[實用新型]基于物聯網的溫室控制系統

有效

• 申請號: 201420424740.3
• 申請日: 2014-07-31
• 公開（公告）號: CN204129504U
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發明（設計）人: 雷桂斌;王淑青;李燦蘋;殷紅;李永強
• 申請（專利權）人: 廣東海洋大學
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型公開了一種溫室控制系統，涉及農業機電領域。

背景技術

物聯網是通過二維標識碼識讀設備、射頻識別(RFID)?裝置、紅外感應器、全球定位系統和激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，把任何物品與互聯網相連接，進行信息交換和通信，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。物聯網是新一代信息技術的重要組成部分，物聯網中所有的元素，所有的設備、資源及通信等，都是個性化和私有化的。其目的是實現物與物、物與人，所有的物品與網絡的連接，方便識別、管理和控制。

蔬菜、水果和花卉在現在人們日常生活中是必不可少的物品,隨著城市建設和人們生活質量的逐步提高,?蔬菜、水果和花卉需求的數量和品種逐步增多,質量要求也逐漸提高,而且市場需求反季節條件下蔬菜、水果和花卉進行產出,傳統栽培方式在這樣的社會需求下已無法滿足要求,我們需要更精確的對作物生長進行控制,因此良好的溫室智能控制與管理系統對于蔬菜、水果和花卉來說是不可缺少的。我國蔬菜、水果和花卉種植面積是世界上最多的國家之一,種類豐富,有些是我國特有的品種,可以出口創匯創造很好的經濟效益；蔬菜、水果和花卉是附加值較高的作物,更多的回報可以來自于智能控制和管理上的投入和建設。但是,目前我國花舟溫室自動化程度還很低,現代化溫室比例僅有2%,所以溫室自動控制和管理系統在設施園藝方面的應用前景非常廣闊。

隨著農業現代化的發展，溫室種植因其涉及學科廣、科技含量高、與人民生活關系密切，己越來越受到世界各國的重視。在溫室條件下，通過檢測控制植物生長的溫度、濕度、光照、水肥量等植物生長條件，從而定量控制植物生長，能有效提高農產品的附加值。如定量控制花卉的生長期，能確保某一時間段的花期，避免因環境因素的改變而使花期提前或延后，使生產效益最大化。中國農業產業分散，集中度低，農業科技的推廣嚴重受到成本的制約。

溫室系統是耦合性的不均勻的非線性的慣性系統，智能溫室其核心技術就是通過控制系統對溫室的環境變量進行檢測和調節達到適宜作物生長環境的目的。溫室系統是非線性系統，很難建立精確的模型來定量的研究，溫室內部的小氣候是個復雜的能量和物質轉化系統,環境變量種類多,?不確定因素多,各變量之間進行著能量傳遞和物質交換。溫室系統是不均勻的系統，即便是小型的溫室也具有較大的面積,溫室內部各個部分的環境變量分布是不均勻的,?溫室內部環境變量響應外部調節的過程有一定的時滯。溫室系統環境變量具有耦合性，溫室系統包含了多個的環境變量其中一個變量改變,會影響其它變量發生相應的變化,各變量之間相關的,各個變量的控制過程是彼此耦合在一起的。由上述的特點可知溫室系統是復雜大系統,其具有多個輸入量和輸出量,對溫室系統提出的控制要求又因不同的作物而又有所區別，因此建立精確的控制模型是高成本。

實用新型內容

本實用新型需要解決的技術問題在于：溫室系統是不均勻系統，為了數據足夠準確有效，需要采集溫室多個點的環境參數數據，增加采集點就增加硬件會增加系統成本。即使增加很多點，點狀分布傳感器也只能采集溫室內設定傳感器的點的環境參數。

為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案為：溫室環境參數變化較慢，間隔二十分鐘時間采集一次數據，也足夠滿足系統的精度要求，是可行的技術方案。基于物聯網的溫室控制系統包括主要控制器、輔助控制器、懸掛索道、牽引索、停靠站、執行裝置、植物生長控制系統服務器和管理人員手機終端，主控制器包括單片機、空氣溫度傳感器、空氣濕度傳感器、二氧化碳濃度傳感器、照度傳感器和無線網卡;輔助控制器包括單片機和步進電機。

為了減少成本，在溫室內用張緊的繩索建立懸掛索道，牽引索分為左右運動和前后運動，牽引索的左右運動和前后運動互相垂直，兩種運動合成的運動使主控制器達到溫室水平面任意一點采集數據。

輔助控制器（即運動控制子系統）安裝在停靠站。輔助控制器控制步進電機的運動參數和采集數據的時間間隔，步進電機牽引牽引索，主控制器懸掛與懸掛索道上，牽引索帶動主控制器在溫室的水平面內運動，控制器可以在溫室水平面內任意位置停留下來采集數據，優選的方案是在懸掛索道上作循環掃描運動。采集數據期間，主控制器靠充電電池提供電源。照度傳感器能調整方位角，采集不同方位角的光強。在停靠站，主控制器連接充電器自動充電，減少維護工作量。