专利名称：一种设施农业温室大棚网络型自适应控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及温室大棚控制系统领域，尤其是一种适用于连栋温室大棚，也可应用于单体温室大棚的设施农业温室大棚网络型自适应控制系统。
背景技术：
温室是设施农业的重要组成部分，是集应用工程装备技术和环境技术于一体，进行作物生产的现代农业生产方式，是我国农业发展的重点之一。温室大棚能带来可观的经济效益，大幅度提高土地利用率、劳动生产率和产品产出率，加速传统农业向现代农业转变。现代化农业生产中的重要一环就是对农业生产环境中的一些重要参数进行检测和控制，例如温度、湿度、二氧化碳的浓度、光照强度等。通过对检测数据的分析，结合作物生长发育规律，控制环境条件，使作物达到优质、高产、高效的目的。随着国家经济的快速发展，农业产业规模的不断扩大，农作物在大棚中培育的品种越来越多，对于数量较多的大棚，温室大棚的环境控制便成为一个十分重要的课题。
当如,我国温室控制系统可分为手动控制系统与自动控制系统两大类，手动控制系统劳动生产率低，对种植者素质要求较高；自动控制系统可利用现代化方式调节温室环境参数，满足作物生长需求，但现阶段自动控制方式还局限于温室单一环境参数或执行机构的控制，如滴灌控制系统、卷帘机控制系统等，还没有开发出可检测出更多环境参数、集温室大棚环境监测与控制于一体的数字化自适应控制系统。本发明提出一种设施农业温室大棚网络型自适应控制系统，实现单个温室大棚或连栋温室大棚之间的联网控制，可有效提高农作物产出率。
发明内容
本发明提供一种设施农业温室大棚网络型自适应控制系统，可以检测更多环境参数，集温室大棚环境监测与控制于一体，实现了单个温室大棚或连栋温室大棚之间的联网自适应控制。本发明提供的技术方案是:一种设施农业温室大棚网络型自适应控制系统，其特征在于:采用上位机结合多套下位机的星型网络控制结构，上位机作为中央监控主站，是整个系统的中央节点，各个下位机作为现场控制分站，是整个系统的分支节点，上位机与各个下位机之间通过通讯连接；上位机包括PC机，其上安装有组态软件和管理决策软件，下位机包括人机交互界面、PLC及其执行机构和参数监测装置，人机交互界面和PLC之间通过通讯连接，参数监测装置检测到的环境信息通过模数转换模块上传至PLC进行处理。所述的执行机构至少包括加热系统、通风系统、卷帘系统、除湿系统和滴灌系统。所述的参数监测装置至少包括温度传感器、空气湿度传感器、土壤湿度传感器、光照传感器和二氧化碳传感器。上位机与各个下位机之间的通讯连接通过星形以太网实现，下位机还包括PLC通讯模块，下位机中的信息数据由PLC通讯模块经路由器上传到上位机中。
所述的人机交互界面采用D0P-B10S615显示屏，PLC采用S7-200 PLC，人机交互界面和PLC之间的通讯连接通过RS485实现。上位机上安装的组态软件选用组态王监控系统软件。本发明的有益效果是:本发明采用上位机结合多套下位机的网络型控制结构，既适用于单体温室大棚，又适用于连栋温室大棚，实现了以信息采集存储、自动化控制、数据处理、网络传输为标志的温室控制系统，具有控制精度高、稳定性强、结构简单、安装方便等特点，可有效改善温室管理模式、提高劳动生产率，实现温室大棚的统一调度、配置及管理。
图1为本发明的网络结构图。图2为本发明的下位机工作原理图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步说明，本发明不仅局限于此。如图1所示，本发明提供的一种设施农业温室大棚网络型自适应控制系统，采用上位机结合多套下位机的星型网络控制结构，上位机作为中央监控主站，是整个系统的中央节点，各个下位机作为现场控制分站，是整个系统的分支节点，上位机与各个下位机之间通过通讯连接，其主要通过星形以太网实现。如图2所示，作为现场控制分站的下位机包括人机交互界面、PLC及其执行机构和参数监测装置，其中人机交互界面采用D0P-B10S615显示屏，PLC采用S7-200 PLC，人机交互界面和PLC之间通过RS485实现通讯连接，参数监测装置检测到的环境信息通过模数转换模块上传至PLC进行处理。