1.概述
溫室控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀
我國是一個農(nóng)業(yè)大國，目前在廣大農(nóng)村，農(nóng)業(yè)溫室比比皆是。近年來，隨著我國農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟的發(fā)展，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式逐步由傳統(tǒng)的粗放經(jīng)營式向現(xiàn)代集約型經(jīng)營方式轉(zhuǎn)變，農(nóng)業(yè)科技示范園，作為現(xiàn)代集約型農(nóng)業(yè)和應(yīng)用的示范窗口，應(yīng)運而生。隨著科學(xué)技術(shù)的進步，溫室的結(jié)構(gòu)檔次在逐步的提高，建設(shè)一種可提高溫室內(nèi)作物產(chǎn)量和質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，減輕工作人員勞動強度的溫室智能監(jiān)控系統(tǒng)，是廣大溫室作物生產(chǎn)人員的迫切需求。目前，雖然也有不少單位或個人引進了一些國外的計算機智能控制系統(tǒng)，如溫室環(huán)境控制系統(tǒng)，施肥灌溉控制系統(tǒng)，工廠化育苗智能控制系統(tǒng)等，這些系統(tǒng)真正實現(xiàn)了溫室控制的智能化和自動化，但往往存在投資過大．系統(tǒng)維護不方便等各種發(fā)展制約瓶頸，再者就是要求溫室的管理操作人員本身有較高的文化素質(zhì)和較豐富的工程技術(shù)經(jīng)驗，目前我國廣大農(nóng)民還不具備，這也限制了國外同類產(chǎn)品在國內(nèi)的推廣應(yīng)用。開發(fā)低價位、實用型的溫室只能監(jiān)控系統(tǒng)對于推進我國農(nóng)業(yè)自動化、智能化進程具有重要的意義，同時也具有很大的市場潛力。據(jù)調(diào)查，目前市場上迫切需要的是一種低成本、操作使用簡便的實用溫室智能監(jiān)控系統(tǒng)。針對這一要求及我國日光溫室量大、面廣的特點，研究一種既符合我國農(nóng)業(yè)水平實際又適合農(nóng)民經(jīng)濟承受能力、技術(shù)上不低于國外同類產(chǎn)品的日光溫室智能集成控制系統(tǒng)是非常必要的。
智能化溫室是集農(nóng)業(yè)科技上的高、精、尖技術(shù)和計算機自動控制技術(shù)于一體的*的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)設(shè)施，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技向產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化的物質(zhì)基礎(chǔ)。它能營造相對獨立的作物生長環(huán)境，擺脫傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)對自然環(huán)境的依賴性。目前，計算機控制在溫室種植中得到了越來越廣泛的應(yīng)用，并正在成為溫室控制的核心。智能化溫室研究是當(dāng)今興起的一門橫跨生物學(xué)、計算機科學(xué)、電子科學(xué)、機械設(shè)計和環(huán)境控制等幾大學(xué)科的綜合了多種的邊緣學(xué)科。
從目前我國農(nóng)業(yè)發(fā)展政策看，未來10一15年我國農(nóng)業(yè)科技進步的重要內(nèi)容就是推動規(guī)模經(jīng)營和農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展，所以研究開發(fā)適合我國的國情的光溫室的智能集中控制系統(tǒng)是非常必要的。
現(xiàn)存的問題
（1）生產(chǎn)者規(guī)模小，產(chǎn)品不標(biāo)準(zhǔn)以零散農(nóng)戶為個體生產(chǎn)單位居多，以公司為生產(chǎn)單位的少，生產(chǎn)規(guī)模偏小。帶來的問題是，溫室生產(chǎn)管理偏向個體化，管理沒有統(tǒng)一的參考依據(jù)，采取管理措施不統(tǒng)一，產(chǎn)品難以標(biāo)準(zhǔn)化。成為產(chǎn)品走向大市場、出口國際的障礙；
（2）勞動力短缺，傳統(tǒng)管理模式難以為繼
隨著農(nóng)村勞動力的減少，農(nóng)村老百姓從事農(nóng)業(yè)意愿降低，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)勞動力會持續(xù)短缺，導(dǎo)致人工維護、培育成本偏高，依靠大量勞動力培育、管理的傳統(tǒng)溫室種植模式難以為繼。發(fā)展集約化管理的精準(zhǔn)溫室種植迫不可待；
（3）灌溉管理不節(jié)約，水資源浪費嚴重
對土壤含水量情況和相應(yīng)的氣溫、氣濕、光照、土溫、土濕等指標(biāo)沒有連續(xù)監(jiān)測和分析，不能準(zhǔn)確把握作物灌溉的時機和灌溉量，造成水資源浪費；
（4）作物品質(zhì)、產(chǎn)量不能形成有效的市場競爭力.
