溫室大棚環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)方案

年4月19日溫室大棚環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)方案文檔僅供參考，不當(dāng)之處，請聯(lián)系改正。溫室大棚環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)一、概述隨著國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)得到了長足的進(jìn)步，溫室工程已成為高效農(nóng)業(yè)的一個重要組成部分。計算機(jī)自動控制的智能溫室自問世以來，已成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要手段和措施。它的功能在于以先進(jìn)的技術(shù)和現(xiàn)代化設(shè)施，人為控制作物生長的環(huán)境條件，使作物生長不受自然氣候的影響，做到常年工廠化，進(jìn)行高效率，高產(chǎn)值和高效益的生產(chǎn)。二、功能敘述溫室環(huán)境包括非常廣泛的內(nèi)容，但一般所說的溫室環(huán)境主要指空氣與土壤的溫濕度、光照、CO2濃度等。計算機(jī)經(jīng)過各種傳感器接收各類環(huán)境因素信息，經(jīng)過邏輯運(yùn)算和判斷控制相應(yīng)溫室設(shè)備運(yùn)作以調(diào)節(jié)溫室環(huán)境。輸出和打印設(shè)備可幫助種植者作全面細(xì)致的數(shù)據(jù)分析，保存歷史數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)主要具備以下幾部分功能：2.1綜合環(huán)境控制采用計算機(jī)實現(xiàn)環(huán)境參數(shù)比較分析，四季連續(xù)工況調(diào)控系統(tǒng)。比例調(diào)節(jié)環(huán)境溫度、濕度與通風(fēng)。CO2發(fā)生裝置按需比例調(diào)節(jié)環(huán)境CO2濃度，夏季室外屋頂噴淋，在保證室內(nèi)光照強(qiáng)度的前提下，組合調(diào)節(jié)環(huán)境溫度與通風(fēng)，達(dá)到強(qiáng)制降低環(huán)境溫度的效果。經(jīng)過計算機(jī)對溫室各電動執(zhí)行器進(jìn)行整體調(diào)節(jié)，自動調(diào)控到作物生長所需求的溫、濕、光、水、氣等條件，另外經(jīng)過臭氧消毒凈化器對溫室進(jìn)行消毒。2.2肥水灌溉控制采用計算機(jī)肥水灌溉運(yùn)籌系統(tǒng)。根據(jù)作物區(qū)的需要，對水培區(qū)的營養(yǎng)液成分，PH和EC值進(jìn)行綜合調(diào)控。對基培和土培區(qū)主要是根據(jù)作物生產(chǎn)需要，設(shè)定基質(zhì)、土壤的水勢值，自動調(diào)節(jié)滴灌、噴灌系統(tǒng)的灌溉時間和次數(shù)。2.3緊急狀態(tài)處理采用計算機(jī)實測環(huán)境參數(shù)、狀態(tài)極限值反饋報警保護(hù)系統(tǒng)。根據(jù)作物的各項參數(shù)設(shè)定溫室環(huán)境的極限值和作物生長環(huán)境參數(shù)極限值報警保護(hù)系統(tǒng)，提高了整個系統(tǒng)安全性。2.4信息處理采用計算機(jī)集散控制信息管理系統(tǒng)。信息處理由中心控制計算機(jī)完成。主機(jī)經(jīng)過局部數(shù)字通訊網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)場控制機(jī)相連，實現(xiàn)遠(yuǎn)動雙向控制及全系統(tǒng)集中數(shù)據(jù)處理。其功能包括運(yùn)行實時參數(shù)執(zhí)行器模擬狀態(tài)顯示，歷史數(shù)據(jù)存儲、檢索，數(shù)據(jù)平均值報表、曲線顯示與打印。2.5溫室的環(huán)境參數(shù)指標(biāo)針對本系統(tǒng)所涉及的兩棟溫室，根據(jù)栽培的作物和所處的環(huán)境，具體參數(shù)如下：l葡萄溫室：a、在冬季休眠期約90多天需保持溫室內(nèi)溫度為5℃。休眠期以后白天需控制溫室內(nèi)溫度為25-30℃，夜間需控制在15-18℃。b、濕度需保持在50-75%不能超過95%。c、光照強(qiáng)度應(yīng)保持在45000-55000勒克斯d、二氧化碳濃度在上午日出后到10點左右保持在1000PPM左右。e、PH值保持在7-7.5。f、EC值離子總濃度保持在1‰-2‰，隨時進(jìn)行調(diào)整。l黃瓜、番茄溫室：a、在苗期需保持溫室內(nèi)溫度在13-15℃，定植后白天上午應(yīng)保持在25-28℃，下午應(yīng)保持在20-25℃，夜間應(yīng)保持在15-18℃。