一种大棚自动化控制系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种大棚自动化控制系统，包括控制器，所述控制器的输入端与温度传感器、湿度传感器、亮度传感器、CO2浓度传感器相连；所述控制器的输出端与空调、洒水装置、照明装置、通风装置；本实用新型的优点在于：能够根据农作物的生长条件，自动化控制大棚内的温度、湿度、灌溉施肥等各种环境因素，不受季节影响，提高农作物产量，结简单，成本低、投资少、见效快、易于在广大农村不同地理环境下推广。
【专利说明】一种大棚自动化控制系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种自动化控制系统，具体地说是一种大棚自动化控制系统，属于自动化控制系统领域。
【背景技术】
[0002]农业现代化的高低，是当今世界各国综合国力的重要标志之一，在许多发达国家都根据本国的国情开发具有鲜明特色的农业高新技术，近年来运用现代高新科学技术致力于智能温室自动化技术与开发已取得了突飞猛进的发展。如荷兰的智能温室大棚和计算机管理系统，智能温室大棚为大面积玻璃厂房，农作物的整个生产过程全部实现计算机控制，一个大棚的造价约300-600万美元。而现在农民建一个普通塑料大棚只需几千人民币。因而，其推广应用存在着占地面积大、设备投资大、生产成本高、不能小规模因地致宜推广等问题。然而，传统的大棚一般主要由一个大的塑料棚和支架组成，受环境影响较大，农作物仍然需要根据季节来种植，局限了农业种植的种类和时间，且棚内的温度、湿度、洒水等均是通过人工控制的，自动化水平低，产量低。名称为“一种温室大棚自动化控制系统”申请号为“CN201220299473.2”的中国实用新型专利公开了一种本实用新型提供一种温室大棚自动化控制系统，计算机监控系统分别与自然通风系统、内遮阳系统、外遮阳系统、湿帘风机降温系统、滴灌施肥系统、苗床移动系统、加温系统、补光系统、传感器信息接收系统、声光报警系统连接。用户将作物生长所需求的数据及控制参数输入计算机，计算机监控系统即可通过传感器信息接收系统实时采集温室大棚内温度、湿度、光照、土壤温度、二氧化碳浓度等环境参数，并根据种植作物需要控制相关的功能系统，实现加温、降温通风、补光等功能，为作物生长提供良好的环境。然而，该系统的自动化程度较低，虽然能够在一定程度上实现各种环境参数的控制，但是，缺少相应的监控系统，不能对大棚内的信息进行随时随地的远程监控。
实用新型内容
[0003]为了解决上述问题，本实用新型设计了一种大棚自动化控制系统，能够根据农作物的生长条件，自动化控制大棚内的温度、湿度、灌溉施肥等各种环境因素，不受季节影响，提高农作物产量，结简单，成本低、投资少、见效快、易于在广大农村不同地理环境下推广。
[0004]本实用新型的技术方案为:
[0005]一种大棚自动化控制系统，包括控制器，所述控制器的输入端与温度传感器、湿度传感器、亮度传感器、C02浓度传感器相连；所述控制器的输出端与空调、洒水装置、照明装置、通风装置；
[0006]温度传感器、湿度传感器、亮度传感器、C02浓度传感器采集大棚内的环境数据，例如亮度传感器用于感应大棚周围的亮度，并将数据传送至控制器，控制器接收数据后，对其进行分析处理，并作出相应的控制:若温度传感器采集的数据值过低或过高，则启动空调，对大棚内温度进行控制，直到达到设定温度值；若湿度传感器采集的数据过低，则控制器启动洒水装置，提高大棚内的湿度；若亮度传感器采集的数据值过低，则控制器启动照明装置；若C02浓度传感器采集的数据值过低或过高，则启动通风装置，对大棚内C02浓度进行控制，直到达到设定浓度值。
[0007]进一步地，所述控制器的输出端还连接有报警装置，当传感器的任一检测数值超出设定范围值一定时间时，例如3-5小时，则由控制器启动报警装置进行报警。而如果检测数值超出的设定范围值的时间较短，这样并不会影响作物的生长，由自身的控制器通过自身的调控装置即可使环境条件达到设定的范围内，从而避免了虚报现象的发生；只有当检测数值超出设定范围值的时间较长，影响到了作物的生长时，启动警报装置进行报警，再由人工进行环境条件的调控，避免作物的生长受到影响。