溫室種植者，特別是以散戶為單位的溫室種植者，憑經(jīng)驗種植偏多，種植技術(shù)水平有限，不能及時掌握溫室環(huán)境氣候變化信息，不能保證作物在宜的溫室環(huán)境下生長，
解決目標(biāo)
（1）實現(xiàn)溫室規(guī)?；a(chǎn)結(jié)合政府溫室扶持政策，建立合理制度組織零散農(nóng)戶參與規(guī)?；a(chǎn)模式，實現(xiàn)科學(xué)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化管理目標(biāo)，也能形成區(qū)域溫室產(chǎn)業(yè)效應(yīng)，促進市場銷售。
（2） 實現(xiàn)溫室自動化生產(chǎn)
采用農(nóng)作物生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)管理模塊，生產(chǎn)設(shè)施自動化，遠程化管理模式，減少管理人員數(shù)量，解決農(nóng)業(yè)勞動力持續(xù)短缺問題。
（3）實現(xiàn)精準(zhǔn)溫室管理模式
在線監(jiān)測溫室環(huán)境的氣候因子、土壤環(huán)境因子，結(jié)合作物生理生態(tài)特點，精準(zhǔn)把握灌溉時機和灌溉量。減少無效灌溉量，節(jié)約農(nóng)業(yè)用水。根據(jù)大氣環(huán)境、輻照強度等變化，及時采取升、降溫，開、關(guān)遮陽等應(yīng)對措施，確保農(nóng)作物在宜的環(huán)境下生長.
產(chǎn)品簡介
我公司溫室控制系統(tǒng)是專門為農(nóng)業(yè)溫室、農(nóng)業(yè)環(huán)境控制、氣象觀測而開發(fā)生產(chǎn)的環(huán)境自動控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)可以模擬基本的生態(tài)環(huán)境因子，如溫度、濕度、光照、氣壓、太陽紫外線、土壤溫濕度、CO2濃度等，以適應(yīng)不同植物生長繁育的需要，它由智能監(jiān)控單元組成，按照預(yù)設(shè)參數(shù)，精確的測量溫室的氣候、土壤參數(shù)等，并利用手動、自動兩種方式啟動或關(guān)閉不同的執(zhí)行結(jié)構(gòu)，控制卷膜、風(fēng)機濕簾、生物補光、灌溉施肥等環(huán)境控制設(shè)備，自動調(diào)控溫室內(nèi)環(huán)境，達到適宜植物生長的范圍，為植物生長提供環(huán)境。該系統(tǒng)的使用，可以使溫室運行于經(jīng)濟節(jié)能狀態(tài)，實現(xiàn)溫室的無人值守自動化運行，降低溫室能耗和運行成本，可以為植物提供一個理想的生長環(huán)境，并能起到減輕人的勞動強度、提高設(shè)備利用率、改善溫室氣候、減少病蟲害、增加作物產(chǎn)量等作用。系統(tǒng)特點
（1）自動化：通過對氣候參數(shù)的檢測分析，可以自動控制設(shè)備的運行，降低能耗，減輕管理者和工作人員的負荷；（2）強大的擴展功能：通過選用不同的外圍設(shè)備，可以控制溫室環(huán)境及灌溉、施肥等；
（3）完善的資料處理功能：通過控制軟件，可以不問斷地記錄各種傳感器的信息以及各種控制設(shè)備的動作記錄等；
（4）遠程監(jiān)控功能：即使工作人員不在現(xiàn)場，也可以通過遠程監(jiān)控系統(tǒng)對溫室內(nèi)的設(shè)備參數(shù)進行監(jiān)視和控制；
（5）數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)功能：通過GPRS，可將各種數(shù)據(jù)聯(lián)入局域網(wǎng)或INTERNET，真正實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享；
（6）完善的資料處理功能：通過控制軟件，可以實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)監(jiān)控以及歷史數(shù)據(jù)的存儲、查詢、導(dǎo)出。
設(shè)備配置
整體效果圖
根據(jù)一般配置，一般溫室的效果圖如下：整體布局拓撲圖如下：