b、濕度黃瓜在白天保持在70-75%，夜間保持在85-90%；番茄白天保持在65-75%，夜間保持在75-85%。c、光照強(qiáng)度番茄應(yīng)保持在50000勒克斯左右，保證12個小時光照；黃瓜應(yīng)保持在40000勒克斯左右，保證8-10小時光照。d、二氧化碳濃度在上午日出后到10點左右保持在1000PPM左右。e、PH值保持在6.5-7.5。f、EC值離子總濃度保持在1‰-2‰，隨時進(jìn)行調(diào)整。黃瓜和番茄在冬季早春即11月中旬至下年2月上旬期間比較關(guān)鍵。以上參數(shù)在監(jiān)控軟件中進(jìn)行編寫，環(huán)境參數(shù)超出設(shè)定范圍時進(jìn)行相應(yīng)調(diào)節(jié)同時產(chǎn)生報警提醒值班人員注意。三、系統(tǒng)設(shè)計3.1系統(tǒng)硬件和軟件選擇設(shè)計系統(tǒng)的關(guān)鍵是硬件和軟件的穩(wěn)定性，根據(jù)實際的應(yīng)用經(jīng)驗和比較選用以下配置。硬件配置：研祥工業(yè)計算機(jī)P42.0G/256M/40G/20英寸彩顯；西門子PLCS7-200；軟件配置：系統(tǒng)WINDOWS；組態(tài)軟件2.61控制策略網(wǎng)絡(luò)版。3.2軟件設(shè)計方案實現(xiàn)智能化溫室控制的關(guān)鍵在于1）如何根據(jù)不同的作物或相同作物的不同生長階段設(shè)計不同的控制方案和參數(shù)。2）實時參數(shù)的檢測和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)化。3.2.1配方管理模塊實現(xiàn)了參數(shù)的批量控制根據(jù)不同的作物或相同作物的不同生長階段，設(shè)計出不同的配方。軟件提供了簡單方便的組態(tài)和操作功能，將需要修改的參數(shù)首先定義為變量，這樣，操作人員能夠經(jīng)過操作畫面，進(jìn)行方便修改。溫室大棚環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)［摘要］：利用昆侖中大組態(tài)軟件與研祥工業(yè)計算機(jī)、西門子S7-200系列PLC及傳感器、儀表等硬件建造一個現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)用溫室大棚環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，本系統(tǒng)可自動監(jiān)測調(diào)節(jié)農(nóng)作物環(huán)境的溫濕度、光照、CO2濃度等參數(shù)，經(jīng)過輸出和打印設(shè)備幫助種植者作全面細(xì)致的數(shù)據(jù)分析，保存歷史數(shù)據(jù)。為利用工業(yè)組態(tài)軟件改造農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供了參考案例。一、概述隨著國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)得到了長足的進(jìn)步，溫室工程已成為高效農(nóng)業(yè)的一個重要組成部分。計算機(jī)自動控制的智能溫室自問世以來，已成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要手段和措施。它的功能在于以先進(jìn)的技術(shù)和現(xiàn)代化設(shè)施，人為控制作物生長的環(huán)境條件，使作物生長不受自然氣候的影響，做到常年工廠化，進(jìn)行高效率，高產(chǎn)值和高效益的生產(chǎn)。二、功能敘述溫室環(huán)境包括非常廣泛的內(nèi)容，但一般所說的溫室環(huán)境主要指空氣與土壤的溫濕度、光照、CO2濃度等。計算機(jī)經(jīng)過各種傳感器接收各類環(huán)境因素信息，經(jīng)過邏輯運(yùn)算和判斷控制相應(yīng)溫室設(shè)備運(yùn)作以調(diào)節(jié)溫室環(huán)境。輸出和打印設(shè)備可幫助種植者作全面細(xì)致的數(shù)據(jù)分析，保存歷史數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)主要具備以下幾部分功能：2.1綜合環(huán)境控制采用計算機(jī)實現(xiàn)環(huán)境參數(shù)比較分析，四季連續(xù)工況調(diào)控系統(tǒng)。比例調(diào)節(jié)環(huán)境溫度、濕度與通風(fēng)。CO2發(fā)生裝置按需比例調(diào)節(jié)環(huán)境CO2濃度，夏季室外屋頂噴淋，在保證室內(nèi)光照強(qiáng)度的前提下，組合調(diào)節(jié)環(huán)境溫度與通風(fēng)，達(dá)到強(qiáng)制降低環(huán)境溫度的效果。