[0008]进一步地，所述照明装置为若干水平设置的LED灯管组，每组垂直设置有若干个LED灯管，所述LED灯管组阵列设置在的相邻大棚作物种植池之间，实现对种植池内作物进行定向分层照明。由于LED灯低功耗、辐射小、发热量少，可接近作物照明，不造成作物灼伤。同时，LED灯作为补充光源，防水防潮，分置在作物株间进行定向分层照明，减少漏光损失，提高光效。而且低压安全，操作简便，寿命长，劳动强度低，固态不易碎，在植物生长期间无需维护与维修。
[0009]进一步地，所述控制器与电机电相接，所述电机与水泵电连接，所述水泵的入水口通过管道与水池或营养液池相连，所述水泵的出水口通过管道与种植池相连，使用时，根据所种植作物的特点和种植季节的情况在控制器上设置营养液的泵送时间程序，由其控制水泵24小时内开机次数和开机时间，实现定时、定量向种植池内泵送水或营养液。所述管道上设有一杂质过滤器。
[0010]更进一步地，所述水泵的出水口通过管道与若干滴灌口相连，所述滴灌口设置在作物根系处，对于其上部的作物根系进行滴灌，所述滴灌口处设有过滤布，用于过滤杂质防止阻塞，所述滴灌口处还设有保水绵，用于吸水保湿，提高滴灌效率。
[0011]进一步地，所述水泵的出水口设有电磁阀，所述电磁阀与所述控制器电连接，通过控制器控制电磁阀的启闭，从而实现对于滴灌的控制。所述控制器的输入端还连接有采集土壤温度和湿度的土壤信息采集器，土壤信息采集器将采集到的土壤含水量信息传输给控制器，控制器根据接收到的土壤含水量信息发出灌溉指令，控制所述电磁阀进行灌溉。所述的土壤信息采集器为土壤湿度传感器和土壤温度传感器，所述的土壤湿度传感器和土壤温度传感器可通过无线通讯连接方式，例如EMS无线信号传输方式，与所述控制器相连，进行数据传输。所述的土壤湿度传感器和土壤温度传感器均设置在地面以下20cm、40cm和60m处，并采集地面以下土壤温度和湿度信息。
[0012]更进一步地，所述水池或营养液池内设有液位计，所述液位计的输出端与所述控制器的输入端控制相连，所述控制器的输出端与供水阀门控制相连，从而控制供水阀门的开关，对水池进行供水，使水池维持一定的液位。
[0013]进一步地，上述设备均与蓄电池的输出端电连接，通过蓄电池供电，所述蓄电池输入端与太阳能电池板的输出端相连，所述太阳能电池板的输出端与继电器的输入端相连，所述继电器的输出端与所述控制器输入端相连。采用太阳能电池板可有效地节约电能，同时不会对环境造成污染，但是遇到阴雨天，则无法正常供电，从而无法维持大棚内部的生长环境，蓄电池可以储存电量，阴天或雨天，由蓄电池供给电源，继电器则对控制器等设备的起到保护的作用，一旦电压或电流异常，继电器则自动切断电源，保护设备，延长设备的使用寿命，降低生产成本。
[0014]进一步地，所述控制器通过数据服务器与监控终端相连通，并进行数据交换，所述控制器为可编程控制器，数据服务器将监控终端发出的控制指令下发到可编程控制器上，可编程控制器在控制指令的驱动下，控制并根据可编程控制器的驱动指令进行工作。
[0015]更进一步地，所述可编程控制器为无线可编程控制器，该无线可编程控制器通过基站收发台BTS与数据服务器连接通讯；所述监控终端分为有线监控终端和无线监控终端两种，所述有线监控终端为通过网线与数据服务器相连接的计算机；所述无线监控终端为通过基站收发台BTS与数据服务器相连接的无线移动监控端。所述监控终端对整个控制系统进行运行状态监控，并对系统中的参数进行修改和设定；监控终端和控制器通过数据服务器相互连通并进行数据信息的交换；各种传感器检测装置用于检测大棚内的各种参数，并将其检测数据反馈到控制器，同时通过数据服务器将其收集的数据反馈到监控终端。
[0016]用户将作物生长所需求的数据及控制参数输入计算机监控终端，计算机监控终端通过各种传感器检测装置实时采集温室大棚内的温度、湿度、光照、C02浓度等环境参数，并根据种植作物的需求控制声光报警系统，提供各种报警信息。
[0017]本实用新型设有各种采集环境数据的传感器，并将采集的数据传送至控制器，控制器对数据进行处理、分析后，做出相应的控制，从而为农作物提供更好地生长环境，提高了农作物产量，实现了大棚自动化控制，提高工作效率，降低人工成本。
