[发明专利]温室群的智能控制系统

说明书

本发明涉及一种处理基于现场总线的温室农业计算机管理与控制方法，特别涉及农业温室群的栽培管理、历史数据管理等，以及象温室环境情况下多种传感器可以集中放置的现场传感器的标定、故障诊断、信号处理、信号转换、数据传输以及温室环境调控的方法。

随着我国加入WTO和人们生活水平的日益提高，迫切要求提高农产品质量，增强国际竞争的实力。发展设施农业将满足人们日益增长的绿色食品、环保食品的需求，促进农业产业化的发展，提高国际竞争能力。智能化温室无疑也将日益受到城市和乡村企业家的青睐。将计算机应用于温室农业进行作物栽培管理、环境自动调控、自动配液、自动浇灌是温室农业发展的必然趋势。然而，目前国内市场上尚无针对温室农业的现场总线控制系统及其配套的智能变送单元和控制单元。国外市场上的现场传感器的智能变送单元和控制单元价格昂贵(基金会现场总线的每个智能变送单元约18000.00元)，这种基于现场总线的智能变送单元只是单个传感器，对于集中放置的传感器处理的效率不高，功能单一，而且其价格高得离奇；分布式计算机控制系统的控制单元不是针对集中放置的传感器，而且其中的现场标定、故障诊断、报警等功能一般都放在上位机，加重了上位机的负担。

本发明的目的是为温室农业提供一种基于现场总线的控制系统(FCS)，通过该系统自动调整适合各种作物、各种生长期生长的最佳环境条件和最佳营养成分；通过该系统达到节能、节水、节肥、节省人力、增产、防治病虫害的目的。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案：

温室群的智能控制系统，它具有主机、现场总线接口单元、智能变送单元、现场控制单元、传感器、继电器驱动单元，其特征在于：主机用于各温室作物栽培环境参数调控、营养液配方的控制，用于存储、存取各温室作物栽培环境参数的历史数据以及实时显示现在环境参数数据；

现场总线接口单元用于主机与各温室从机连接的PROFIBUS-DP协议芯片的现场总线接口设备；

智能变送单元用于环境参数数据的采集、各传感器的标定、故障诊断以及与总线或PROFIBUS-DP协议芯片通讯的智能变送单元；

现场控制单元用于控制现场设备和与现场总线通讯的现场控制单元；

传感器用于将非电量的温度、湿度、CO₂浓度、pH值、EC值、光照强度、液位等转化为可以进行A/D转换的直流信号；

驱动单元用于驱动现场设备的继电器。

在上述技术方案中，根据温室栽培作物的专家知识经验，综合能量最省和作物生长最适宜原则，自动调整温室的环境条件和营养液成分。不同的作物品种、不同的生长期环境参数的上下限和最适宜值，可以由专家设定。所有测量参数和执行结构动作情况都记录在数据库内，查询时可以用图形曲线显示。

本发明中的智能变送单元不同于目前市场上销售的一般的基于现场总线的智能变送单元，也不同于分布式计算机控制系统。不同于前者的是前者针对的只是单个传感器，对于集中放置的传感器处理的效率不高，功能单一，而且其价格昂贵；不同于后者的是：后者主要的不是针对集中放置的传感器，而且其中的现场标定、故障诊断、报警等功能一般都放在上位机，加重了上位机的负担。

本发明选用单片机80C51及其外围电路完成上述功能。首先必须完成传感器的现场的标定，操作者依次输入标定、通道号、标准、斜率，接到标定中断信号后，智能变送单元中断目前进行的一切处理，等待通道号、标准、斜率的输入，根据标准和斜率就可以确定所选通道的传感器的量程、斜率。系统将数据存储在FLASH存储器的一定位置上，直到重新标定为止。程序在每次采集完八路数据以后，就对系统进行故障诊断。如果有故障，智能变送单元将驱动报警器，并将故障诊断结果通过八路指示灯显示出来，同时将故障报告给主机。智能变送单元进行数据采集时，将所采集的传感器的数据进行数字滤波(取中值滤波)后，放入发送缓冲区。程序循环采集八路数据，直到有中断为止。智能变送单元接到主机的轮循后，将当前八路数据和故障报告采用帧处理并将帧数据通过通讯单元传送给主机或现场控制单元。

附图说明图1为本发明结构框图；图2为本发明的程序流程图；图3是智能变送单元的硬件电原理结构图；图4是智能变送单元的程序流程图；图5是现场控制单元的硬件电原理结构图；图6是现场控制单元的程序流程图；

以下结合和实施例对本发明作进一步的说明。

实施例