本发明涉及一种植物工厂控制系统，具体涉及一种适用于偏远地区无人值守的植物工厂系统。
背景技术：
农业为通过培育动植物生产食品及工业原料的产业。农业属于第一产业，研究农业的科学是农学。农业的劳动对象是有生命的动植物，获得的产品是动植物本身．我们把利用动物植物等生物的生长发育规律，通过人工培育来获得产品的各部门，统称为农业．农业是支撑国民经济建设与发展的基础产品。农业是人们利用动植物体的生活机能，把自然界的物质和能转化为人类需要的产品的生产部门。现阶段的农业分为植物栽培和动物饲养两大类。土地是农业中不可替代的在基本生产资料，劳动对象主要是有生命的动植物，生产时间与劳动时间不一致，受自然条件影响大，有明显的区域性和季节性。农业是人类衣食之源、生存之本，是一切生产的首要条件。它为国民经济其他部门提供粮食、副食品、工业原料、资金和出口物资。农村又是工业品的最大市场和劳动力的来源。21世纪是农业发展的重要阶段，生命科学和其它最新科学技术相结合，将使世界农业发生根本性的变化。随着分子生物学的发展，生物基因库的建成，遗传工程的崛起，克隆技术和生物固氮技术的广泛应用，农业的面貌将为之一新。工业化农业的发展，以投入大量物质和能量为标志，促进了生产力的大幅度提高，但也带来了能源枯竭、环境污染和生态失调等严重的社会问题。来出现的新科学技术革命中，产生了一批新的技术群，如生物工程技术、新能源技术、微电子技术、原子能技术、空间技术和海洋技术等等。这些科学技术成果正不同程度地在农业中得到应用，为解决工业化农业带来的环境、能源和生态问题，呈现了光明的前景。在发展中国家，还有8亿以上人口未达到粮食安全线，还有1.8亿的学龄前儿童营养失调，数以亿计的人们正遭受饥饿和营养不良的折磨。在落后的农业生态区，自然资源迅速恶化、人口飞速增长、贫困加剧和食品短缺的主要原因，就是缺乏农业高科技。由于“绿色革命”的巨大成功，国际农业发展研究中心已认识到通过适当调整自然资源来促进农业可持续发展的重要性和紧迫性。在当今和未来的研究中，人们将更注重自然资源的调整、种质的保护和品质的提高。
传统的粗放式农业生产对生产环境的投入较少，而且投入中劳动所占的比重较大，生产资料的投入和现代农业技术的应用不占主要地位，由于需要大量的人工，在一些偏远地区无法进行生产，土地浪费严重。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是传统的粗放式农业人工成本高、产品质量参差不齐，目的在于提供一种适用于偏远地区无人值守的植物工厂系统，解决传统的粗放式农业生产对生产环境的投入较少，而且投入中劳动所占的比重较大，生产资料的投入和现代农业技术的应用不占主要地位；影响农业品产量增长的主要因素是土地面积的大小和土壤自然肥力的高低，产出的产品质量也参差不齐的问题。
本发明通过下述技术方案实现：
一种适用于偏远地区无人值守的植物工厂系统，其特征在于，包括上位控制模块、现场通信模块、现场控制模块、温度传感模块、湿度传感模块、营养液传感模块、温度调整模块、湿度调整模块、营养液调整模块、光照调整模块、远程通信模块、远程控制模块、图像传感模块和报警模块；
温度传感模块：采集现场的温度数据，将其发送给现场控制模块；
湿度传感模块：采集现场的湿度数据，将其发送给现场控制模块；
营养液传感模块：采集现场的营养液数据，将其发送给现场控制模块；
温度调整模块：接收现场控制模块发送的控制信号，根据信号驱动执行机构；
湿度调整模块：接收现场控制模块发送的控制信号，根据信号驱动执行机构；
营养液调整模块：接收现场控制模块发送的控制信号，根据信号驱动执行机构；
光照调整模块：接收现场控制模块发送的控制信号，根据信号驱动执行机构。
现场控制模块：接收温度传感模块、湿度传感模块、营养液传感模块采集到的温度、湿度、营养液数据和图像传感模块，处理成现场数据后发送给现场通信模块；从现场通信模块接收控制信号，处理后将控制信号发送给温度调整模块、湿度调整模块、营养液调整模块、光照调整模块和报警模块；
上位控制模块：从现场通信模块读取现场控制模块发送给现场通信模块的现场数据，处理为控制信号后发送到现场通信模块；
现场通信模块：接收现场控制模块发送的现场数据，处理后发送给上位控制模块；接收上位控制模块发送的控制信号，处理后发送给现场控制模块；
远程通信模块：从上位控制模块接收现场数据并发送给远程控制模块；从远程控制模块接收控制信号发送给上位控制模块；
远程控制模块：从远程通信模块接收现场数据，处理成控制信号后发送给远程通信模块。
图像传感模块：采集工厂内的图像信息并将其发送给现场控制模块；
