[實用新型]一種基于FPGA和無線射頻RF的溫室智能控制裝置

有效

• 申請號: 201220115099.6
• 申請日: 2012-03-23
• 公開（公告）號: CN202565866U
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發明（設計）人: 汪小旵;孫國祥;丁為民
• 申請（專利權）人: 南京農業大學
• 主分類號: A01G9/26
• 分類號: A01G9/26
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 黃明哲

技術領域

本實用新型涉及溫室環境智能控制，為一種基于FPGA和無線射頻RF的溫室智能控制裝置。

背景技術

現有技術中，溫室環境控制裝置多數采用可編程控制器PLC和單片機等控制單元，通過有線方式連接，實現溫室環境參數采集與控制。大型溫室要實現智能控制，需實時采集溫室室內外的環境參數，所以在溫室室內外合理布置各種傳感器，實時采集相應環境參數，為實現智能控制提供控制依據。通過控制單元控制各種輸出設備，如遮陽網、天窗等，實現對溫室環境的智能控制。

在大型溫室中需使用很多傳感器以及外圍執行機構，如果各種輸入設備和輸出設備，均采用有線方式連接，那么在溫室室內和室外，需要使用大量的連接線，給溫室環境智能控制的設備安裝帶來很大的不便，并且提高了溫室環境監控的成本，以及設備后期維護與位置調整帶來不便。傳統控制單元采用PLC和單片機較多，由于其IO接口有限，已不適合現代大型多棟溫室環境智能控制。

發明內容

本實用新型要解決的問題是：現有溫室環境控制系統接線復雜，不易維護，不能滿足大型多棟溫室環境智能控制。

本實用新型的技術方案為：一種基于FPGA和無線射頻RF的溫室智能控制裝置，包括室外FPGA控制器、室內FPGA控制器、溫室環境控制執行機構、上位機監控系統和溫室環境控制柜，室外FPGA控制器連接溫室室外環境參數檢測傳感器，室內FPGA控制器連接溫室室內環境參數監控傳感器以及溫室環境控制柜；其中室外FPGA控制器和室內FPGA控制器分別通過RF無線射頻模塊連接上位機監控系統，上位機監控系統和溫室環境控制柜之間數據連接，溫室環境控制執行機構通過執行機構驅動電路與室內FPGA控制器、上位機監控系統和溫室環境控制柜中的至少一種連接。

所述溫室室外環境參數檢測傳感器包括溫度傳感器、濕度傳感器、太陽總輻射傳感器、風速傳感器和風向傳感器，各傳感器的信號經A/D模數轉換器，通過有線或無線方式輸出至室外FPGA控制器，各傳感器檢測范圍分別為：溫度傳感器0～80℃，濕度傳感器0～100％，太陽總輻射傳感器0～2000W/m²，風速傳感器0～30m/s，風向傳感器0～360°，正北向為0°。

所述溫室室內環境參數監控傳感器包括溫度傳感器、濕度傳感器、光照度傳感器和土壤濕度傳感器，所述各傳感器位于溫室內，通過RF無線射頻模塊連接室內FPGA控制器，各傳感器檢測范圍分別為：溫度傳感器0～80℃，濕度傳感器0～100％，光照度傳感器0～60000Lux，土壤濕度傳感器0～100％。

室外FPGA控制器、室內FPGA控制器與上位機監控系統連接的RF無線射頻模塊天線增益倍數為14DB，室內FPGA控制器與溫室室內環境參數監控傳感器連接的RF無線射頻模塊天線增益倍數為5DB。

所述溫室環境控制執行機構包括：外遮陽網開電機、外遮陽網關電機、內遮陽網開電機、內遮陽網關電機、天窗開電機、天窗關電機、滴灌設備、通風設備、增溫設備和噴淋設備。

本實用新型創造的有益效果是：

(1)無線數據傳輸方式：本實用新型改善傳統溫室環境控制方式，溫室環境參數數據傳輸采用無線方式，為大型多棟溫室環境智能控制設備安裝帶來便利，節約溫室環境監控設備成本，為設備維護與位置調整帶來便利。

(2)溫室環境控制模式：本實用新型溫室環境控制裝置具有三種控制模式：智能控制模式、遠程手動控制模式和現場手動控制模式；室內FPGA控制器根據實時采集的各傳感器數值，調用預先編寫的智能控制模式程序，自動控制調節執行機構的動作狀態，從而實現溫室環境自調節功能；溫室管理人員可通過上位機監控系統，實現遠程手動控制執行機構的動作狀態；溫室管理人員也可以通過溫室環境控制柜手動控制執行機構。

(3)上位機監控系統：在上位機監控系統中，可實時顯示各溫室中環境參數，可分別設置各傳感器信號采集頻率，并將采集的各傳感器數值保存到數據庫中，以便后期的查詢與分析使用。

(4)采用FPGA控制器：本實用新型采用FPGA控制器，具有IO接口豐富、運行速度快以及內部程序可并行運行等優點。

本實用新型特別適用于大型多棟溫室環境智能控制以及溫室離監控室較遠的場合。

附圖說明

圖1為本實用新型溫室環境智能控制裝置整體結構示意圖。

圖2為本實用新型溫室室外環境參數檢測部分結構示意圖。

圖3為本實用新型溫室室內環境參數監控部分結構示意圖。

圖4為本實用新型上位機監控系統結構示意圖。