷簾、滴灌等設(shè)備的自動化控制，實現(xiàn)農(nóng)機和農(nóng)藝的有機結(jié)合。從而大幅度提高溫室生產(chǎn)的技術(shù)水平，協(xié)助推進設(shè)施農(nóng)業(yè)向精品、高端、高效方向發(fā)展。

（2）系統(tǒng)的功能

數(shù)據(jù)服務(wù)器負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的實時采集和存儲。通訊服務(wù)器負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的運算和報表等邏輯的輸出，操作員站進行控制回路的建立、修改局部控制器中的內(nèi)部策略的參數(shù) , 設(shè)置數(shù)據(jù)采集參數(shù)和報表供操作員對生產(chǎn)過程的控制回路、測量參數(shù)進行監(jiān)測并實現(xiàn)自動記錄、報表打印和報警打印；通過以太網(wǎng)通信完成與現(xiàn)場控制層的局部控制器進行通信。

（3）上位組態(tài)軟件及其開發(fā)

我們將根據(jù)要求使用1套組態(tài)軟件作為開發(fā)平臺，開發(fā)系統(tǒng)是一個集成的開發(fā)環(huán)境，可以創(chuàng)建工程畫面、分析曲線、報表生成，定義變量、編制動作腳本等，同時可以配置各種系統(tǒng)參數(shù)等。我們說的“組態(tài)”就在這里完成，運行系統(tǒng)將開發(fā)完的系統(tǒng)進行執(zhí)行，完成計算機監(jiān)控的過程。開發(fā)人員可以在開發(fā)環(huán)境中完成監(jiān)控界面的設(shè)計、動畫連接的定義、數(shù)據(jù)庫的配置等。開發(fā)系統(tǒng)可以方便的生成各種復(fù)雜生動的畫面，可以逼真的反映現(xiàn)場數(shù)據(jù)。

（4）協(xié)調(diào)運行軟件模塊

我們會根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研及目前行業(yè)的運行情況，我們將采用BJBT程序開發(fā)一套運行模塊來實現(xiàn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)大棚遠(yuǎn)程控制計算需要的參數(shù)，將其寫入數(shù)據(jù)庫（數(shù)據(jù)庫采用Microsoft SQL Server）中，以備下一步的處理，在每個季節(jié)到來的時候我們可以根據(jù)我們預(yù)先設(shè)計的計算方法來提前模擬其運行的情況。以及根據(jù)使作物的生長及其所適應(yīng)的環(huán)境條件的前提下。并且該軟件可以連系到上位的軟件，可以采集其相關(guān)的數(shù)據(jù)。并可以根據(jù)其做相應(yīng)的計算。完成提前計算數(shù)據(jù)模型。運行策略，實監(jiān)控，數(shù)據(jù)計算和采集，三個系統(tǒng)統(tǒng)一工作在一個數(shù)據(jù)庫平臺上，形成一個統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用，即一個平臺三種應(yīng)用。

開放的現(xiàn)代遠(yuǎn)程大棚運行軟件模塊

SQLSEVER

數(shù)據(jù)計算模塊

運行策略控制模塊

蔬菜大棚自動化控制系統(tǒng) –

四、系統(tǒng)硬件配置

這款蔬菜大棚綜合環(huán)境指標(biāo)監(jiān)測儀，體積小巧，安裝方便，使用方便，精度高，適合在現(xiàn)代化蔬菜大棚內(nèi)安裝使用，可以有效地解決蔬菜大棚內(nèi)各項環(huán)境指標(biāo)的時時監(jiān)測，對蔬菜大棚的現(xiàn)代化管理起到至關(guān)重要的作用，該設(shè)備可以在線式監(jiān)測，可配合控制設(shè)備對環(huán)境指標(biāo)進行調(diào)整，也可以獨立顯示，靈活方便，不失為現(xiàn)代化大棚的首選設(shè)備。

監(jiān)測數(shù)據(jù)：溫度 濕度 氧濃度 二氧化碳