[0018]另外，所述控制器可以设置一个，也可以设置若干个，分别控制一个传感器及相应的调节设备，例如，一个控制器控制一个温度传感器及空调。
[0019]本实用新型的优点在于:能够根据农作物的生长条件，自动化控制大棚内的温度、湿度、灌溉施肥等各种环境因素，不受季节影响，提高农作物产量，结简单，成本低、投资少、见效快、易于在广大农村不同地理环境下推广。
[0020]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1为本实用新型实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
[0022]以下对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0023]实施例1
[0024]如图1所示，一种大棚自动化控制系统，包括控制器，所述控制器的输入端与温度传感器、湿度传感器、亮度传感器、C02浓度传感器相连；所述控制器的输出端与空调、洒水装置、照明装置、通风装置；
[0025]温度传感器、湿度传感器、亮度传感器、C02浓度传感器采集大棚内的环境数据，例如亮度传感器用于感应大棚周围的亮度，并将数据传送至控制器，控制器接收数据后，对其进行分析处理，并作出相应的控制:若温度传感器采集的数据值过低或过高，则启动空调，对大棚内温度进行控制，直到达到设定温度值；若湿度传感器采集的数据过低，则控制器启动洒水装置，提高大棚内的湿度；若亮度传感器采集的数据值过低，则控制器启动照明装置；若C02浓度传感器采集的数据值过低或过高，则启动通风装置，对大棚内C02浓度进行控制，直到达到设定浓度值。
[0026]所述控制器的输出端还连接有报警装置，当传感器的任一检测数值超出设定范围值一定时间时，例如3-5小时，则由控制器启动报警装置进行报警。而如果检测数值超出的设定范围值的时间较短，这样并不会影响作物的生长，由自身的控制器通过自身的调控装置即可使环境条件达到设定的范围内，从而避免了虚报现象的发生；只有当检测数值超出设定范围值的时间较长，影响到了作物的生长时，启动警报装置进行报警，再由人工进行环境条件的调控，避免作物的生长受到影响。
[0027]所述照明装置为若干水平设置的LED灯管组，每组垂直设置有若干个LED灯管，所述LED灯管组阵列设置在的相邻大棚作物种植池之间，实现对种植池内作物进行定向分层照明。由于LED灯低功耗、辐射小、发热量少，可接近作物照明，不造成作物灼伤。同时，LED灯作为补充光源，防水防潮，分置在作物株间进行定向分层照明，减少漏光损失，提高光效。而且低压安全，操作简便，寿命长，劳动强度低，固态不易碎，在植物生长期间无需维护与维修。
[0028]所述控制器与电机电相接，所述电机与水泵电连接，所述水泵的入水口通过管道与水池或营养液池相连，所述水泵的出水口通过管道与种植池相连，使用时，根据所种植作物的特点和种植季节的情况在控制器上设置营养液的泵送时间程序，由其控制水泵24小时内开机次数和开机时间，实现定时、定量向种植池内泵送水或营养液。所述管道上设有一杂质过滤器。
[0029]所述水泵的出水口通过管道与若干滴灌口相连，所述滴灌口设置在作物根系处，对于其上部的作物根系进行滴灌，所述滴灌口处设有过滤布，用于过滤杂质防止阻塞，所述滴灌口处还设有保水绵，用于吸水保湿，提高滴灌效率。
[0030]所述水泵的出水口设有电磁阀，所述电磁阀与所述控制器电连接，通过控制器控制电磁阀的启闭，从而实现对于滴灌的控制。
[0031]所述控制器的输入端还连接有采集土壤温度和湿度的土壤信息采集器，土壤信息采集器将采集到的土壤含水量信息传输给控制器，控制器根据接收到的土壤含水量信息发出灌溉指令，控制水泵电磁阀进行灌溉。所述的土壤信息采集器为土壤湿度传感器和土壤温度传感器，所述的土壤湿度传感器和土壤温度传感器均通过无线通讯连接方式，例如EMS无线信号传输方式，与所述电磁阀相连，进行数据传输。所述的土壤湿度传感器和土壤温度传感器均设置在地面以下20cm、40cm和60m处，并采集地面以下土壤温度和湿度信息。
[0032]所述水池或营养液池内设有液位计，所述液位计的输出端与所述控制器的输入端控制相连，所述控制器的输出端与供水阀门控制相连，从而控制供水阀门的开关，对水池进行供水，使水池维持一定的液位。
