一種集成溫室大棚控制系統的制作方法

本發明涉及到農作物種植領域用到的溫室大棚，具體涉及一種智能溫室大棚控制系統。

背景技術：

設施農業，是指在環境相對可控條件下，采用工程技術手段，進行動植物高效生產的一種現代農業方式。設施農業涵蓋設施種植、設施養殖和設施食用菌等。2015年我國設施農業面積已占世界總面積85％以上，其中95％以上是利用聚烯烴溫室大棚膜覆蓋。設施栽培是露天種植產量的3.5倍，我國人均耕地面積僅有世界人均面積40％，發展設施農業是解決我國人多地少制約可持續發展問題的最有效技術工程。

溫室是一種可以改變植物生長環境、為植物生長創造最佳條件、避免外界四季變化和惡劣天氣對其影響的場所，它以采光覆蓋材料作為全部或部分結構材料，可在冬季或其他不適宜露地植物生長的季節栽培植物。溫室大棚自動控制系統可實現對溫室大棚室內環境的智能控制，通過設置于每個大棚內的系統實現對每個大棚的狀態監控。

目前溫室大多采用手動和自動控制，自動化程度低，這種控制系統需要人工輸入溫室作物生長所需環境的目標參數，計算機根據傳感器實際的測量值與事先設定的目標進行比較，以決定溫室環境因子的控制過程，控制相應機構進行加熱、降溫和通風等動作。計算機自動控制的溫室控制技術實現了生產的自動化，適合規模化生產，勞動生產率得到了提高。通過改變溫室環境設定目標值，可以自動的進行溫室內環境氣候調節，但是這種控制方式對作物生產狀況的改變難以及時做出反應，難以介入作物生長的內在規律。目前我國絕大部分自主開發的大型現代化溫室及引進的國外設備都屬于這種控制方式。雖然有些溫室也安裝有各種加熱、加濕、通風、降溫、灌溉和光照調整的設備，但其主要操作大多仍是由人工來完成的無法達到特定農作物對溫、濕度的生長環境準確控制。

另外，現有的智能溫室控制系統僅能做到對單個溫室大棚內的參數控制，大型農業園內的溫室大棚數量大，種植植物種類多，因此參數設置和信息采集等工作費時費力。

技術實現要素：

為解決上述問題，本發明提供了一種集成溫室大棚控制系統，通過對每個各溫室大棚控制系統的改進和集成，實現高效、實時和不依賴人工的智能調整。

本發明為解決上述技術問題采用的技術方案為：

一種集成溫室大棚控制系統，包括至少一個溫室大棚控制系統和數據傳輸模塊，大棚控制系統通過數據傳輸模塊與集成控制模塊相連；所述的溫室大棚控制系統包括信息采集模塊、數據分析模塊和執行模塊，信息采集模塊通過數據分析模塊和執行模塊相連；其特征在于：所述的控制系統還包括集成控制模塊；所述的數據傳輸模塊為無線傳輸；所述的信息采集模塊包括檢測溫室內溫度的溫度傳感器Ⅰ、檢測溫室內濕度的濕度傳感器Ⅰ、檢測溫室內二氧化碳含量的二氧化碳含量測定儀、檢測土壤中水分的濕度傳感器Ⅱ、檢測土壤溫度的溫度傳感器Ⅱ、光照強度測定器、視頻采集器以及檢測土壤特征的土壤養分測試儀；所述的執行模塊包括補償溫室內溫度的暖風機、調節室內二氧化碳濃度的通風窗、補充空氣濕度的噴淋補水器、調整溫室內光照和溫度的卷被機、補償溫室內光照的日光燈以及水肥一體化機構。

