[实用新型]基于物联网的温室控制系统

说明书

技术领域

本实用新型公开了一种温室控制系统，涉及农业机电领域。

背景技术

物联网是通过二维标识码识读设备、射频识别(RFID) 装置、红外感应器、全球定位系统和激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网是新一代信息技术的重要组成部分，物联网中所有的元素，所有的设备、资源及通信等，都是个性化和私有化的。其目的是实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，方便识别、管理和控制。

蔬菜、水果和花卉在现在人们日常生活中是必不可少的物品,随着城市建设和人们生活质量的逐步提高, 蔬菜、水果和花卉需求的数量和品种逐步增多,质量要求也逐渐提高,而且市场需求反季节条件下蔬菜、水果和花卉进行产出,传统栽培方式在这样的社会需求下已无法满足要求,我们需要更精确的对作物生长进行控制,因此良好的温室智能控制与管理系统对于蔬菜、水果和花卉来说是不可缺少的。我国蔬菜、水果和花卉种植面积是世界上最多的国家之一,种类丰富,有些是我国特有的品种,可以出口创汇创造很好的经济效益；蔬菜、水果和花卉是附加值较高的作物,更多的回报可以来自于智能控制和管理上的投入和建设。但是,目前我国花舟温室自动化程度还很低,现代化温室比例仅有2%,所以温室自动控制和管理系统在设施园艺方面的应用前景非常广阔。

随着农业现代化的发展，温室种植因其涉及学科广、科技含量高、与人民生活关系密切，己越来越受到世界各国的重视。在温室条件下，通过检测控制植物生长的温度、湿度、光照、水肥量等植物生长条件，从而定量控制植物生长，能有效提高农产品的附加值。如定量控制花卉的生长期，能确保某一时间段的花期，避免因环境因素的改变而使花期提前或延后，使生产效益最大化。中国农业产业分散，集中度低，农业科技的推广严重受到成本的制约。

温室系统是耦合性的不均匀的非线性的惯性系统，智能温室其核心技术就是通过控制系统对温室的环境变量进行检测和调节达到适宜作物生长环境的目的。温室系统是非线性系统，很难建立精确的模型来定量的研究，温室内部的小气候是个复杂的能量和物质转化系统,环境变量种类多, 不确定因素多,各变量之间进行着能量传递和物质交换。温室系统是不均匀的系统，即便是小型的温室也具有较大的面积,温室内部各个部分的环境变量分布是不均匀的, 温室内部环境变量响应外部调节的过程有一定的时滞。温室系统环境变量具有耦合性，温室系统包含了多个的环境变量其中一个变量改变,会影响其它变量发生相应的变化,各变量之间相关的,各个变量的控制过程是彼此耦合在一起的。由上述的特点可知温室系统是复杂大系统,其具有多个输入量和输出量,对温室系统提出的控制要求又因不同的作物而又有所区别，因此建立精确的控制模型是高成本。

实用新型内容

本实用新型需要解决的技术问题在于：温室系统是不均匀系统，为了数据足够准确有效，需要采集温室多个点的环境参数数据，增加采集点就增加硬件会增加系统成本。即使增加很多点，点状分布传感器也只能采集温室内设定传感器的点的环境参数。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：温室环境参数变化较慢，间隔二十分钟时间采集一次数据，也足够满足系统的精度要求，是可行的技术方案。基于物联网的温室控制系统包括主要控制器、辅助控制器、悬挂索道、牵引索、停靠站、执行装置、植物生长控制系统服务器和管理人员手机终端，主控制器包括单片机、空气温度传感器、空气湿度传感器、二氧化碳浓度传感器、照度传感器和无线网卡;辅助控制器包括单片机和步进电机。

为了减少成本，在温室内用张紧的绳索建立悬挂索道，牵引索分为左右运动和前后运动，牵引索的左右运动和前后运动互相垂直，两种运动合成的运动使主控制器达到温室水平面任意一点采集数据。

辅助控制器（即运动控制子系统）安装在停靠站。辅助控制器控制步进电机的运动参数和采集数据的时间间隔，步进电机牵引牵引索，主控制器悬挂与悬挂索道上，牵引索带动主控制器在温室的水平面内运动，控制器可以在温室水平面内任意位置停留下来采集数据，优选的方案是在悬挂索道上作循环扫描运动。采集数据期间，主控制器靠充电电池提供电源。照度传感器能调整方位角，采集不同方位角的光强。在停靠站，主控制器连接充电器自动充电，减少维护工作量。