經(jīng)過計算機(jī)對溫室各電動執(zhí)行器進(jìn)行整體調(diào)節(jié)，自動調(diào)控到作物生長所需求的溫、濕、光、水、氣等條件，另外經(jīng)過臭氧消毒凈化器對溫室進(jìn)行消毒。2.2肥水灌溉控制采用計算機(jī)肥水灌溉運(yùn)籌系統(tǒng)。根據(jù)作物區(qū)的需要，對水培區(qū)的營養(yǎng)液成分，PH和EC值進(jìn)行綜合調(diào)控。對基培和土培區(qū)主要是根據(jù)作物生產(chǎn)需要，設(shè)定基質(zhì)、土壤的水勢值，自動調(diào)節(jié)滴灌、噴灌系統(tǒng)的灌溉時間和次數(shù)。2.3緊急狀態(tài)處理采用計算機(jī)實測環(huán)境參數(shù)、狀態(tài)極限值反饋報警保護(hù)系統(tǒng)。根據(jù)作物的各項參數(shù)設(shè)定溫室環(huán)境的極限值和作物生長環(huán)境參數(shù)極限值報警保護(hù)系統(tǒng)，提高了整個系統(tǒng)安全性。2.4信息處理采用計算機(jī)集散控制信息管理系統(tǒng)。信息處理由中心控制計算機(jī)完成。主機(jī)經(jīng)過局部數(shù)字通訊網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)場控制機(jī)相連，實現(xiàn)遠(yuǎn)動雙向控制及全系統(tǒng)集中數(shù)據(jù)處理。其功能包括運(yùn)行實時參數(shù)執(zhí)行器模擬狀態(tài)顯示，歷史數(shù)據(jù)存儲、檢索，數(shù)據(jù)平均值報表、曲線顯示與打印。2.5溫室的環(huán)境參數(shù)指標(biāo)針對本系統(tǒng)所涉及的兩棟溫室，根據(jù)栽培的作物和所處的環(huán)境，具體參數(shù)如下：l葡萄溫室：a、在冬季休眠期約90多天需保持溫室內(nèi)溫度為5℃。休眠期以后白天需控制溫室內(nèi)溫度為25-30℃，夜間需控制在15-18℃。b、濕度需保持在50-75%不能超過95%。c、光照強(qiáng)度應(yīng)保持在45000-55000勒克斯d、二氧化碳濃度在上午日出后到10點左右保持在1000PPM左右。e、PH值保持在7-7.5。f、EC值離子總濃度保持在1‰-2‰，隨時進(jìn)行調(diào)整。l黃瓜、番茄溫室：a、在苗期需保持溫室內(nèi)溫度在13-15℃，定植后白天上午應(yīng)保持在25-28℃，下午應(yīng)保持在20-25℃，夜間應(yīng)保持在15-18℃。b、濕度黃瓜在白天保持在70-75%，夜間保持在85-90%；番茄白天保持在65-75%，夜間保持在75-85%。c、光照強(qiáng)度番茄應(yīng)保持在50000勒克斯左右，保證12個小時光照；黃瓜應(yīng)保持在40000勒克斯左右，保證8-10小時光照。d、二氧化碳濃度在上午日出后到10點左右保持在1000PPM左右。e、PH值保持在6.5-7.5。f、EC值離子總濃度保持在1‰-2‰，隨時進(jìn)行調(diào)整。黃瓜和番茄在冬季早春即11月中旬至下年2月上旬期間比較關(guān)鍵。以上參數(shù)在監(jiān)控軟件中進(jìn)行編寫，環(huán)境參數(shù)超出設(shè)定范圍時進(jìn)行相應(yīng)調(diào)節(jié)同時產(chǎn)生報警提醒值班人員注意。三、系統(tǒng)設(shè)計3.1系統(tǒng)硬件和軟件選擇設(shè)計系統(tǒng)的關(guān)鍵是硬件和軟件的穩(wěn)定性，根據(jù)實際的應(yīng)用經(jīng)驗和比較選用以下配置。硬件配置：研祥工業(yè)計算機(jī)P42.0G/256M/40G/20英寸彩顯；西門子PLCS7-200；軟件配置：系統(tǒng)WINDOWS；組態(tài)軟件2.61控制策略網(wǎng)絡(luò)版。3.2軟件設(shè)計方案實現(xiàn)智能化溫室控制的關(guān)鍵在于1）如何根據(jù)不同的作物或相同作物的不同生長階段設(shè)計不同的控制方案和參數(shù)。2）實時參數(shù)的檢測和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)化。3.2.1配方管理模塊實現(xiàn)了參數(shù)的批量控制根據(jù)不同的作物或相同作物的不同生長階段，設(shè)計出不同的配方。軟件提供了簡單方便的組態(tài)和操作功能，將需要修改的參數(shù)首先定義為變量，這樣，操作人員能夠經(jīng)過操作畫面，進(jìn)行方便修改。詳細(xì)表示式如下：3.2.2實時參數(shù)的檢測實時參數(shù)的檢測永遠(yuǎn)的一線生產(chǎn)最主要的環(huán)節(jié)，及時反應(yīng)當(dāng)前生產(chǎn)情況，本系統(tǒng)選擇的檢測儀表盡量都是輸出標(biāo)準(zhǔn)信號。