所述的集成控制模塊是由計算機組成的工作站。

所述的信息采集模塊還包括導軌系統。

所述的導軌系統包括電機、與電機相連的螺旋傳動導軌、與螺旋傳動軸相匹配的底座和與底座相連的檢測器。

所述的檢測器上設置有檢測溫室內溫度的溫度傳感器Ⅰ、檢測溫室內濕度的濕度傳感器Ⅰ、檢測溫室內二氧化碳含量的二氧化碳含量測定儀、光照強度測定器以及視頻采集器。

所述的檢測器與底座之間的距離可變。

所述的導軌系統包括碳刷集電滑線導軌、與碳刷集電滑線導軌相匹配的底座和與底座相連的檢測器。

所述的檢測器上設置有檢測溫室內溫度的溫度傳感器Ⅰ、檢測溫室內濕度的濕度傳感器Ⅰ、檢測溫室內二氧化碳含量的二氧化碳含量測定儀、光照強度測定器以及視頻采集器。

所述的檢測器與底座之間的距離可變。

所述的控制系統還包括移動通信設備，移動通信設備可以與數據分析模塊和集成控制模塊進行數據傳輸。

本發明所述控制系統的控制方法包括：

(1)采集作物生長過程中最適宜的環境參數，如環境溫度、濕度、二氧化碳含量、光照時間、土壤濕度以及成分等信息，并將這些信息存儲在數據分析模塊和集成控制模塊中；

(2)信息采集單元中的各傳感器和儀器采集相應的數據信息，并將這些信息反饋給數據分析模塊和集成控制模塊；

(3)數據分析模塊將采集到信息跟已存儲的信息分類比較，并根據比較結果輸出相應的控制指令給執行模塊和集成控制模塊，從而控制執行模塊中相應的設備和機構工作以彌補某些參數的差額。

(4)集成控制模塊對存儲的最適宜的環境參數、信息采集器采集的參數和執行模塊的執行數據進行存儲、分析。輪耕時，只需修改集成控制模塊中的最適宜的環境參數，就可實現對各個不同的溫室大棚的控制。

(5)移動通信設備可以與數據分析模塊和集成控制模塊進行數據傳輸，實現對控制系統的遠程控制。

本發明將檢測溫室內溫度的溫度傳感器、檢測溫室內濕度的濕度傳感器、檢測溫室內二氧化碳含量的二氧化碳含量測定儀、光照強度測定器以及視頻采集器集成至導軌系統中的檢測器上，改變了現有技術中為了采集數據的準確而在不同位置多個信息采集器的模式。集成的檢測器通過與底座相連，在導軌系統上運行，可以采集不同位置的各種環境參數，減少了信息采集器的使用數量，降低了成本，另外，將各種信息采集器集成，減少了各個采集器傳輸數據所需數據線的使用。本發明采用無線數據傳輸，避免了控制系統數據傳輸布線線孔時對對溫室大棚的破壞。通過調取視頻采集器的數據，可以方便快捷的觀看實時圖像，節省部分巡視工作。

本發明的有益效果：

(1)集成信息采集器至檢測器，減少了信息采集器的使用數量，降低成本。

(2)檢測器在溫室大棚內運行，信息采集全面。

(3)將單個溫室大棚控制系統集成，通過對集成控制模塊的控制，可以實現對多個溫室大棚控制系統的控制，降低勞動強度。

(4)單個溫室大棚控制系統安裝和拆裝簡易，可以重復使用。

附圖說明

圖1為本發明集成溫室大棚控制系統示意圖。

圖2為本發明實施例1螺旋傳動導軌系統示意圖。

圖3為本發明實施例1與螺旋傳動軸相匹配的底座示意圖。

圖4為本發明實施例2碳刷集電滑線導軌布置圖。

圖5為本發明實施例1和2檢測器底座示意圖。

圖中，1為螺旋傳動導軌安裝支架，2為螺旋傳動軸，3為與螺旋傳動軸相匹配的底座，4為，底座上的齒槽，5為碳刷集電滑線導軌，6為底座，7為底座伸縮結構，8為檢測器，9為傳感器。

具體實施方式

實施例1

如圖1、圖2、圖3和圖5所示，一種集成溫室大棚控制系統，包括溫室大棚控制系統和數據傳輸模塊，大棚控制系統通過數據傳輸模塊與集成控制模塊相連；溫室大棚控制系統包括信息采集模塊、數據分析模塊和執行模塊，信息采集模塊通過數據分析模塊和執行模塊相連；控制系統還包括集成控制模塊；數據傳輸模塊為無線傳輸；信息采集模塊包括檢測溫室內溫度的溫度傳感器Ⅰ、檢測溫室內濕度的濕度傳感器Ⅰ、檢測溫室內二氧化碳含量的二氧化碳含量測定儀、檢測土壤中水分的濕度傳感器Ⅱ、檢測土壤溫度的溫度傳感器Ⅱ、光照強度測定器、視頻采集器以及檢測土壤特征的土壤養分測試儀；執行模塊包括補償溫室內溫度的暖風機、調節室內二氧化碳濃度的通風窗、補充空氣濕度的噴淋補水器、調整溫室內光照和溫度的卷被機、補償溫室內光照的日光燈以及水肥一體化機構。集成控制模塊是由計算機組成的工作站。信息采集模塊還包括導軌系統。

導軌系統包括電機、與電機相連的螺旋傳動導軌、與螺旋傳動軸相匹配的底座和與底座相連的檢測器。

檢測器上設置有檢測溫室內溫度的溫度傳感器Ⅰ、檢測溫室內濕度的濕度傳感器Ⅰ、檢測溫室內二氧化碳含量的二氧化碳含量測定儀、光照強度測定器以及視頻采集器。檢測器與底座之間的距離可變。