2.2溫室系統(tǒng)設(shè)備配置
根據(jù)相應(yīng)需求及項目需要，整體配置如下：（注意：每個項目情況不一樣，具體項目需具體配置）
| 一、自動氣象站設(shè)備配置清單 | ||
| 名稱 | 數(shù)量 | 參數(shù) |
| 大氣溫度傳感器 | 1個 | 量程-50～100℃,分辨率0.1℃,精度±0.5℃,線長2.5米 |
| 大氣濕度傳感器 | 1個 | 量程0～99%RH,分辨率0.1%RH,精度±5%RH,線長2.5米 |
| 數(shù)字氣壓傳感器 | 1個 | 量程500～1100hPa,分辨率0.1hPa,精度±0.3hPa, 線長2.5米 |
| 風(fēng)速傳感器 | 1個 | 量程 0～45m/s（啟動風(fēng)速≤0.5m/s）,分辨率0.1m/s, 精度±(0.3+0.03V)m/s,線長2.5米 |
| 風(fēng)向傳感器 | 1個 | 量程 0～360°（啟動風(fēng)速≤0.5m/s）,分辨率1°,精度±3°, 線長2.5米 |
| 雨量傳感器 | 1個 | 量程≤4mm/min,分辨率0.2mm,精度±4%（室內(nèi)靜測，雨強為2mm/min）線長2.5米 |
| 光合有效輻射傳感器 | 1個 | 量程0-2000µmolm-2•s-1,分辨率1µmolm-2•s-1, 精度 光譜范圍：400～700nm,響應(yīng)時間：約1s（99%）, 溫度相關(guān)：0.05%/℃,余弦校正：上至80°入射角 靈敏度：5～50µv/µmol·s¹線長2.5米 |
| 日照時數(shù)傳感器 | 1個 | 量程0～24h,光譜范圍:0.3～3,分辨率0.1h, 精度 響應(yīng)時間：＜5s ,年變化率：≤±2%,余弦相應(yīng)：≤10%（太陽高度角10°時）,非線性：≤±5%,線長2.5米 |
| 照度傳感器 | 1個 | 量程0～200000 Lux,分辨率1 Lux,精度±7%,線長2.5米 |
| 氣象數(shù)據(jù)采儀集 | 1臺 | 多通道數(shù)據(jù)采集，液晶屏幕顯示，帶232和485接口，LCD背光，進行數(shù)據(jù)采集、存儲、及顯示；供電方式：220V交流/12V直流并存 |
| 小葉輕型百葉箱 | 1個 | 防雨防輻射，通風(fēng)透氣，耐腐蝕，內(nèi)置大氣溫度、大氣濕度、數(shù)字氣壓等傳感器 |
| 金屬防護箱 | 1個 | 野外防護箱，防濕防潮，內(nèi)置隔板，外置鎖具，內(nèi)裝采集儀，蓄電池，太陽能控制器等 |
| 氣象站支架 | 1套 | 3.5米金屬噴漆兩節(jié)式支架結(jié)構(gòu)，鋼質(zhì)材料設(shè)計，牢靠穩(wěn)固，帶防風(fēng)拉鎖，外觀美觀，承載防護箱、傳感器、太陽能等，功能齊全，安裝方便，抗腐蝕處理，抗風(fēng)能力強，可安裝十多種輻射傳感器，安裝高度符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求，可適用于野外無人值守觀測站點 |
| 防雷裝置 | 1套 | 避雷針1根，避雷線及附件、避雷角鋼1套 |
| 雙電源供電系統(tǒng) | 1套 | 市電、太陽能雙電源控制盒1套；220V電源適配器1套；太陽能電池板 30W 1塊；太陽能板支撐架 1套；蓄電池25A.H 1個；太陽能控制器1套 |
| 串口通訊 | 1套 | RS485通訊線1根，線長20米；RS232通訊線1根，線長10米；232轉(zhuǎn)485轉(zhuǎn)接頭1個；USB轉(zhuǎn)232轉(zhuǎn)接線1根 |
| GRPS模塊 （選擇） | 1套 | 采用TCP透明傳輸，數(shù)據(jù)傳至氣象軟件（自配SIM卡） |
| 以太網(wǎng)通訊 （選擇） | 1套 | 連接交換器或電腦，實現(xiàn)網(wǎng)口轉(zhuǎn)接，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通訊 |
| 單機版氣象站軟件 | 1套 | 可導(dǎo)入導(dǎo)出數(shù)據(jù)，繪制波形圖、報表、數(shù)據(jù)上傳、參數(shù)遠程配置等功能 |
