設(shè)施農(nóng)業(yè)建設(shè)中溫室自動控制系統(tǒng)技術(shù)淺談.doc

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設(shè)施農(nóng)業(yè)建設(shè)中溫室自動控制系統(tǒng)技術(shù)淺談 摘要：論述我國溫室自動控制系統(tǒng)生產(chǎn)中存在的問題及發(fā)展現(xiàn)代溫室產(chǎn)業(yè)的必要性；并指出現(xiàn)代溫室產(chǎn)業(yè)是我國溫室產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向。同時介紹農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)中溫室自動控制系統(tǒng)的重要作用與建設(shè)溫室自動控制系統(tǒng)的意義。 關(guān)鍵詞：現(xiàn)代溫室；設(shè)施農(nóng)業(yè)：溫室自動控制 1設(shè)施農(nóng)業(yè)定義及發(fā)展趨勢 設(shè)施農(nóng)業(yè)足利用人、設(shè)施、控制各環(huán)境因素，完全或部分地擺脫傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)受自然氣候和土壤等條件制約，使動、植物獲得最適宜的生長條件，從而延長生產(chǎn)季節(jié)、獲得最佳產(chǎn)出(產(chǎn)量、品質(zhì))和效益的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式。國內(nèi)設(shè)施農(nóng)業(yè)技術(shù)研究始于20世紀80年代后期我國設(shè)施農(nóng)業(yè)把發(fā)展的方向和重點放在開發(fā)能監(jiān)控土壤水分、溫度、濕度、C02、光照等環(huán)境岡素的溫室系統(tǒng)。 溫室自動控制系統(tǒng) 2設(shè)施溫室自動控制系統(tǒng)類型 2．1操作指導控制系統(tǒng)DAS(數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)DataAcquisition System) 微機通過輸入通道進行實時數(shù)據(jù)采集，并將采集的數(shù)據(jù)以一定格式顯示或通過打印機打印出來，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的集巾監(jiān)視，一般由工控機構(gòu)成，廣泛用于實驗室分析、數(shù)據(jù)分析與處理等。但微機不直接參與生產(chǎn)過程控制，不會對生產(chǎn)過程產(chǎn)生直接影響。 2．2直接數(shù)字控制系統(tǒng)(Direct Digital Contr01) 微機通過輸入通道對—個或多個物理量進行實時數(shù)據(jù)采集，然后按照己定的控制規(guī)律進行實時決策，最后通過輸出通道輸出控制信號，實現(xiàn)對生產(chǎn)過程直接控制。這是微機在丁業(yè)應用中最普遍的一種Zr式。 2．3分散型控制系統(tǒng)(Distributed Control System簡稱DCS) 采用分散控制、集中操作、分級管理、分而自治和綜合協(xié)調(diào)的設(shè)計原則，把系統(tǒng)從下而上分成若干級，如過程控制級、控制管理級、生產(chǎn)管理級和經(jīng)營管理級等，形成分級分布式控制，能夠?qū)崿F(xiàn)自動監(jiān)視、和綜合管理，適用于大中型場、站的自動化管理。 2．4監(jiān)督控制系統(tǒng)I Supervisory Computer Control簡稱SCC) IiPDDC級和SCC級，一般由直接數(shù)字控制機和監(jiān)控計算機組成。直接數(shù)字控制由單片機或單板機實現(xiàn)，并可通過K％-232接u與監(jiān)控計算機進行通信，可廣泛應用于溫審的控制。其中DDC級微機完成生產(chǎn)過程的直接數(shù)字控制；SCC級微機則根據(jù)生產(chǎn)過程工況和已定的數(shù)學模型。進行最優(yōu)化分析計算，產(chǎn)生最優(yōu)給定值，由DD(緞執(zhí)行。 3溫室SCC控制系統(tǒng)簡介 3．1系統(tǒng)任務 本控制系統(tǒng)是由一臺PC機為卜位機，MCS一51系列單片機為下位機組成的溫室群計算機分布式控制系統(tǒng)。