温室控制系统技术方案

本发明专利技术涉及监控领域，公开了一种温室控制系统，包括控制中心、本地控制器、数据采集模块、环境调节模块；所述控制中心包括人机交互界面模块、数据接收显示模块、参数设置模块、控制策略模块、状态显示模块和通信模块；所述本地控制器具有与数据采集模块、环境调节模块和控制中心通信功能；所述数据采集模块用于采集环境数据送入本地控制器；所述环境调节模块用于接收控制指令执行对温室环境的全方位控制；本发明专利技术能够对温室环境进行实时远程智能监控，达到为温室作物的生长提供适宜的生长环境，提高作物的品质和产量，节约能源消耗的目的，具有切实意义上的实用价值。

【技术实现步骤摘要】
温室控制系统
本专利技术涉及监控领域，尤其涉及一种温室控制系统。
技术介绍
随着农业经济和科技的不断发展，温室生产作为农作物种植技术，突破了传统农作物种植受地域、自然环境、气候等诸多因素的限制，已经成为世界农业生产的发展趋势，目前常规的温室环境控制系统，均以控制环境参数目标值为控制目标进行设计，即是为了控制环境而控制环境，没有照顾作物自身的长势情况，然而作物高产高质与光照、温度等温室环境参数之间难以建立精确的数学模型，属于非线性的不确定问题。随着计算机与信息技术的发展，模糊逻辑与人工神经网络理论已经逐步应用，为该类“不确定”的环境控制系统的精准控制提供了理论依据。进一步的由于温室控制是一个复杂的大系统，具有强非线性、大时滞、时变、分布参数、多变量间的强烈耦合、较大的随机干扰、过程机理错综复杂等特点，难以建立精确的数学模型，同时现有技术中对于如何根据作物长势情况并以作物高产高质为目标进行环境控制问题，尚缺乏有效的解决方案。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种温室控制系统用以解决现有技术中问题。本专利技术解决技术问题采用如下技术方案：一种温室控制系统，包括控制中心、本地控制器、数据采集模块、环境调节模块，所述数据采集模块和环境调节模块分别通过本地控制器和控制中心连接，所述本地控制器、数据采集模块、环境调节模块分别与被控制的温室一一对应；所述控制中心用于采用模糊控制策略对采集的温室环境参数进行分析处理，生成控制指令传输至本地控制器，包括人机交互界面模块、数据接收显示模块、参数设置模块、控制策略模块、状态显示模块和通信模块，所述参数设置模块根据作物不同生长阶段的要求对温室环境各个参数进行设置，为智能控制提供参考数据，所述控制策略模块用于提供模糊控制策略；所述本地控制器用于与数据采集模块、环境调节模块和控制中心通信，将数据采集模块采集到的数据进行预处理，保存于本地控制器的本地存储器中，在一次通信周期后将本地存储器中的数据传输至控制中心，并实时接收控制中心发出的指令以驱动环境调节模块执行环境调节动作；所述数据采集模块包括温度传感器、湿度传感器、光照度传感器和二氧化碳浓度传感器，用于采集被控制的温室的环境数据送入本地控制器，所述温度传感器包括空气温度和土壤温度传感器，所述湿度传感器包括空气湿度和土壤湿度传感器；所述环境调节模块包括顶窗、湿帘外翻窗、风机，外遮阳、内遮阳、内保温、湿帘水泵、补光灯、CO2发生器、空调，环流风机以及受控开关组，所述顶窗、湿帘外翻窗、风机，外遮阳、内遮阳、内保温、湿帘水泵、补光灯、CO2发生器、空调，环流风机分别和受控开关组中的对应开关连接，用于接收控制指令执行对被控制的温室环境的全方位控制；所述模糊控制策略包括：将温室内的湿度分为高、中、低三级，在这三个级别下，分别对温室内的温度进行模糊控制，模糊控制系统的输入两位温度偏差E和温度偏差的变化率Ec，模糊控制系统的输出量为天窗、湿帘外翻窗、风机和湿帘水泵的运行状态；同时对外遮阳、内遮阳、环流风扇、空调、CO2发生器、补光灯按照预设的控制策略进行自动控制。