該控制系統還包括移動通信設備，移動通信設備可以與數據分析模塊和集成控制模塊進行數據傳輸。

本控制系統的控制方法包括：

(1)采集作物生長過程中最適宜的環境參數，如環境溫度、濕度、二氧化碳含量、光照時間、土壤濕度以及成分等信息，并將這些信息存儲在數據分析模塊和集成控制模塊中；

(2)信息采集單元中的各傳感器和儀器采集相應的數據信息，并將這些信息反饋給數據分析模塊和集成控制模塊；

(3)數據分析模塊將采集到信息跟已存儲的信息分類比較，并根據比較結果輸出相應的控制指令給執行模塊和集成控制模塊，從而控制執行模塊中相應的設備和機構工作以彌補某些參數的差額。

(4)集成控制模塊對存儲的最適宜的環境參數、信息采集器采集的參數和執行模塊的執行數據進行存儲、分析。輪耕時，只需修改集成控制模塊中的最適宜的環境參數，就可實現對各個不同的溫室大棚的控制。

(5)移動通信設備可以與數據分析模塊和集成控制模塊進行數據傳輸，實現對控制系統的遠程控制。

實施例2

如圖1、圖2、圖3和圖4所示，一種集成溫室大棚控制系統，包括溫室大棚控制系統和數據傳輸模塊，大棚控制系統通過數據傳輸模塊與集成控制模塊相連；溫室大棚控制系統包括信息采集模塊、數據分析模塊和執行模塊，信息采集模塊通過數據分析模塊和執行模塊相連；控制系統還包括集成控制模塊；數據傳輸模塊為無線傳輸；信息采集模塊包括檢測溫室內溫度的溫度傳感器Ⅰ、檢測溫室內濕度的濕度傳感器Ⅰ、檢測溫室內二氧化碳含量的二氧化碳含量測定儀、檢測土壤中水分的濕度傳感器Ⅱ、檢測土壤溫度的溫度傳感器Ⅱ、光照強度測定器、視頻采集器以及檢測土壤特征的土壤養分測試儀；執行模塊包括補償溫室內溫度的暖風機、調節室內二氧化碳濃度的通風窗、補充空氣濕度的噴淋補水器、調整溫室內光照和溫度的卷被機、補償溫室內光照的日光燈以及水肥一體化機構。集成控制模塊是由計算機組成的工作站。信息采集模塊還包括導軌系統。

導軌系統包括碳刷集電滑線導軌、與碳刷集電滑線導軌相匹配的底座和與底座相連的檢測器。檢測器上設置有檢測溫室內溫度的溫度傳感器Ⅰ、檢測溫室內濕度的濕度傳感器Ⅰ、檢測溫室內二氧化碳含量的二氧化碳含量測定儀、光照強度測定器以及視頻采集器。檢測器與底座之間的距離可變。

控制系統還包括移動通信設備，移動通信設備可以與數據分析模塊和集成控制模塊進行數據傳輸。

本控制系統的控制方法包括：

(1)采集作物生長過程中最適宜的環境參數，如環境溫度、濕度、二氧化碳含量、光照時間、土壤濕度以及成分等信息，并將這些信息存儲在數據分析模塊和集成控制模塊中；

(2)信息采集單元中的各傳感器和儀器采集相應的數據信息，并將這些信息反饋給數據分析模塊和集成控制模塊；

(3)數據分析模塊將采集到信息跟已存儲的信息分類比較，并根據比較結果輸出相應的控制指令給執行模塊和集成控制模塊，從而控制執行模塊中相應的設備和機構工作以彌補某些參數的差額。

(4)集成控制模塊對存儲的最適宜的環境參數、信息采集器采集的參數和執行模塊的執行數據進行存儲、分析。輪耕時，只需修改集成控制模塊中的最適宜的環境參數，就可實現對各個不同的溫室大棚的控制。

(5)移動通信設備可以與數據分析模塊和集成控制模塊進行數據傳輸，實現對控制系統的遠程控制。

本發明將檢測溫室內溫度的溫度傳感器、檢測溫室內濕度的濕度傳感器、檢測溫室內二氧化碳含量的二氧化碳含量測定儀、光照強度測定器以及視頻采集器集成至導軌系統中的檢測器上，改變了現有技術中為了采集數據的準確而在不同位置多個信息采集器的模式。集成的檢測器通過與底座相連，在導軌系統上運行，可以采集不同位置的各種環境參數，減少了信息采集器的使用數量，降低了成本，另外，將各種信息采集器集成，減少了各個采集器傳輸數據所需數據線的使用。本發明采用無線數據傳輸，避免了控制系統數據傳輸布線線孔時對對溫室大棚的破壞。通過調取視頻采集器的數據，可以方便快捷的觀看實時圖像，節省部分巡視工作。