[0033]上述设备均与蓄电池的输出端电连接，通过蓄电池供电，所述蓄电池输入端与太阳能电池板的输出端相连，所述太阳能电池板的输出端与继电器的输入端相连，所述继电器的输出端与所述控制器输入端相连。采用太阳能电池板可有效地节约电能，同时不会对环境造成污染，但是遇到阴雨天，则无法正常供电，从而无法维持大棚内部的生长环境，蓄电池可以储存电量，阴天或雨天，由蓄电池供给电源，继电器则对控制器等设备的起到保护的作用，一旦电压或电流异常，继电器则自动切断电源，保护设备，延长设备的使用寿命，降低生产成本。
[0034]所述控制器通过数据服务器与监控终端相连通，并进行数据交换，所述控制器为可编程控制器，数据服务器将监控终端发出的控制指令下发到可编程控制器上，可编程控制器在控制指令的驱动下，控制并根据可编程控制器的驱动指令进行工作。
[0035]所述可编程控制器为无线可编程控制器，该无线可编程控制器通过基站收发台BTS与数据服务器连接通讯；所述监控终端分为有线监控终端和无线监控终端两种，所述有线监控终端为通过网线与数据服务器相连接的计算机；所述无线监控终端为通过基站收发台BTS与数据服务器相连接的无线移动监控端。所述监控终端对整个控制系统进行运行状态监控，并对系统中的参数进行修改和设定；监控终端和控制器通过数据服务器相互连通并进行数据信息的交换；各种传感器检测装置用于检测大棚内的各种参数，并将其检测数据反馈到控制器，同时通过数据服务器将其收集的数据反馈到监控终端。
[0036]用户将作物生长所需求的数据及控制参数输入计算机监控终端，计算机监控终端通过各种传感器检测装置实时采集温室大棚内的温度、湿度、光照、C02浓度等环境参数，并根据种植作物的需求控制声光报警系统，提供各种报警信息。
[0037]控制器所使用的电子元器件市场均有销售。水池或营养液池可使用塑料注塑制成，也可用塑料薄膜加工制成。
[0038]上述控制器等设备的控制电路及连接电路均为常规电路设计，所属领域技术人员根据该领域的普通技术常识即可得到，只要能实现本实用新型的连接功能即可，具体结构可根据实际需要进行选择，故不再多述。
[0039]最后应说明的是:以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种大棚自动化控制系统，其特征在于:包括控制器，所述控制器的输入端与温度传感器、湿度传感器、亮度传感器、C02浓度传感器相连；所述控制器的输出端与空调、洒水装置、照明装置、通风装置； 所述照明装置为若干水平设置的LED灯管组，每组垂直设置有若干个LED灯管，所述LED灯管组阵列设置在的相邻大棚作物种植池之间； 所述控制器与电机电相接，所述电机与水泵电连接，所述水泵的入水口通过管道与水池或营养液池相连，所述水泵的出水口通过管道与种植池相连； 所述控制器的输出端还连接有报警装置，当传感器的任一检测数值超出设定范围值一定时间时，则由控制器启动报警装置进行报警； 所述水泵的出水口通过管道与若干滴灌口相连，所述滴灌口设置在作物根系处，所述滴灌口处设有过滤布及保水绵； 所述的温度传感器、湿度传感器、亮度传感器、C02浓度传感器、空调、洒水装置、照明装置、通风装置均与蓄电池的输出端电连接，通过蓄电池供电，所述蓄电池输入端与太阳能电池板的输出端相连，所述太阳能电池板的输出端与继电器的输入端相连，所述继电器的输出端与所述控制器输入端相连； 所述控制器通过数据服务器与监控终端相连通，所述控制器为可编程控制器； 所述可编程控制器为无线可编程控制器，所述无线可编程控制器通过基站收发台BTS与数据服务器连接通讯；所述监控终端分为有线监控终端和无线监控终端两种，所述有线监控终端为通过网线与数据服务器相连接的计算机；所述无线监控终端为通过基站收发台BTS与数据服务器相连接的无线移动监控端。
【文档编号】G05B19/418GK203745872SQ201420035393
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年1月21日 优先权日:2014年1月21日
【发明者】张双林, 邱东 申请人:哈密市庆丰设施农业科技开发有限公司