优选地，所述的空气温度与湿度传感器采用数字温湿度复合传感器DHT11，用于测量温室里的温度、湿度；所述土壤温度与湿度传感器分别采用DS18B20和HS1101电容式湿度传感器，用于测量温室里的土壤温度与湿度；所述光照强度传感器采用TSL235光频转换器,用于测量温室里的光照强度；所述二氧化碳浓度传感器采用NDIR技术二氧化碳传感器模块S-100，用于实时监测温室里的二氧化碳浓度。优选地，所述预设的控制策略包括：将温室环境参数光照、温度、湿度、CO2浓度作为控制信号，在控制信号的阶跃输入量作用下，其输出的控制信号的调控值的过渡过程为：当控制信号的调控值小于阶跃输入量时，若控制信号的检测值与给定值的偏差大于设定的阈值时，则增加控制量；若控制信号的检测值与给定值的偏差小于设定的阈值时，则综合考虑偏差大小和偏差变化率情况，确定是增加、保持或减小控制量；当控制信号的调控值大于阶跃输入量时，若控制信号的检测值与给定值的偏差大于设定的阈值时，则减少控制量；若控制信号的检测值与给定值的偏差小于设定的阈值时，则综合考虑偏差大小和偏差变化率情况，确定是增加、保持或减小控制量。优选地，所述本地控制器配置总线RS-232、RS-485和10/100M自适应以太网，控制温室内温度、湿度的自动调节。优选地，所述数据采集模块还包括监控录像装置，所述监控录像装置为多组高清摄像头，24小时实时监测并存储录像。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：本专利技术通过设计合理的控制策略，建立温室环境智能远程控制系统，以达到为温室作物的生长提供适宜的生长环境，提高作物的品质和产量，节约能源消耗的目的，从而实现温室作物的高效、优质生产，采用温湿度联合控制策略，在高、中、低三个湿度等级下对温室内的温度采取模糊控制策略，控制天窗、湿帘外翻窗、风机和湿帘水泵等执行机构的运行状态，表现了良好的控制效果，能够为温室作物的生长提供较好的生长环境，即节省了人力，又能保证温室的正常运行。附图说明图1为本专利技术实施例的一种温室控制系统的结构示意图。具体实施方式以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本专利技术作进一步描述，但并不因此而限制本专利技术的保护范围。由于温室环境控制有如下特点：(1)温度、湿度、光照等被控量之间相互影响，一个环境因子的改变会影响其他环境因子的变化。如温室光照度增加导致温度升高湿度下降。因此，在设计控制策略时，应该综合考虑各个环境因子的相互影响。(2)季节不同，调节措施也会不同。在春、夏和秋季，温湿度的调节可以通过天窗、侧窗、风机、湿帘和遮阳网等措施来实现，CO2浓度主要通过通风换气来进行调节。而冬季温湿度的调节主要是通过暖气和保温被等，而不能用风机、天窗和侧窗，CO2浓度也是通过CO2发生器或者有机肥发酵等方式来进行调节，而不是通风换气，因为北方冬季严寒，容易使温室内作物发生冻伤伤害。东北加温时间很长，约为5～6个月，因此设计控制策略时应该按照春夏秋季和冬季两种模式进行。(3)不同的生长时期，参数要求不同，控制模式不同。以黄瓜为例，整个生长过程分为：发芽期、幼苗期、开花期和结果期。因此将控制分为4个生长时期来调节参数。将一天分为四个阶段实行变温管理模式，即将温度管理按午前、午后、傍晚和夜晚四个阶段分别采用不同的温度。午前光照增加，温室内的气温迅速上升，为促进光合作用，使温度保持在25～30℃；午后光合作用减弱，设定气温降到22～25℃以便光合产物的运输；傍晚前后，温室内的气温进一步降低，光合产物的运输加速，黄瓜在这个阶段一般保持在15～16℃，随后保持一定的夜温13℃；后半夜采用10～12℃以减少呼吸消耗增加积累。(4)不同参数、调节措施之间的关系不同。