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温室自动化控制系统

[ 作者：杭州迈煌科技有限公司2020-12-17点击：1293]

一、系统描述：
温室自动化控制系统（又称智能物联网温室监控系统、智能温室控制系统）使用有线和无线形式组成，结合智慧传感器、控制器、通信器以及远程监控平台组建的。可通过远程监控电脑或网络网站的形式呈现温室内部的温湿度、二氧化碳、光照度、土壤温度、土壤湿度、气象信息以及植物的生长状况的监测等功能。
温室内可使用集合型主机也可采用分体型主机与动力柜组成，控制器通过收集放置于温室内部的各种传感器，采集室内的温度、湿度以及光照等环境参数，按照周密详尽的逻辑思维自动控制温室内部的风机、湿帘、补光以及水泵、天窗等动力设备。

如上图所示。图中温室内部采用一台集合型温室控制主机。内置了人机触摸屏、环境模拟采集、电压电流显示、动力控制输出以及手自动控制面板等功能。采集的环境参数有室内温度、室内湿度、室内光照、室内二氧化碳(co2)、土壤(培养基)水分、土壤(培养基)温度、营养液的盐分(EC)和酸度(PH)的浓度含量等参数，合理的控制各个设备的动作来达到室内温度和湿度的调节等功能。
单栋温室控制集合主机柜可以连接 16 种传感器以及 16 路被控设备，涵盖了大多数温室设备的控制接口。其中常用的传感器有温湿度传感器、光照传感器、co2 传感器、土壤水分传感器、土壤温度传感器、盐分传感器、酸度传感器等。单路功率可达 10kw。可连接控制通风系统、水帘降温系统、热风炉加温系统、自动施肥系统、补光系统、自动补气系统以及其他温室的必要设备等。温室控制器面板集成手动按钮面板，为手动操作提供了便利。同时面板上集成人机触摸显示屏，管理员通过显示屏可轻松的查看当前室内的各项环境参数，并可以调取往期历史数据来了解近一段时间内的环境数据变化的情况，为生产管理的调整做必要的数据参考依据。
温室内部的控制器是这个系统中的主要核心，他负担着单个温室或多个温室群内部控制的重任，所有外设设备都是围绕着这个主控柜展开的。主控柜集成上行通信接口，可通过上行通信接口连接至远端电脑或操控平台上。在远端电脑或操控平台上安装上上位机监控软件即可远程查看温室内的环境数据。上位机监控软件提供数据读取与实时查看功能。并可对数据进行存储、绘图等操作，管理员也可通过软件的对主控制柜的运行参数进行查看和修改。也可通过软件的远程手控功能实现，远程的手动操作。远程操控平台支持投射数据到大型LED显示屏上，只要通过LED 驱动器连接到远程操控平台上即可全天不间断地进行数据显示，给参观展览和远端数据管查看提供了方便。选配的短信发送平台还可预置多达 5 个管理员的手机号码，通过设定的时间间隔和特定事件变化的出现即可完成定时数据汇报、故障告警等及时提醒服务。由于短信发送平台是采用通信公司的GSM网络建立起来的，因此即使管理员身在他乡，只要手机不欠费，短信都会如期的发送到管理员的手机上。
二、选配部件
温室自动化控制系统的短信平台、集中管理器、LED显示屏、远程操控平台以及有线无线模块都是系统的选配部件。这些部件经过公司多年的开发运用已高度模块化并与系统紧密配合，可完成集中展览，远程操控、短信报警以及无线组网等功能。通过短信平台的加入可实现短信阅读、短信控制以及短信告警，集中管理器则可将分散式的温室群统一集合，LED显示屏则将这些集合的数据进行实时的展示。远程操控平台的建立可实现坐在办公室就能完全掌握基地的整体情况。而有线无线模块则可减少工程通信数据线缆的架设和降低项目施工成本等作用。这些选配部件即使在项目初期没有选用，在后期扩展时也不会对原来的系统结构造成大的破坏，仅需要合理的选配这些部件即可完成功能扩展。

三、常用的传感器
传感器是系统检测环节的重要组成部分，用于将温室环境因子等非电物理量转变为控制系统可识别的电信号，为系统管理控制提供判断和处理的依据。传感器的主要技术指标有：线性度、灵敏度、迟滞、重复性、分辨率、漂移、精度等。常用传感器主要有温度传感器、湿度传感器、光照传感器、co2（二氧化碳）传感器、土壤水分传感器、土壤温度传感器以及营养液的盐分（EC）和酸度（PH）传感器等。
（1）空气温湿度传感器

温湿度传感器主要分为室内和室外温湿度的采集单元，室外一般使用轻型百叶型温湿度，可防太阳辐射和防雨。而室内一般采用带显示型和不带显示型的温湿度传感器。不管是哪种类型的传感器，他们的作用都是将室内或室外的温湿度参数实时的收集并通过数据线传送给控制柜，完成前端数据的采集功能。系统根据传感器送回的数据经过比较计算和逻辑判断将控制输出对温度器决定性作用的设备，用于调节室内的温湿度参数。用于室外的温湿度传感器的参数略宽，这主要是根据使用地的不同做不同的选择，已适应使用地的实际需求。大多数作物的生长适宜温度在 12℃～33℃之间，而温室内温度测量范围一般在 0℃～50℃，湿度测量范围为 0%～100%RH,供电电压采用工业标准 24VDC,标准工业输出信号为（4～20） mA，精度为温度±0.5℃，湿度±3%RH，输出信号线性很好，可远距离传输。实际使用中，可以配置带有温湿显示的以及不带温湿小屏显示的两种类型，方便用户的选择。

