智能化温室大棚整体控制设计方案和对策

智能温室也称作自动化温室， 是指由计算机控制温室内的执行器件来改善温室内的环境，营造适合农作物生长的环境。温室内的主要系统有可移动天窗、遮阳系统、保温系统、升温系统、降温系统、浇灌系统等自动化设施系统。

  智能温室的控制一般有信号采集系统、中心计算机和控制系统三大部分组成。

二、智能温室大棚结构设计

一、温室结构设计

首先应进行温室建筑布局、形式、尺寸等方面设计,应考虑结构、机械、覆盖与支撑材料、荷载、通风、保温、给排水以及环境设备等多种因素,同时还应该考虑本地的地理气候条件,充分利用自然资源,力图降低制造成本和运行费用。

其结构框架设计的基本特点

1.温室结构布局   尽量采用南北栋方式建筑可使太阳直射光平均日总量透过率最高。

2.温室覆盖材料  温室材料透光率对温室的光照总量有着重要影响,可采用浮法玻璃其透光率可达90%以上。亦可采用超长塑料薄膜(阳光穿透率85%)为覆盖材料。但其耐用性不高。PC塑料板在造价、使用年限、透光率等方面是一个不错的选择。

3.温室的通风 应充分利用自然条件,确定温室开窗的朝向十分重要,如地区全年平均主导风向为东南,则天窗的位置应设在北侧。同时还可安装自然风收集装置增加温室内循环，冬天还可在自然风收集装置上安装空气增温系统，增加内循环的时候还可以增肌温室内的温度。

二、温室运行机构

1.电力系统  可采用工业电网与自发电结合方式充分节省能           源与成本。自发电可采取风力发电，风力发电占地少，转化率高。成本相比太阳能发电低

2.降温增湿系统  可采取湿帘降温增湿系统，或者高压喷雾     降温系统。降温还应配合风机降温。

3.遮阳系统  采用移动遮阳慕，进行遮阳。

4.增温系统  可采取水电共同增温，或单一增温系统。水电增温这是在用热水增温与电力增温结合方式，增加增温效率，水力增温则是采用太阳能方式将水升温，再通过管道进入温室内增温。电力增温则是采用电热器增温。

5.浇灌系统  可采用滴灌或雾化浇灌，可充分节省水资源，节省成本，浇灌效率高。具体浇灌方式还应结合农作物特点，具体选定。浇灌系统同时还连接营养增施，通过浇灌方式给农作物增加营养。

三、智能温室大棚控制系统

智能温室大棚涉及到的技术参数主要有温度、湿度、CO2浓度、营养液的EC值、光照强度等主要技术参数。

控制系统主要采用过程控制系统。

R              控制器      执行机构     被控对象     Y

                     传感器

                     变送器

智能温室大棚的各技术参数是同外部环境有着密切关系的。当外部环境中的某项技术参数符合棚内要求，则无需对棚内该参数进行调整。所以在选择控制系统的时候，过程控制系统较为合适。

一、控制系统的主要构成

主要由传感器、控制器、执行器件、上位机组成。

1、传感器 主要用于各个技术参数的信息采集。温度传感器，棚内温度传感器以及棚外温度传感器 量程：温度 0--60 ℃  室外量程：-40-60℃  精度：温度 ±0.3℃ 采用非接触式温度传感器， 温度传感器可采用自带变送器的温度传感器，可以直接将数字信号传入控制器。湿度传感器，量程：0-100%RH 精度：湿度 ±3%RH。主要用于监测棚内空气湿度和土壤湿度。Co2浓度传感器，监测棚内co2浓度。EC传感器主要用于检测营养液的浓度。光强传感器，监测棚内光照强度。

2、控制器  智能温室大棚控制器主要采用PLC其系统构成灵活，扩展容易，以开关量控制为其特长；也能进行连续过程的PID回路控制；并能与上位机构成复杂的控制系统，如DDC和DCS等，实现生产过程的综合自动化。 使用方便，编程简单，采用简明的梯形图、逻辑图或语句表等编程语言，而无需计算机知识，因此系统开发周期短，现场调试容易。另外，可在线修改程序，改变控制方案而不拆动硬件。 能适应各种恶劣的运行环境，抗干扰能力强，可靠性强，远高于其他各种机型。综合PLC这些特点采用它为这能温室大棚控制器更符合温室大棚的各项要求。

3、执行器件  主要有风机、湿帘、移动天窗的电机、移动遮阳慕电机、增温系统的各个执行元件、浇灌系统的执行元件。

4、上位机 设置组态，同控制器连接实时监控各项数据，收集整理传上来的数据，以及在线修改参数。上位机可以通过串口与PLC连接。当然也可以采用无线方式进行通信，只需有相应的通信协议。而且可以开发APP通过手机惊醒远距离的监控，与修改参数。

二、具体控制过程

启动增温  低 温度 高  排风扇+遮阳慕（在光强充足）

启动除湿  低 湿度 高  启动增湿

co2泵    低  co2  高   排风扇

启动补光  低 光强 高  遮阳慕

定时模式

浇灌    人工模式

        土壤湿度智能模式

营养补给主要采用人工控制模式