針對農(nóng)藝園溫室的應(yīng)用環(huán)境特點是濕度較大，因此在變送器的選型上特別注意能夠防潮濕，在這樣的環(huán)境中分析類變送器如PH計和二氧化碳分析儀等，在檢測部位容易凝結(jié)水珠，因此維護(hù)的頻率要相對提高，一般需要4天左右就維護(hù)一次，這樣才能作到實時參數(shù)檢測及時準(zhǔn)確。3.2.3數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)化由于技術(shù)中心遠(yuǎn)離溫室現(xiàn)場，而技術(shù)人員需要實時監(jiān)控生產(chǎn)參數(shù)，修改最佳的生產(chǎn)參數(shù)，數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)化就是必須的。昆侖組態(tài)能夠有2種方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)化，一是WEB功能；二是遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫功能。WEB功能只能遠(yuǎn)程瀏覽而無權(quán)限修改參數(shù)，因此不適用本系統(tǒng)，定義遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫很好的實現(xiàn)了數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)化。系統(tǒng)主要對溫度、濕度、光照等指標(biāo)進(jìn)行控制。以葡萄溫室為例，休眠期溫室的溫度保持在5℃，休眠期后白天控制在25-30℃，夜間控制在15-18℃，當(dāng)溫度超出控制范圍時加熱爐的風(fēng)機(jī)啟動，使加熱爐產(chǎn)生的熱量在溫室內(nèi)均勻散布，當(dāng)溫室內(nèi)溫度達(dá)到作物適合溫度時，加熱爐風(fēng)機(jī)自動停止。濕度控制在50-75%，當(dāng)溫室內(nèi)濕度超出控制范圍時軸流風(fēng)機(jī)啟動，抽出溫室內(nèi)濕度較高的空氣，使?jié)穸认陆怠．?dāng)濕度降回到正常范圍時，軸流風(fēng)機(jī)自動停止工作。溫室的光照度控制在45000-55000勒克斯，當(dāng)溫室內(nèi)的光照度達(dá)不到設(shè)定指標(biāo)時，溫室內(nèi)的補(bǔ)光燈自動打開進(jìn)行人工補(bǔ)光。當(dāng)溫室的光照度水平達(dá)到設(shè)定指標(biāo)時補(bǔ)光燈自動熄滅，以節(jié)約能源。臭氧病害防治機(jī)的使用則結(jié)合作物的具體情況來選擇性的進(jìn)行定期或不定期消毒滅菌。二氧化碳發(fā)生器的操作相對麻煩一些，需到溫室內(nèi)按步驟進(jìn)行操作，監(jiān)控系統(tǒng)可監(jiān)視二氧化碳濃度，當(dāng)濃度達(dá)到有害程度時系統(tǒng)發(fā)出報警，提醒監(jiān)視人員注意。黃瓜、番茄溫室的控制方案與之類似，主要差別在各參數(shù)的控制指標(biāo)不同。1：可在線實時24小時連續(xù)的采集和記錄監(jiān)測點位的溫度、濕度、風(fēng)速、二氧化碳、光照、空氣潔凈度、供電電壓電流等各項參數(shù)情況，以數(shù)字、圖形和圖像等多種方式進(jìn)行實時顯示和記錄存儲監(jiān)測信息，監(jiān)測點位可擴(kuò)充多達(dá)上千個點。

2：可設(shè)定各監(jiān)控點位的溫濕度報警限值，當(dāng)出現(xiàn)被監(jiān)控點位數(shù)據(jù)異常時可自動發(fā)出報警信號，報警方式包括：現(xiàn)場多媒體聲光報警、網(wǎng)絡(luò)客戶端報警、電話語音報警、手機(jī)短信息報警等。上傳報警信息并進(jìn)行本地及遠(yuǎn)程監(jiān)測，系統(tǒng)可在不同的時刻通知不同的值班人員；

4：數(shù)據(jù)集中器端提供具有信號輸出協(xié)議的端口，可接通信設(shè)備（GPRSIPMODEM等）進(jìn)行無線傳輸。

5：溫濕度監(jiān)控軟件采用標(biāo)準(zhǔn)windows98//XP全中文圖形界面，實時顯示、記錄各監(jiān)測點的溫濕度值和曲線變化，統(tǒng)計溫濕度數(shù)據(jù)的歷史數(shù)據(jù)、最大值、最小值及平均值，累積數(shù)據(jù)，報警畫面。

6：監(jiān)控主機(jī)端利用監(jiān)控軟件可隨時打印每時刻的溫濕度數(shù)據(jù)及運(yùn)行報告。

7：強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理與通訊能力，采用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，局域網(wǎng)內(nèi)的任何一臺電腦都能夠訪問監(jiān)控電腦，在線查看監(jiān)控點位的溫濕度變化情況，實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測。系統(tǒng)不但能夠在值班室