（2）照度传感器

光是植物进行光合作用的主要能源，与光照强度和光照时间有关系，其采用高灵敏度的硅蓝光伏探测器作为传感器，具有测量范围宽，使用方便，便于安装，传输距离远等特点。其供电电压为24VDC，精度为±7％，测量范围：0～200KLux，输出信号为（4～20）mA，操作环境温度为0～70℃，湿度为0～70％RH。光照传感器主要使用到室外环境，对于室外的太阳光照检测，并送达到控制器，由控制器通过内部的计算和逻辑判断决定是否启用温室的遮阳网。
（3）风速传感器

风速传感器主要使用到室外，用于组建气象风速的检测采集使用，温室中普遍使用遮阳网和卷膜来进行遮光和保温使用，当遮阳网或是卷膜展开时，风速如果过大，将对遮阳网和卷膜造成损害，而系统会根据风速送回的风速信息做计算处理，用于在高风速的情况下及时地收回遮阳网和卷膜，防止大风对遮阳网和卷膜的破坏。另外系统还会根据这一信息来自行决定是否要关闭天窗和侧窗，以减小温室的风阻，提高温室的安全性和保证设备的正常使用。
风速测量范围：0-30m/s
测量精度 3%
分辨率： 0.1m/s
启动风速：0.4-0.7m/s
风向测量范围：0-360 全方位 16 方位
测量精度： 3%
分辨率： 0.1m/s
启动风速：0.4-0.7m/s
（4）风向传感器

主要用于对于做环境检测以及科研单位记录气象信息使用。同时天窗和侧窗工作状态与其有关。
技术参数：
精度：±1m/s2 启动风力：0.2 m/s
电压输出型：
量程：0~32. 4 m/s 供电电压：7V~24 V DC 输出信号：0.4~2V 负载能力：≥1000Ω 电流输出型
量程：0~32. 4 m/s 供电电压：12V~24 V DC
输出信号：4~20 mA 负载能力：≤500Ω
（5）雨雪传感器

主要用于对于检测室外的雨雪情况，用作遮阳网和天窗以及侧窗的自动控制，即使的检测雨雪环境变化可即使的开启或收纳外遮阳、天窗和侧窗，防止雨水或下雪对室内温度、湿度环境的破坏以及防止对外遮阳幕布的寿命造成影响。
•精度高，输入线电阻高，稳定性好
•体积小，安装方便
•传输距离长，抗干扰能力强
•工作电压：12v~24v •输出电压：0v~24v

（6）CO2 传感器

用于高标准要求的二氧化碳变送器，传感器采用硅基的非散射红外传感器带独特的内置参比；先进的单光束双波长测量，无移动部件，卓越的长期稳定性。传感器实时监测室内的 co2 浓度大小，通过调节 co2 气体的补充来保证室内植物光合作用下所需的二氧化碳的浓度要求。CO2 测量范围：0 … 2000 ppm 准确度：±(2.5 %测量范围 + 3 %读数)供电电压：+12v~24v/DC 电流型：4mA~20Ma

（7）土壤湿度传感器

土壤水分传感器是基于介电理论并运用频域测量技术自主研制开发的，能够精确测量土壤和其它多孔介质的体积含水量。采用阻燃环氧树脂固化，完全防水，可长期埋伏土壤中使用，且不受腐蚀；钢针采用优质材料，可经受长期电解，不受土壤中的酸碱腐蚀；测量精度高，性能可靠，受土壤含盐量影响较小，可适应各种土质。
.测量精度：±3%
.互换精度：<3%
.复测误差：<1%
.测量原理：频域反射原理（FDR）

（8）土壤温度传感器
.量程：-30℃～120℃
.输出信号：4～20mA
.测量精度：±0.2℃
.互换误差：<0.2℃
.工作电压：9～24V
.工作电流：约10mA
.响应时间：＜100mS
.稳定时间：＜1秒
.工作温度：-40℃～75℃
（9）土壤盐分传感器

供电电压：12-24V供电
信号输出：电压/电流输出
电导测量范围：0-20mS/cm
最小分辨率：0.01mS
电压与电导相关性(线性度)：≥98%
平衡时间：小于20秒。
尺寸：120x20mm

（10）室外气象监测站

室外气象监测站主要用来监测大气的气象信息，采集的数据用于温室主控柜做控制参考使用。温室主控器通过这些大气气象信息，实时的调整温室的控制策略，并充分的利用自然气候对温室的降温、补光、通风以及气体调节做适当的增补和判断。尽量减低能源的损耗，达到绿色节能的目的。
室外气象站的一般采用 6 参数监测站即可满足温室控制器的应用。监测的参数分别是：气象温度、气象湿度、风速、风向、太阳光强度、雨雪监测等。可配合太阳能供电，无需额外的供电，对于电缆架设不方便的地区可使用无线气象站完成系统连接。

四.温室控制系统的选用
温室控制系统的选用主要跟实际的温室结构、调控设备的数量、功率大小以及建造成本有密切的联系。不同的方案使用不同的温室控制结构，不同的结构使用的控制系统功能也有不同。因此温室自动化控制系统解决方案前期技术沟通交流、整体方案的规划就显得尤为重要。通过以上详细的系统介绍，相信你也了解了智能温室控制系统的主要作用和相关构成，同时也大概能规划出所需要的功能和需求，相信通过具体与我公司的技术沟通和需求交流能做成符合项目实际需求的温室控制系统。
详细的技术交流可致电我公司，或发送需求文件到我公司的邮箱，我公司会有专门技术负责人与你详细沟通并推荐控制设备。

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