现代温室大棚温室控制系统建设现状分析研究

5/5现代温室大棚温室掌握系统建设现状分析商量一、温室掌握系统商量现状1、温室掌握系统商量背景及商量意义

中国农业的进展必须走现代化农业这条道路，随着国民经济的迅速增长，农业的商量和应用技术越来越受到重视，特别是温室大棚温室掌握系统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掌握。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、能量交换亲密相关，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，掌握环境条件，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进展到比较完备的程度，并形成了肯定的标准，但是价格特别昂贵，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掌握都接受人工管理，这样不行避开的有测控精度低、劳动强度大及由于测控不准时等弊端，容易造成不行弥补的损失，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商量的精确性，推动我国农业的进展，必须大力进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

动化掌握系统，转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掌握系统。该系统接受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，接受485接口进行通讯，实现温室大棚自动化掌握。

中国农业的进展必须走现代化农业这条道路，随着国民经济的迅速增长，农业的商量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掌握。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、能量交换亲密相关，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，掌握环境条件，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进展到比较完备的程度，并形成了肯定的标准，但是价格特别昂贵，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掌握都接受人工管理，这样不行避开的有测控精度低、劳动强度大及由于测控不准时等弊端，容易造成不行弥补的损失，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商量的精确性，推动我国农业的进展，必须大力进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。

2、国内外温室掌握系统技术进展概况

温室是一种可以转变植物生长环境、为植物生长制造最佳条件、避开外界四季变化和恶劣气候对其影响的场所。它以采光掩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掌握，该技术的最终目标是提高掌握与作业精度。

国外对温室环境掌握技术商量较早，始于20世纪70年月。先是接受模拟式的组合仪表，采集现场信息并进行指示、记录和掌握。80年月末消失了分布式掌握系统。目前正开发和研制计算机数据采集掌握系统的多因子综合掌握系统。现在世界各国的温室掌握技术进展很快，一些国家在实现自动化的基础上正向着完全自动化、无人化的方向进展。

从国内外温室掌握技术的进展状况来看，温室环境掌握技术大致经历三个进展阶段:

（1）手动掌握。

这是在温室掌握系统技术进展初期所实行的掌握手段，其时并没有真正意义上的掌握系统及执行机构。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，他们是温室环境掌握的核心。通过对温室内外的气候状况和对作物生长状况的观测，凭借长期积累的阅历和直觉推测及推断，手动调节温室内环境。种植者接受手动掌握方式，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。但这种掌握方式的劳动生产率较低，不适合工厂化农业生产的需要，而且对种植者的素养要求较高。

（2）自动掌握。

这种掌握系统需要种植者输入温室作物生长所需环境的目标参数，计算机依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掌握过程，掌握相应机构进行加热、降温和通风等动作。计算机自动掌握的温室掌握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。通过转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，但是这种掌握方式对作物生长状况的转变难以准时做出反应，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掌握方式。

（3）智能化掌握。

这是在温室掌握系统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，商量开发出的一种适合不同作物生长的温室专家掌握系统技术。温室掌握技术沿着手动、自动、智能化掌握的进展进程，向着越来越先进、功能越来越完备的方向进展。由此可见，温室环境掌握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掌握趋势进展。

3

温室掌握系统商量目的和意义

温室是欣赏植物栽培生产中必不行少的设施之一，不同种类欣赏花卉对温度及湿度等生长所需条件的要求也不尽相同，为它们供应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。随着现代科技的进展，电子计算机已用于掌握温室环境。该系统可自动掌握加热、降温、通风。依据需要，通过按键将温度信息输入MCU，依据情况可随时调节环境。温室环境自动化掌握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。

本文将使用8051型单片机对温度及湿度掌握的基本原理实例化，利用现有资源设计一个实时掌握温室大棚温度、湿度等的掌握系统。目的是通过这次毕业设计，让我们将课本知识与实践相结合，更加深刻的理解自动掌握的运作模式及意义，也能够将所学知识和技能更多的运用于生活和工作中，学以致用。二、

温室大棚自动掌握系统的掌握方案设计

目前

,我国农村使用的简易日光温室绝大部分接受手动掌握

,生产效率低下

,单位产品的生产成本偏高。随着温室产业的进展

,温室作物趋向于多样化

,对温室的掌握要求也随之提高

,手动掌握因其掌握精度低已开头不能满足温室生产的需求

,需要设计一种掌握器削减手动掌握。而当今国内常见的智能温室系统都是接受工控机或者

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

,削减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。为此

,针对简易日光温室对温度、

湿度以及光照度等环境因素的掌握要求

,设计和开发了基于

STC89C58RD

+单片机的低成本温室自动化掌握系统。

2.1

系统硬件结构

整个系统接受模块化设计，硬件结构由传感器和单片机、掌握装置组成，传感器将物理参量转换为电压并完成信号的调理，再送人模数转换器ADC0809

,由下位单片机AT89S51读取，单片机将数据通过485总线送给上位机，上位机设有显示功能，依据预先设置的参数决定要实行的措施，并将信息传给下位机，由下位机掌握通风和喷灌装置，也可以通过键盘强制掌握。智能温室大棚掌握系统的组成基于两个方面：单栋温室大棚掌握系统和集约化生产连栋温室大棚掌握系统。后者建立在前者的基础上，前者适于我国农村个体经营的现状。对于单栋温室大棚掌握系统，设置了独立的掌握和显示等功能，并设置了RS-232

和

RS-485通讯接口，便于和上位机通信，实现集散掌握系统，其模式如图2.2。另外，在设计过程中考虑到农生产的特点，每个系统的各部分接口都作了模块化设计，并增加备用接口和功能，便于大棚生产重建和生产场地的变化，也增加了系统的通用性，扩大了适用范围。集散掌握系统实现2.2

掌握方案设计

植物的生长是在肯定环境中进行的

,在生长过程中受到环境中各种因素的影响

,其中对植物生长影响最大的是温度、湿度和光照度。环境中昼夜的温度、湿度和光照度的变化大

,对植物生长极为不利。现代温室有内外遮阳系统、加温系统、自然通风系统、湿帘风机降温系统、补光系统、补气系统、环流风机、浇灌系统、施肥系统、自动掌握系统等常用的环境系统，能够对植物的生长进行合理的掌握

,而如何才能合理地掌握这些配套设备的运作和协同则需要有一套完善的硬、软件温室系统进行掌握。因此

,本系统就是利用价格廉价的一般电子器件来设计一个参数精度高

,掌握操作便利

,性价比高的应用于农业种植生产的温室大棚测控系统。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

,此外主掌握器还可以同时完成系统参数测量

,数据存储等，硬件总体设计结构如图2.1所示。由图2.1可知

,整个系统接受

STC89C58RD

+单片机为处理核心

,通过温室现有的各种传感器检测温室的温度、

湿度、

光照度等环境因素

,经由掌握系统的

8路模拟量、数字量输入接口传输到

CPU中

,并与系统设定值进行比较、推断、处理以及相关数据的存储。然后将

CPU处理后各种掌握结果通过

16路开关量输出口传送到电机和电磁阀等执行机构上

,从而实现对温室的掌握。温室独立掌握系统上还包扩各种人机界面和数据传输接口

,实现了人机交换方式以及实时参数的设定。本掌握系统接受宏晶科技公司生产

STC

51系列单片机掌握器

(

STC89C58RD

+

)。该单片机具有强加密性