[發明專利]一種蔬菜大棚監測控制系統及方法

在審

• 申請號: 201810490735.5
• 申請日: 2018-05-21
• 公開（公告）號: CN108762140A
• 公開（公告）日: 2018-11-06
• 發明（設計）人: 劉波平;付康;楊運平;施煒利;吳志平;孫丹;胡敏
• 申請（專利權）人: 江西省計算技術研究所
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042;G01D21/02
• 代理公司: 南昌新天下專利商標代理有限公司 36115
• 代理人: 宋會英

1.一種蔬菜大棚監測控制系統，其特征在于，包括溫度傳感器、濕度傳感器、二氧化碳傳感器、光照傳感器，單片機，聲光報警器，二氧化碳發生裝置，噴淋裝置，光照調節裝置，風機，卷簾機；

所述溫度傳感器，包括室內溫度傳感器，設置于大棚內的中部位置，監測大棚內的空氣環境溫度，室內溫度傳感器連接單片機；

所述濕度傳感器，包括空氣濕度傳感器，設置于大棚內的中部位置，監測大棚內的空氣環境濕度，空氣濕度傳感器連接單片機；

所述濕度傳感器，包括土壤濕度傳感器，設置于大棚內的土壤中，監測土壤的濕度，土壤濕度傳感器連接單片機；

所述二氧化碳傳感器，設置于大棚內的中部位置，監測大棚內空氣中的二氧化碳含量，二氧化碳傳感器連接單片機；

所述光照傳感器，設置于大棚內的中部位置，監測大棚內光照的強度，光照傳感器連接單片機；

所述聲光報警器，連接單片機，單片機傳輸信號給聲光報警器；

所述二氧化碳發生裝置，包括裝有液化二氧化碳的氣瓶，放置在大棚內；氣瓶瓶口處設置有減壓閥門，通過減壓閥門控制二氧化碳氣體定壓力釋放；減壓閥后設置有電磁閥，電磁閥控制二氧化碳氣瓶的開關；所述二氧化碳發生裝置還設置有繼電器，單片機連接繼電器，通過繼電器控制氣瓶的電磁閥的開關；

所述噴淋裝置，設置在大棚內蔬菜上方，包括水管，霧化噴頭，電磁閥；水管沿大棚徑向排列，霧化噴頭分布在水管上，水管內的水經霧化噴頭后呈霧狀噴出；水管上設置有電磁閥，控制水管的開關；所述噴淋裝置還設置有繼電器，單片機連接繼電器，通過繼電器控制噴淋裝置的電磁閥的開關；

所述風機，連接單片機，由單片機控制運行，設置在大棚的側面上部；

所述卷簾機，為電動卷簾機，包括電機，電機連接單片機，由單片機控制運行，用于控制大棚外保溫設備的鋪蓋和打開；

所述光照調節裝置，包括遮陽網和補光燈；

所述遮陽網為電動遮陽網，覆蓋在大棚外表面，包括電機，通過電機控制遮陽網的收和蓋；電機連接單片機，由單片機控制運行；

所述補光燈，設置在大棚內的頂部，單片機連接補光燈，并控制補光燈的開關。

2.根據權利要求1所述的蔬菜大棚監測控制系統，其特征在于，還包括風速傳感器，設置于大棚外，監測大棚外的風速，風速傳感器連接單片機；所述溫度傳感器，還包括室外溫度傳感器，設置于大棚外，監測大棚外的環境溫度，室外溫度傳感器連接單片機。

3.根據權利要求1所述的蔬菜大棚監測控制系統，其特征在于，所述霧化噴頭采用自動旋轉噴頭；所述噴淋裝置的水管連接藥桶，藥桶內放置有給植物噴灑的農藥；所述卷簾機還設置有限位開關，控制卷簾機的行程。

4.根據權利要求1至3任一項所述的蔬菜大棚監測控制系統，其特征在于，還包括串行接口和PC機，單片機通過串行接口與PC機通訊。

5.一種蔬菜大棚監測控制方法，其特征在于，包括以下過程：

S1，傳感器監測信號，并將模擬信號轉換為數字信號，傳輸給單片機；所述傳感器包括室外溫度傳感器、室內溫度傳感器、空氣濕度傳感器、土壤濕度傳感器、二氧化碳傳感器、光照傳感器；

S2，單片機通過比較傳感器參數與設定值，超出設定的范圍，則觸發聲光報警；

S3，單片機通過PID控制程序，控制二氧化碳發生裝置、噴淋裝置、風機、卷簾機和光照調節裝置，調節蔬菜大棚內的環境，使各傳感器參數處于設定的范圍內，并接近設定值。

6.根據權利要求5所述的蔬菜大棚監測控制方法，其特征在于，所述過程S2，若有任一項傳感器參數超出設定的范圍，則聲光報警器會報警。

7.根據權利要求5所述的蔬菜大棚監測控制方法，其特征在于，所述過程S3，PID控制程序由比例單元、積分單元和微分單元組成，其輸入e(t)與輸出u(t)的關系為：

其中kp為比例增益，TI為積分時間常數，TD為微分時間常數，u(t)為控制量，e(t)為被控量與設定值的偏差。