其中，执行机构至少 包括加热系统、通风系统、卷帘系统、除湿系统和滴灌系统，参数监测装置至少包括温度传感器、空气湿度传感器、土壤湿度传感器、光照传感器和二氧化碳传感器；传感器采集温室内外温度、湿度、光照强度、二氧化碳浓度等环境信息，并通过模数转换模块将采集的信息上传到下位机的PLC中进行处理，PLC对采集到的信息进行综合、分析、计算和判断，输出控制信号，驱动相应的执行机构；下位机还包括PLC通讯模块，下位机中的信息数据经路由器上传到作为中央监控主站的上位机中；人机交互界面与PLC实时通讯，用于现场人工手动输入相应的温室环境设定值，包括时间信息及温湿度的阈值等，并就地显示温室环境信息。系统共32路输入输出信号，其中10路模拟量输入信号，12路数字量输入信号，10路数字量输出信号，分别用于采集温室温湿度、光照强度、二氧化碳浓度等环境信息及对加热系统、通风系统、卷帘系统、除湿系统、滴灌系统等执行机构的控制。下位机接受并响应远程控制命令，实现对环境的实时监测与控制。作为中央监控主站的上位机包括PC机，其上安装有组态软件和管理决策软件，组态软件选用组态王监控系统软件，其中组态软件用于集中显示各个现场控制分站的监测信息，实现对现场控制分站即下位机的统一管理，以及合理配置资源和对历史数据的记录、分析、储存、报警、趋势预报等；管理决策软件将各个现场控制分站即下位机采集的报警信息、时间信息、环境因子信息、设定值信息、设备动作信息等数据储存于数据库中，依据各信息参数建立温室基本控制模型，并进一步研究参数之间的特性关系，提取参数特征量，建立的系统模型能准确反映在某一时间段内温室环境及作物生长需求；上位机远程监控并统一管理分站，不断对采集的时间信息、环境因子信息、设定值信息、报警信息、设备动作信息等状态参数以及历史数据进行分析、判断和处理，实现各个下位机中温室环境设定值的自适应调整，使其更适应于当前温室环境，不再需要人工手动输入设定值，这样就达到实现对下位机的自适应控制要求， 具有较强的自适应控制能力。
权利要求
1.一种设施农业温室大棚网络型自适应控制系统，其特征在于:采用上位机结合多套下位机的星型网络控制结构，上位机作为中央监控主站，是整个系统的中央节点，各个下位机作为现场控制分站，是整个系统的分支节点，上位机与各个下位机之间通过通讯连接；上位机包括PC机，其上安装有组态软件和管理决策软件，下位机包括人机交互界面、PLC及其执行机构和参数监测装置，人机交互界面和PLC之间通过通讯连接，参数监测装置检测到的环境信息通过模数转换模块上传至PLC进行处理。
2.根据权利要求1所述的一种设施农业温室大棚网络型自适应控制系统，其特征在于:所述的执行机构至少包括加热系统、通风系统、卷帘系统、除湿系统和滴灌系统。
3.根据权利要求1所述的一种设施农业温室大棚网络型自适应控制系统，其特征在于:所述的参数监测装置至少包括温度传感器、空气湿度传感器、土壤湿度传感器、光照传感器和二氧化碳传感器。
4.根据权利要求1所述的一种设施农业温室大棚网络型自适应控制系统，其特征在于:上位机与各个下位机之间的通讯连接通过星形以太网实现，下位机还包括PLC通讯模块，下位机中的信息数据由PLC通讯模块经路由器上传到上位机中。
5.根据权利要求1所述的一种设施农业温室大棚网络型自适应控制系统，其特征在于:所述的人机交互界面采用D0P-B10S615显示屏，PLC采用S7-200 PLC，人机交互界面和PLC之间的通讯连接通过RS485实现。
6.根据权利要求1所述的一种设施农业温室大棚网络型自适应控制系统，其特征在于:上位机上安装的 组态软件选用组态王监控系统软件。
全文摘要
本发明提供一种设施农业温室大棚网络型自适应控制系统，采用上位机结合多套下位机的星型网络控制结构，上位机作为中央监控主站，各个下位机作为现场控制分站，上位机与各个下位机之间通过通讯连接；上位机包括PC机，其上安装有组态软件和管理决策软件，下位机包括人机交互界面、PLC及其执行机构和参数监测装置，人机交互界面和PLC之间通过通讯连接，参数监测装置检测到的环境信息通过模数转换模块上传至PLC进行处理。本发明适用单体或连栋温室大棚，以信息采集存储、自动化控制、数据处理、网络传输为标志，控制精度高、稳定性强、结构简单、安装方便，有效改善温室管理模式、提高劳动生产率，实现温室大棚的统一调度、配置及管理。
文档编号G05B19/418GK103235579SQ20131013987
公开日2013年8月7日 申请日期2013年4月22日 优先权日2013年4月22日
发明者宋建成, 秘立鹏, 郑丽君, 宋渊, 刘媛, 雷志鹏, 温敏敏, 王天水 申请人:太原理工大学, 山西时代联创产业技术研究院有限公司