| 物聯(lián)網(wǎng)云平臺（選配） | 1套 | B/S架構(gòu)無線系統(tǒng)平臺，可導(dǎo)出數(shù)據(jù)，繪制波形圖、報表、數(shù)據(jù)上傳、參數(shù)遠程配置，支持PC、平板、手機登錄查看，即可使用分配的用戶名和密碼進入管理平臺。 |
| 手機客戶端 （選配） | 1 | 隨時隨地進行數(shù)據(jù)監(jiān)控、查詢及控制，方便高效 |
| 二、溫室監(jiān)測控制設(shè)備配置清單 | |||
| 名稱 | 數(shù)量 | 價格 | 參數(shù) |
| 風(fēng)速傳感器 | 1個 | 量程 0～45m/s（啟動風(fēng)速≤0.5m/s）,分辨率0.1m/s,精度±(0.3+0.03V)m/s,線長2.5米 | |
| 風(fēng)向傳感器 | 1個 | 量程 0～360°（啟動風(fēng)速≤0.5m/s）,分辨率1°,精度±3°,線長2.5米 | |
| 大氣溫度傳感器 | 1個 | 量程-50～100℃,分辨率0.1℃,精度±0.5℃, 線長2.5米 | |
| 大氣濕度傳感器 | 1個 | 量程0～99%RH,分辨率0.1%RH,精度±5%RH, 線長2.5米 | |
| 照度傳感器 | 1個 | 量程0～200000 Lux,分辨率1 Lux,精度±7%, 線長2.5米 | |
| 土壤溫度傳感器 | 1個 | 量程 -50～80℃,分辨率0.1℃,精度±0.5℃, 線長10米 | |
| 土壤濕度傳感器 | 1個 | 量程0~99%,分辨率0.1%,精度±3%,線長10米 | |
| CO2傳感器 | 1個 | 量程0～2000ppm,分辨率1ppm, 精度±（40ppm+2%F•S,線長2.5米 | |
| 溫室控制器 | 1臺 | 多通道數(shù)據(jù)采集，支持16路信號輸入，16路繼電器輸出，液晶屏幕顯示，帶232和485接口，LCD背光，進行數(shù)據(jù)采集、存儲、及顯示；供電方式：220V交流/12V直流并存 | |
| 無線節(jié)點 | 1個 | 采集各個傳感器的數(shù)據(jù)，并用無線傳輸?shù)姆绞桨褦?shù)據(jù)傳輸?shù)綔厥铱刂破魃?，實現(xiàn)無線的對接，安裝方便、快捷 | |
| 大葉輕型百葉箱 | 1個 | 防雨防輻射，通風(fēng)透氣，耐腐蝕，內(nèi)置CO2、CO等傳感器 | |
| 小葉輕型百葉箱 | 1個 | 防雨防輻射，通風(fēng)透氣，耐腐蝕，內(nèi)置大氣溫度、大氣濕度、數(shù)字氣壓等傳感器 | |
| LED屏 | 1套 | 戶外單紅P10LED屏，橫著4塊，豎著4塊，整體分辨率128*64，整體尺寸1.3*0.7米，BX-5K2控制卡 | |
| 強電控制柜 | 1套 |
| |
| 溫室防護箱 | 1個 | 野外防護箱，防濕防潮，內(nèi)置隔板，外置鎖具，內(nèi)裝采集儀，蓄電池，太陽能控制器、通訊模塊等 | |
| 支架（備選） | 1套 | 金屬噴漆一體式支架，牢靠穩(wěn)固，外觀美觀，承載防護箱、傳感器、太陽能等 | |
| 以太網(wǎng)通訊 | 1套 | 連接交換器或電腦，實現(xiàn)網(wǎng)口轉(zhuǎn)接，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通訊 | |
| 物聯(lián)網(wǎng)云平臺 | 1套 | B/S架構(gòu)無線系統(tǒng)平臺，實現(xiàn)實時監(jiān)測，智能控制，可導(dǎo)出數(shù)據(jù)，繪制波形圖、報表、數(shù)據(jù)上傳、參數(shù)遠程配置，支持PC、平板、手機登錄查看，即可使用分配的用戶名和密碼進入管理平臺。 | |
| 手機微信端 | 1 | 隨時隨地進行數(shù)據(jù)監(jiān)控、查詢及控制，方便高效 | |
2.3執(zhí)行設(shè)備配置
根據(jù)項目現(xiàn)場設(shè)備的配置，執(zhí)行設(shè)備清單如下：（注意：以下執(zhí)行設(shè)備用戶自備，相應(yīng)的執(zhí)行設(shè)備數(shù)量及具體參數(shù)，根據(jù)用戶實際情況而定；）
| 序號 | 名稱 | 單臺負荷 （KW） | 總負荷 (KW) | 控制方式 | 配電/臺 | 繼電器接口 |
| 1 | 頂部通風(fēng)天窗 | 0.75*2 | 1.5 | 電機控制 | 330V | 2個（正、反轉(zhuǎn)） |
