一种温室大棚智能监控系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及农业生产技术监控领域方面，具体而言是一种温室大棚智能监控系统。
【背景技术】
[0002]农业的发展必须走现代化农业这条道路，随着国民经济的迅速增长，农业的研究和应用技术越来越受到重视，特别是温室大棚已经成为高效农业的一个重要组成部分。现代化农业生产中的重要一环就是对农业生产环境的一些重要参数进行检测和控制。例如:空气的温度、湿度、二氧化碳含量、土壤的含水量等。在农业种植问题中，温室环境与生物的生长、发育、能量交换密切相关，进行环境测控是实现温室生产管理自动化、科学化的基本保证，通过对监测数据的分析，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、高效的栽培目的。以蔬菜大棚为代表的现代农业设施在现代化农业生产中发挥着巨大的作用。大棚内的温度、湿度与二氧化碳含量等参数，直接关系到蔬菜和水果的生长。国外的温室设施己经发展到比较完备的程度，并形成了一定的标准，但是价格非常昂贵，缺乏与我国气候特点相适应的测控软件。而当今大多数对大棚温度、湿度、二氧化碳含量的检测与控制都采用人工管理，这样不可避免的有测控精度低、劳动强度大及由于测控不及时等弊端，容易造成不可弥补的损失，结果不但大大增加了成本，浪费了人力资源，而且很难达到预期的效果。因此，为了实现高效农业生产的科学化并提高农业研究的准确性，推动我国农业的发展，必须大力发展农业设施与相应的农业工程，科学合理地调节大棚内温度、湿度以及二氧化碳的含量，使大棚内形成有利于蔬菜、水果生长的环境，是大棚蔬菜和水果早熟、优质高效益的重要环节。目前，随着蔬菜大棚的迅速增多，人们对其性能要求也越来越高，特别是为了提高生产效率，对大棚的自动化程度要求也越来越高。由于单片机及各种电子器件性价比的迅速提高，使得这种要求变为可能。当前农业温室大棚大多是中、小规模，要在大棚内引人自动化控制系统，改变全部人工管理的方式，就要考虑系统的成本，因此，针对这种状况，结合郊区农户的需要，设计了一套低成本的温湿度自动控制系统。该系统采用传感器技术和单片机相结合，由上位机和下位机(都用单片机实现)构成，采用485接口进行通讯，实现温室大棚自动化控制。
[0003]目前，随着蔬菜大棚的迅速增多，人们对其性能要求也越来越高，特别是为了提高生产效率，对大棚的自动化程度要求也越来越高。由于单片机及各种电子器件性价比的迅速提高，使得这种要求变为可能。
[0004]温室是一种可以改变植物生长环境、为植物生长创造最佳条件、避免外界四季变化和恶劣气候对其影响的场所。它以采光覆盖材料作为全部或部分结构材料，可在冬季或其他不适宜露地植物生长的季节栽培植物。温室生产以达到调节产期，促进生长发育，防治病虫害及提高质量、产量等为目的。而温室设施的关键技术是环境控制，该技术的最终目标是提高控制与作业精度。
[0005]国外对温室环境控制技术研究较早，始于20世纪70年代。先是采用模拟式的组合仪表，采集现场信息并进行指示、记录和控制。80年代末出现了分布式控制系统。目前正开发和研制计算机数据采集控制系统的多因子综合控制系统。现在世界各国的温室控制技术发展很快，一些国家在实现自动化的基础上正向着完全自动化、无人化的方向发展。
[0006]从国内外温室控制技术的发展状况来看，温室环境控制技术大致经历三个发展阶段:
[0007]( I)手动控制；这是在温室技术发展初期所采取的控制手段，其时并没有真正意义上的控制系统及执行机构。生产一线的种植者既是温室环境的传感器，又是对温室作物进行管理的执行机构，他们是温室环境控制的核心。通过对温室内外的气候状况和对作物生长状况的观测，凭借长期积累的经验和直觉推测及判断，手动调节温室内环境。种植者采用手动控制方式，对于作物生长状况的反应是最直接、最迅速且是最有效的，它符合传统农业的生产规律。但这种控制方式的劳动生产率较低，不适合工厂化农业生产的需要，而且对种植者的素质要求较高。
[0008](2)自动控制；这种控制系统需要种植者输入温室作物生长所需环境的目标参数，计算机根据传感器的实际测量值与事先设定的目标值进行比较，以决定温室环境因子的控制过程，控制相应机构进行加热、降温和通风等动作。计算机自动控制的温室控制技术实现了生产自动化，适合规模化生产，劳动生产率得到提高。通过改变温室环境设定目标值，可以自动地进行温室内环境气候调节，但是这种控制方式对作物生长状况的改变难以及时做出反应，难以介入作物生长的内在规律。目前我国绝大部分自主开发的大型现代化温室及引进的国外设备都属于这种控制方式。
