该装置主要由离心风扇1，输气管2，控制器3，触摸屏4，CO2储气瓶5，减压阀6，气体流量传感器7，整体支架8，滑轮9组成。该装置可以在温室不同位置灵活移动使用，离心风扇可以上下、左右摆动，可实现温室内CO2浓度快速加富；C02浓度传感器均匀布置在温室中，实时监测温室内CO2浓度；控制箱采用防水防潮设计，能够适应温室的湿热环境，可在温室内长期放置，可以通过控制箱的面板按键灵活设定加浓程序，以适应不同作物需求。
[0032]图4，CO2加浓控制器是CO 2气肥加施器的核心部分，包括控制器、触摸屏(包括上位机和人机交互单元)、CO2浓度传感器、ZigBee网络、继电器、电磁阀、电源管理模块。系统控制器选用基于我国自主研发的PLC-MT系列的PZ-36MT-3DA-3AD控制器，该控制器内集成了 ARM Cortex-M3 (32位)核心处理器，性价比高、稳定性高、抗干扰能力强，能够可靠稳定地实现数据采集、存储、报警、通信等通用功能，可以本系统中智能控制与管理等要求。触摸屏选用广州微嵌公司的可编程HMI组态型工业触摸屏，包括硬件(WQT系列触摸屏)、软件(超级串口屏编辑软件WQTDesigner)两个部分。硬件采用ARM9高速CPU (400MHZ)、数字TFTIXD (LED背光显示)、高精度电阻式触摸屏。软件可以快速构造和生成嵌入式计算机监控系统运行程序，工程以窗口为单位，构造用户运行系统的图形界面。PZ-36MT-3DA-3AD控制器的I/O 口实时读取各传感器采集的数据，经过A/D转换和相应的运算处理，利用串口与上位机(触摸屏)建立通信，实现上位机实时监测底层数据。通过控制器设定的程序和外设的执行机构驱动电路(继电器模块)，实现对执行机构(电磁阀)的控制。
[0033]图5，系统软件设计具体包括:硬件、软件初始化、按钮指令输入、信息显示、信息存储、控制算法、采样处理、监控与报警。CO2气肥加施智能控制可以对气肥加施过程进行全程控制，实时监测温室内CO2浓度，通过上位机实时显示，并存储在后台数据库，以便历史信息查询。用户可以选定系统的控制模式:手动控制和智能控制。在手动控制模式下，实现CO2手动触控加浓，施肥时间和施肥量由操作者设置。智能控制模式下，控制器根据当前温室内C02浓度，在线确定气肥加施量与加施时间，实现0)2气肥智能加施。
[0034]本实用新型解决的技术问题在于采用无线传感器网络技术、嵌入式技术和自动监控技术实现农业封闭环境中0)2浓度的自动监控与加富，改善传统农业CO 2气肥加施方法中智能化水平不高、无法根据实际环境和作物不同生长时期进行CO2加浓，以及气源不纯、加浓速度缓慢等问题。本实用新型公开了基于农业物联网的CO2气肥智能加施系统，包括0)2储气瓶、减压阀、气体流量传感器、电磁阀、继电器、PLC控制器、触摸屏、离心风扇。该系统工作原理如下:通过ZigBee无线传感器网络实时监测系统内CO2气体浓度，当所述系统CO2浓度低于所述系统内设定的目标0)2浓度时，向所述系统中释放CO 2气体；当所述系统中0)2浓度等于或高于所述系统目标CO2浓度时，停止向所述系统释放CO2气体。本实用新型的CO2气肥加施方法如下:C0 2储气瓶释放的CO2气体通过减压阀均匀稳定地向所述系统内输出CO2气体。输出的CO 2气体通过气体流量传感器计算气体输出速率(L/min)，输出的CO2气体通过控制器根据气体流量传感器中气体输出速率，控制继电器工作时间，由继电器控制电磁阀打开和闭合，输出的CO2气体由离心风扇均匀释放到所述系统中。本实用新型解决了设施环境中0)2实时监测和施肥不均匀等问题，有效促进植物光合作用、呼吸作用、蒸腾作用和水分利用率。
【主权项】
1.基于农业物联网的CO2气肥智能加施系统，其特征在于，包括CO2储气瓶、CO2浓度传感器、气体压力传感器、气体流量传感器、离心风扇、减压阀、控制器、电磁阀、继电器、上位机、人机交互单元； 所述的减压阀输入口连接0)2储气瓶的出气口，减压阀的输出口连接离心风扇的输入口，在减压阀的输入口和输出口之间的输气管上分别设置有气体压力传感器、气体流量传感器、电磁阀； 所述的CO2浓度传感器用于采集农作物周围的CO2浓度； 所述的CO2浓度传感器、气体压力传感器、气体流量传感器采集的信号输入到控制器； 控制器通过继电器控制电磁阀的开关； 所述的控制器与所述的上位机通信； 人机交互单元与上位机连接。2.根据权利要求1所述的基于农业物联网的CO2气肥智能加施系统，其特征在于，所述的控制器采用PLC-MT系列的PZ-36MT-3DA-3AD控制器。3.根据权利要求1所述的基于农业物联网的CO2气肥智能加施系统，其特征在于，所述的人机交互单元采用触摸屏实现。4.根据权利要求1所述的基于农业物联网的CO2气肥智能加施系统，其特征在于，所述的控制器与所述的上位机采用串口通信。5.根据权利要求1所述的基于农业物联网的CO2气肥智能加施系统，其特征在于，所述的控制器控制器控制离心风扇的左右摆动、上下摆动、开与关。6.根据权利要求1所述的基于农业物联网的CO2气肥智能加施系统，其特征在于，所述的气体流量传感器采用MEMS气体质量气体流量传感器MF5700系列。
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于农业物联网的CO2气肥智能加施系统，包括CO2储气瓶、CO2浓度传感器、气体压力传感器、气体流量传感器、离心风扇、减压阀、控制器、电磁阀、继电器、上位机、人机交互单元；所述的减压阀输入口连接CO2储气瓶的出气口，减压阀的输出口连接离心风扇的输入口，在减压阀的输入口和输出口之间的输气管上分别设置有气体压力传感器、气体流量传感器、电磁阀；本实用新型解决了设施环境中CO2实时监测和施肥不均匀等问题，有效促进植物光合作用、呼吸作用、蒸腾作用和水分利用率。
【IPC分类】A01G7/02
【公开号】CN204634482
【申请号】CN201520264654
【发明人】汪小旵, 张瑜, 孙国祥, 李永博, 章永年
【申请人】南京农业大学
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年4月28日