| 2 | 外遮陽 | 0.75*1 | 0.75 | 電機控制 | 330V | 2個（正、反轉(zhuǎn)） |
| 3 | 內(nèi)保溫簾幕 | 0.75*1 | 0.75 | 電機控制 | 330V | 2個（正、反轉(zhuǎn)） |
| 4 | 濕簾后窗 | 0.55*1 | 0.55 | 電機控制 | 330V | 2個（正、反轉(zhuǎn)） |
| 5 | 濕簾水泵 | 2.20*1 | 2.2 | 開關(guān)量控制 | 330V | 1個 |
| 6 | 負壓風(fēng)機 | 1.1*2 | 2.2 | 開關(guān)量控制 | 330V | 1個 |
| 7 | 內(nèi)循環(huán)系統(tǒng) | 0.05*4 | 0.2 | 開關(guān)量控制 | 330V | 1個 |
| 8 | 自動噴灌施肥系 | 1.1 | 1.1 | 開關(guān)量控制 | 330V | 1個 |
| 9 | 增溫系統(tǒng) | 0.6 | 0.6 | 開關(guān)量控制 | 330V | 1個 |
| 10 | 補光系統(tǒng) | 1.5 | 1.5 | 開關(guān)量控制 | 330V | 1個 |
| 11 | 合計 | 11.35 | 14個 |
注意：所有電機涉及到正反轉(zhuǎn)的內(nèi)部都設(shè)有行程開關(guān)，以保證整個系統(tǒng)正常運行；
類似工程簡介
案例一 青島法海寺生態(tài)觀光園溫室智能控制系統(tǒng)一、客戶需求
青島法海寺生態(tài)觀光園位于城陽區(qū)夏莊街道源頭社區(qū)，占地面積280畝，共設(shè)6個園區(qū)。其中，栽培示范區(qū)分別設(shè)置有智能溫室區(qū)：3000m2左右；高檔日光溫室區(qū)：規(guī)劃有20個日光溫室；共設(shè)置11個大棚，主要進行現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)科技成果的轉(zhuǎn)化和展示。
對于溫室來說 ，溫度無疑是影響農(nóng)作物生長的重要因素之一。如此龐大的溫室區(qū)，如果沒有很好的自動化溫度監(jiān)控設(shè)備，而用原始人力實地進行溫度測量監(jiān)控的話，很難以想象工 作量是多么的龐大。于是，青島法海寺生態(tài)觀光園區(qū)決定購進一批*的溫度控制設(shè)備，自動控制調(diào)節(jié)大棚內(nèi)的溫度。在通過多方了解到我們公司是具有自主研發(fā)和 生產(chǎn)能力的專業(yè)做自然氣象自動監(jiān)測系統(tǒng)的企業(yè)，在氣象領(lǐng)域已有10余年歷史，積累了豐富的經(jīng)驗后，豪不猶豫的把這個項目交給了我們公司。
二、解決方案
PH濕簾綜合控制器是我們公司推出的專門用于對"風(fēng)扇濕簾降溫設(shè)備"實現(xiàn)降溫操作的控制產(chǎn)品。它比采用傳統(tǒng)"溫控器"具有更人性化的控制優(yōu)勢 和更獨立的控制能力。它能根據(jù)溫室溫度與目標(biāo)溫度的偏差，采用"比例積分控制算法"計算降溫需求，控制精度小于±0.5℃?？蛇m應(yīng)廣泛的溫控需求。
首先，系統(tǒng)可根據(jù)室內(nèi)外溫差對降溫需求進行修正，以避免冷空氣對溫室作物的沖擊。其次，系統(tǒng)有完善的自檢和報警功能。能自檢出溫度傳感器故障、濕 簾外翻窗故障、溫室溫度異常和設(shè)定值遺失等故障。最后，系統(tǒng)采用*的開關(guān)電源技術(shù)；可保證在供電質(zhì)量差的農(nóng)村電網(wǎng)環(huán)境中可靠運行。
針對觀光園溫室區(qū)負責(zé)人的需求意向，以及對現(xiàn)場的充分調(diào)研，最后我們的工程師分別布設(shè)了10套濕簾控制器，對大棚的濕簾風(fēng)扇、濕簾、通風(fēng)窗進行自動化智能控制，以此來調(diào)節(jié)大棚內(nèi)的溫度。
應(yīng)用效果
安裝我們公司生產(chǎn)的濕簾控制器后，風(fēng)扇、濕簾、濕簾外翻窗、溫室通風(fēng)窗等構(gòu)成了一個完整的溫度控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了大棚全自動智能溫度控制。