下位機實現(xiàn)對整個溫室環(huán)境參數(shù)的檢測和控制，把傳感器采集的有關(guān)參量如溫度、濕度、c0，濃度、光照強度等轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并把這些數(shù)據(jù)暫存起來，然后與給定值進行比較，經(jīng)過一定的控制計算，給出相應的控制信號控制執(zhí)行機構(gòu)進行調(diào)控；同時經(jīng)串行通信接口將數(shù)據(jù)送至上位機，由上位機完成數(shù)據(jù)的管理、決策、歷史資料統(tǒng)計分析，并對數(shù)據(jù)進行顯示、編輯、存儲以及打印輸出。 溫室自動控制監(jiān)控系統(tǒng)示意圖 3．2溫室自動控制監(jiān)控系統(tǒng)工作過程 監(jiān)控系統(tǒng)工作過程如下：上位Pc機經(jīng)過運行一定的程序后，向下位單片機發(fā)出啟動信號，啟動單片機及其被控的機構(gòu)，同時準備接收下位機即單片機發(fā)送來的信號和數(shù)據(jù)。被啟動的單片機。一方面定時啟動各個傳感器測鼉溫室環(huán)境，傳感器將采集到的信號經(jīng)放大器放大，送入ⅣD轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成相應的數(shù)字量后，再送入單片機進行數(shù)據(jù)預處理、判斷分析；另一方面把上次采集列的數(shù)據(jù)向上位機發(fā)送，同時依據(jù)上位計算機發(fā)出的控制信號去控制執(zhí)行機構(gòu)以便為溫審作物提供所需的環(huán)境。當數(shù)據(jù)發(fā)送完畢且上位機也接受完畢后，上位機把接收到的數(shù)據(jù)進行存儲、碌示或打印，并與參數(shù)的設(shè)定值進行比較得出偏差變化率，按模糊控制理論進行運算，然后把運算結(jié)果送人單片機得出控制信號，并以此控制執(zhí)行機構(gòu)的動作。如果發(fā)送和接收T作完成后還不到規(guī)定的時間，則自動踏步等待下—個時鐘中斷信號的到來，然后再向上位機發(fā)數(shù)據(jù)，如此不斷的循環(huán)，以保證溫室作物所需要的適宜的生長環(huán)境。 3．3溫室智能控制系統(tǒng)特點 1)現(xiàn)場控制設(shè)備P；-6"通信功能，便于構(gòu)成底層控制網(wǎng)絡(luò)。 2)通訊標準公開一致，使系統(tǒng)具備開放性，設(shè)備間具有互可操作性。 3)功能塊與結(jié)構(gòu)的規(guī)范化使相同功能的設(shè)備間具有互換性。 4溫室遠程監(jiān)控系統(tǒng) 隨著全球荒漠化和生態(tài)環(huán)境的不斷惡化對環(huán)境監(jiān)測技術(shù)提出了新的需求和挑戰(zhàn)；對現(xiàn)場各種信息的了解和掌握，是進行現(xiàn)代化管理與調(diào)控的基礎(chǔ)／基石。農(nóng)業(yè)與生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境數(shù)據(jù)采集十分困難：首先，涉及對象形式多樣，要素復雜多變；其次，農(nóng)業(yè)現(xiàn)場往往偏遠分散，通信條件差，信息獲取難度大。 5結(jié)論 設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展新趨勢包括溫室日趨大型化；計算機網(wǎng)絡(luò)智能化溫室快速發(fā)展；溫室內(nèi)管理機械化、自動化程度不斷提高；溫室農(nóng)業(yè)機器人的研究、開發(fā)、應用已被廣泛霞視等等。溫事環(huán)境測控系統(tǒng)將從簡易結(jié)構(gòu)，單項閡素控制逐步向計算機綜合監(jiān)測、調(diào)控發(fā)展。 參考文獻 【1】李天來，齊紅巖。齊明芳．我國北方溫室園藝產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向一現(xiàn)代日光溫室園藝產(chǎn)蚍J】．沈陽農(nóng)業(yè)大學學報，2006，37(3)：265—269． 【2】壤興福，李天來，印東生，等．我國北方現(xiàn)代日光溫室的研制及效果評價【J】．北方園藝，2007．1：54—56． 【3】李圍臣，馬成林，于海業(yè)，等．溫室設(shè)施的國內(nèi)外節(jié)水現(xiàn)狀與節(jié)水技術(shù)分搠J】．農(nóng)機化研究。2002．4：8一I 1． 【4】周長占．現(xiàn)代溫室工程【M】．北京：化學工業(yè)出版社,2003．