在高温高湿的情况下，不能开启湿帘风机水泵系统，因为通过湿帘本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种温室控制系统，其特征在于，包括控制中心、本地控制器、数据采集模块、环境调节模块，所述数据采集模块和环境调节模块分别通过本地控制器和控制中心连接，所述本地控制器、数据采集模块、环境调节模块分别与被控制的温室一一对应；/n所述控制中心用于采用模糊控制策略对采集的温室环境参数进行分析处理，生成控制指令传输至本地控制器，包括人机交互界面模块、数据接收显示模块、参数设置模块、控制策略模块、状态显示模块和通信模块，所述参数设置模块根据作物不同生长阶段的要求对温室环境各个参数进行设置，为智能控制提供参考数据，所述控制策略模块用于提供模糊控制策略；/n所述本地控制器用于与数据采集模块、环境调节模块和控制中心通信，将数据采集模块采集到的数据进行预处理，保存于本地控制器的本地存储器中，在一次通信周期后将本地存储器中的数据传输至控制中心，并实时接收控制中心发出的指令以驱动环境调节模块执行环境调节动作；/n所述数据采集模块包括温度传感器、湿度传感器、光照度传感器和二氧化碳浓度传感器，用于采集被控制的温室的环境数据送入本地控制器，所述温度传感器包括空气温度和土壤温度传感器，所述湿度传感器包括空气湿度和土壤湿度传感器；/n所述环境调节模块包括顶窗、湿帘外翻窗、风机，外遮阳、内遮阳、内保温、湿帘水泵、补光灯、CO2发生器、空调，环流风机以及受控开关组，所述顶窗、湿帘外翻窗、风机，外遮阳、内遮阳、内保温、湿帘水泵、补光灯、CO2发生器、空调，环流风机分别和受控开关组中的对应开关连接，用于接收控制指令执行对被控制的温室环境的全方位控制；/n所述模糊控制策略包括：/n将温室内的湿度分为高、中、低三级，在这三个级别下，分别对温室内的温度进行模糊控制，模糊控制系统的输入两位温度偏差E和温度偏差的变化率Ec，模糊控制系统的输出量为天窗、湿帘外翻窗、风机和湿帘水泵的运行状态；同时对外遮阳、内遮阳、环流风扇、空调、CO2发生器、补光灯按照预设的控制策略进行自动控制。/n...

【技术特征摘要】
1.一种温室控制系统，其特征在于，包括控制中心、本地控制器、数据采集模块、环境调节模块，所述数据采集模块和环境调节模块分别通过本地控制器和控制中心连接，所述本地控制器、数据采集模块、环境调节模块分别与被控制的温室一一对应；
所述控制中心用于采用模糊控制策略对采集的温室环境参数进行分析处理，生成控制指令传输至本地控制器，包括人机交互界面模块、数据接收显示模块、参数设置模块、控制策略模块、状态显示模块和通信模块，所述参数设置模块根据作物不同生长阶段的要求对温室环境各个参数进行设置，为智能控制提供参考数据，所述控制策略模块用于提供模糊控制策略；
所述本地控制器用于与数据采集模块、环境调节模块和控制中心通信，将数据采集模块采集到的数据进行预处理，保存于本地控制器的本地存储器中，在一次通信周期后将本地存储器中的数据传输至控制中心，并实时接收控制中心发出的指令以驱动环境调节模块执行环境调节动作；
所述数据采集模块包括温度传感器、湿度传感器、光照度传感器和二氧化碳浓度传感器，用于采集被控制的温室的环境数据送入本地控制器，所述温度传感器包括空气温度和土壤温度传感器，所述湿度传感器包括空气湿度和土壤湿度传感器；
所述环境调节模块包括顶窗、湿帘外翻窗、风机，外遮阳、内遮阳、内保温、湿帘水泵、补光灯、CO2发生器、空调，环流风机以及受控开关组，所述顶窗、湿帘外翻窗、风机，外遮阳、内遮阳、内保温、湿帘水泵、补光灯、CO2发生器、空调，环流风机分别和受控开关组中的对应开关连接，用于接收控制指令执行对被控制的温室环境的全方位控制；
所述模糊控制策略包括：
将温室内的湿度分为高、中、低三级，在这三个级别下，分别对温室内的温度进行模糊控制，模糊控制系统的输入两位温度偏差E和温度偏差的变化率Ec，模糊控制系统的输出量为天窗、湿帘外翻窗、风机和湿帘水泵的运行状态；同时对外遮...

【专利技术属性】
技术研发人员：满延慧，袁聪聪，彭磊，文继任，杨峻骁，
申请(专利权)人：湖南聚沙信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43