报警模块：从现场控制模块接收信号，驱动报警装置。温度传感模块、湿度传感模块、营养液传感模块采用具有RS485接口的温度传感器、湿度传感器、液体检测器，温度调整模块包括：风扇、暖气片、冷气设备，湿度调整模块包括：加湿器、除湿器，营养液调整模块包括：营养液自动配置桶，光照调整模块包括：LED补光灯；远程通信采用互联网，远程控制采用手机或计算机，图像传感模块采用带动态捕捉的摄像头，报警模块包括：警笛，警灯，手机呼叫装置；这个系统是植物工厂的大脑核心，一切环境因子的创造及栽培因子的监测与控制都得通过该系统进行自动控制。比如当温度传感器检测到温度过高超过限定值时，上位控制器就会发出致冷降温指令而开启致冷系统进行环境降温，如果当温度下降低于限定值时，上位控制器又会发出加温指令而开启加温设备进行环境加温，另外湿度的控制还有营养液浓度及溶氧的控制都是一样，都是通过系统的闭环PID控制来实现环境各种因子的相对稳定性，而由于不同植物吸收的光谱不同，光照控制可采用开环控制，还可以根据季节变化等因素引入滞后-超前控制，没有这系统，植物工厂就根本无法运行，也就无法实现人工环境的最佳模拟，它的构建安装就要是完成与各个执行部件的电信号联接与各种传感器在空间内的布局，其它的控制主机部们现在都有相对成熟与成型的设备与技术，只需进行安装就可使用。。图像传感模块可以提供图像监控，当有非法闯入或其他特殊情况时报警模块可进行报警，同时，图像传感模块还可以作为光照调整模块闭环控制的传感器。
远程通信模块与远程控制模块之间采用互联网传递信息。互联网遍布全球，数据传输快，接入方便
上位控制模块采用工控机，现场控制模块采用单片机。工控机工作稳定，可靠性高，可用于偏远环境恶劣的地区，单片机价格便宜能满足各种工况的需求。
现场控制装置可脱离上位控制模块工作，采用闭环PID控制。可独立工作的现场控制装置可应用于环境恶劣的偏远地区，同时，即使控制信号被切断也不会导致整个系统的崩溃。
报警模块还包括红外探测装置、手机通信装置，可脱离现场控制器工作，红外探测器探测到现场异常信号后，报警模块内置的手机通信装置自动进行报警。可独立工作的报警模块，即使通信系统控制系统遭到破坏仍可继续工作，安全稳定
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、一种适用于偏远地区无人值守的植物工厂系统，具有完善的控制系统，节约人工成本。
2、一种适用于偏远地区无人值守的植物工厂系统，现场控制装置可脱离上位控制模块工作，系统稳定性高。
3、一种适用于偏远地区无人值守的植物工厂系统，可进行远程控制，便于在偏远地区建厂。
4、一种适用于偏远地区无人值守的植物工厂系统，具有独立的报警系统，安全放心。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明系统结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
如图1所示，一种适用于偏远地区无人值守的植物工厂系统，控制设置在偏远地区的200平米的玻璃温室，用于种植菠萝蜜。包括上位控制模块、现场通信模块、现场控制模块、温度传感模块、湿度传感模块、营养液传感模块、温度调整模块、湿度调整模块、营养液调整模块、光照调整模块、远程通信模块、远程控制模块、图像传感模块和报警模块，上位控制模块采用工控机、现场控制模块采用89S52单片机，温度传感模块、湿度传感模块、营养液传感模块采用具有RS485接口的温度传感器、湿度传感器、液体检测器，温度调整模块包括：风扇、暖气片、冷气设备，湿度调整模块包括：加湿器、除湿器，营养液调整模块包括：营养液自动配置桶，远程通信采用互联网，远程控制采用手机或计算机，图像传感模块采用带动态捕捉的摄像头，报警模块包括：警笛，警灯，手机呼叫装置。温室温度控制在22-30℃，温度传感器检测到的温度超过30℃时，工控机发出控制指令，驱动冷气设备和风扇，如果当温度下降低于24℃时，工控机又会发出加温指令驱动暖气设备和风扇；温室湿度控制在80-90%，营养液按适合菠萝蜜生长的营养液配置，温室温度、湿度、营养液皆采用闭环PID控制，光照为开环控制，提前预设适合菠萝蜜生长的光谱，温室内24小时监控，如果有人非法闯入，报警装置发出警报。如果由于天气或其他原因导致无法进行远程通信，现场控制装置切换为脱机工作状态，根据预设的PID参数对系统进行控制。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。