[0009](3)智能化控制；这是在温室自动控制技术和生产实践的基础上，通过总结、收集农业领域知识、技术和各种试验数据构建专家系统，以建立植物生长的数学模型为理论依据，研究开发出的一种适合不同作物生长的温室专家控制系统技术。温室控制技术沿着手动、自动、智能化控制的发展进程，向着越来越先进、功能越来越完备的方向发展。由此可见，温室环境控制朝着基于作物生长模型、温室综合环境因子分析模型和农业专家系统的温室信息自动采集及智能控制趋势发展。
[0010]温室是观赏植物栽培生产中必不可少的设施之一，不同种类观赏花卉对温度及湿度等生长所需条件的要求也不尽相同，为它们提供一个更适宜其生长的封闭的、良好的生存环境，以提早或延迟花期，最终将会给我们带来巨大的经济效益。随着现代科技的发展，电子计算机已用于控制温室环境。该系统可自动控制加热、降温、通风。根据需要，通过按键将温度信息输入MCU，根据情况可随时调节环境。温室环境自动化控制系统在大型现代化温室的利用，是设施栽培高新技术的体现。
[0011]目前，我国农村使用的简易日光温室绝大部分采用手动控制，生产效率低下，单位产品的生产成本偏高。随着温室产业的发展，温室作物趋向于多样化，对温室的控制要求也随之提高，手动控制因其控制精度低已开始不能满足温室生产的需求，需要设计一种控制器减少手动控制。而当今国内常见的智能温室系统都是采用工控机或者PLC方案，价格昂贵，较大部分用户经济能力承受不起。因此，在系统的设计过程中要充分考虑用户的经济承受能力，减少温室设计中的各种成本，提高劳动生产率，这在温室上具有较为深远的意义。
【发明内容】
[0012]针对现有技术的缺陷，开发一种利用价格便宜的一般电子器件，参数精度高，控制操作方便，性价比高的应用于农业种植生产的温室大棚智能监控系统，实现对植物的生长进行合理的控制。
[0013]为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是:温室大棚智能监控系统包括传感器、单片机控制装置和上位机控制装置。
[0014]进一步的，所述传感器包括温度传感器、湿度传感器、光照传感器、土壤分析传感器和C02传感器。
[0015]进一步的，所述单片机控制装置包括ADC0809数模转换、单片机89C51、继电器和侍服电机。
[0016]进一步的，所述单片机包括采集模块、控制模块和通讯模块；
[0017]进一步的，所述采集模块完成对ADC0809的通道的控制和转换结果的读取，并将结果暂存人数据区。
[0018]进一步的，所述控制模块包括温度控制、空气湿度控制、光照控制、土壤湿度控制。根据不同的控制要求，发出不同的控制信号，通过继电器、行程开关、电机、控制开关窗、屋顶喷淋、遮阳网、滴灌，达到实时控制的要求。
[0019]进一步的，所述通讯模块将采集到的参量传到上位机，并接收上位机发来的控制信息；实现上位机和单片机之间的通信，便于用户远程管理，单片机将采集的数据和控制装置当前的状态信息通过RS-485送到上位机，实现信息的上传。
[0020]其中，单片机控制系统和微机系统的工作原理是它主要包括:ADC0809数模转换、单片机89C51、继电器、侍服电机、本系统采用启动三环计算机厂生产的SCB-51-1U单片机应用板，，采用片选法配备了 89C51、2764、ADC0809、8155等芯片，具有较强的抗干扰能力微机系统采用普通的微机即可。
[0021]1.A/D转换；该设计选用ADC0809把各被检测电压信号转换为数字信号送至主控制器，其优点在于换精度高，抗干扰能力强，线性度高，并可通过软件程下直接实现温度、土壤含水率等参数的切换。
[0022]2.系统控制器；该设计选用20K字节内存存储器和内部256字节RAM的单片机AT89C55作为主控器。该系统由单片机对温度湿度等参数进行巡回测量，并对测量的结果进行优化补偿，并进行调控，此外，主控制器还可以同时完成系统参数测量，数据存储，以及与上位机通信等功能。主控器控制功能主要包括调湿、调温和室外保温等控制。调湿，通过AT89C55控制加热炉和风机完成升温，室内降温主要通过排气扇完成和风机完成。土壤调湿主要通过浇水、加肥来实现，可自动完成或采用辅助报警，由人工完成。室外保温通风调光主要采用自动或半自动得外部设备完成。键盘和显示由HD7279A完成。
[0023]由以上本发明的技术方案可知，本发明与传统的监测系统相比，其具有以下优势和有益的效果:
[0024]1.信号监测的多元化；监控信号有温度、湿度、光照度、二氧化碳浓度等多种不同类型的信号，并且同一种类型的信号又有若干多个检测点。
[0025]2.信号监测的连续化；对温室内多种环境参数信息的检测是一个动态的连续过程。由于外界气候环境的变化具有很大的随机性，要实时保持温室内环境的相对稳定，必须对其进行连续监测。
[0026]3.数据