溫室無土水培控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及一種農(nóng)作物種植技術(shù)，特別是一種溫室無土水培控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，社會上大部分農(nóng)民還在沿用人工值守的方法來看管蔬菜大棚，浪費了大量 的人力、物力，而且蔬菜大棚的環(huán)境控制并不理想，往往因為溫濕度控制不當造成作物減 產(chǎn)，從而給菜農(nóng)帶來了極大的損失。 【實用新型內(nèi)容】
[0003] 本實用新型的目的在于提供一種溫室無土水培控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一主控系 統(tǒng)、溫室，所述溫室為兩個以上，且每個溫室中設(shè)有一輔控系統(tǒng)、一監(jiān)測系統(tǒng)和一執(zhí)行系統(tǒng)， 每一輔控系統(tǒng)與主控系統(tǒng)建立指控型鏈路和信息傳輸鏈路，每一監(jiān)測系統(tǒng)與主控系統(tǒng)建立 信息傳輸鏈路，每一溫室中的輔控系統(tǒng)與執(zhí)行系統(tǒng)之間建立指控型鏈路。所述輔控系統(tǒng)采 集農(nóng)作物生長環(huán)境信息，并調(diào)節(jié)植物生長環(huán)境；所述監(jiān)測系統(tǒng)采集農(nóng)作物生長信息；所述 執(zhí)行系統(tǒng)在輔控系統(tǒng)的驅(qū)動下調(diào)節(jié)農(nóng)作物生長的環(huán)境所述主控系統(tǒng)接收輔控系統(tǒng)和檢測 系統(tǒng)發(fā)送的信息，并比較獲得最適宜農(nóng)作物生長的環(huán)境，控制輔控系統(tǒng)調(diào)節(jié)植物生長環(huán)境。
[0004] 所述主控系統(tǒng)包括接收模塊、比較模塊和指令發(fā)送模塊。所述接收模塊接收每一 溫室中輔控系統(tǒng)傳輸?shù)母鱾鞲衅骱蜋z測儀的信息，以及接收每一溫室中監(jiān)測系統(tǒng)的信息； 所述比較模塊比較所有監(jiān)測系統(tǒng)傳來的植物生長信息，從中選擇生長最優(yōu)的植物所在的溫 室，并提取該溫室生長環(huán)境參數(shù)；所述指令發(fā)送模塊根據(jù)所選取的溫室，向其他溫室發(fā)送控 制命令，將各溫室中農(nóng)作物生長環(huán)境調(diào)整為與所選出溫室的環(huán)境參數(shù)相同。
[0005] 本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點：（1)通過各模塊之間的相互配合，可 以實現(xiàn)大棚內(nèi)無人監(jiān)管即可完成農(nóng)作物的培養(yǎng)工作；(2)設(shè)立符合農(nóng)作物生長的環(huán)境因素 作為最優(yōu)環(huán)境因素，當生長環(huán)境未落入最優(yōu)環(huán)境因素的范圍內(nèi)，通過控制模塊驅(qū)動執(zhí)行模 塊調(diào)整農(nóng)作物生長環(huán)境；（3)通過比較各溫室中農(nóng)作物生長狀況，確定某一溫室的生長環(huán) 境最有利于農(nóng)作物，進而主控系統(tǒng)控制輔控系統(tǒng)驅(qū)動執(zhí)行系統(tǒng)做出統(tǒng)一調(diào)節(jié)。
[0006] 下面結(jié)合說明書附圖對本實用新型做進一步描述。
【附圖說明】
[0007] 圖1是本實用新型溫室無土水培控制系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)圖。
[0008] 圖2是本實用新型輔控系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)組合原理結(jié)構(gòu)圖。
[0009] 圖3是本實用新型溫室無土水培控制系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)圖。
[0010] 圖4是本實用新型主控系統(tǒng)能夠原理結(jié)構(gòu)圖。
[0011] 圖5是溫室之間水冷循環(huán)連接示意圖。
【具體實施方式】
[0012] 結(jié)合圖1，一種溫室無土水培控制系統(tǒng)，包括一主控系統(tǒng)、若干輔控系統(tǒng)，若干執(zhí)行 系統(tǒng)、若干監(jiān)測系統(tǒng)，及通過網(wǎng)格定位劃分的若干溫室。所述每一溫室中設(shè)置一套輔控系 統(tǒng)、一套執(zhí)行系統(tǒng)和一個監(jiān)測系統(tǒng)。主控系統(tǒng)與輔控系統(tǒng)之間建立指控鏈路和信息傳輸鏈 路，所有輔控系統(tǒng)接受主控系統(tǒng)的控制，輔控系統(tǒng)之間未建立聯(lián)系。同一溫室中的執(zhí)行系統(tǒng) 與輔控系統(tǒng)之間建立指控關(guān)系，執(zhí)行系統(tǒng)接受輔控系統(tǒng)的控制進行工作。監(jiān)測系統(tǒng)與主控 系統(tǒng)之間建立信息傳輸鏈路。
[0013] 結(jié)合圖1，所述溫室根據(jù)網(wǎng)格進行定位。所有溫室所在地域設(shè)置為一整體坐標系， 將不同溫室根據(jù)網(wǎng)格劃分為獨立區(qū)域，每一區(qū)域中僅有唯一的溫室。
[0014] 結(jié)合圖2，所述輔控系統(tǒng)包括輔控處理器、光照傳感器、溫度傳感器、空氣濕度傳感 器、氧含量檢測儀。不同輔控系統(tǒng)的每一模塊均具有唯一的IP地址。所述各傳感器和氧含 量檢測儀分別檢測溫室中光照強度、濕度、溫度，以及營養(yǎng)液中氧含量等影響農(nóng)作物生長的 因素，并將數(shù)據(jù)匯至輔控處理器進行運算。
[0015] 結(jié)合圖2,所述執(zhí)行系統(tǒng)包括補光模塊、溫度調(diào)節(jié)模塊、濕度調(diào)節(jié)模塊，以及制氧模 塊。所述補光模塊當陽光不足時提供備用光源；所述溫度調(diào)節(jié)模塊調(diào)整溫室內(nèi)的溫度；所 述適度調(diào)節(jié)模塊調(diào)節(jié)溫室內(nèi)濕度；所述制氧模塊增加營養(yǎng)液中的氧含量。
[0016] 結(jié)合圖3,所述輔控處理器包括環(huán)境因素等級列表、信號接收模塊、A/D模塊、運算 處理模塊、D/A模塊，信號發(fā)射模塊。所述環(huán)境因素等級列表將各環(huán)境因素數(shù)值按大小排列 并劃分等級且記錄；所述信號接收模塊接收傳感器或氧含量檢測儀發(fā)送的數(shù)據(jù)；所述A/D 模塊將接收到的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；所述運算處理模塊根據(jù)數(shù)字信號判斷該溫室中 環(huán)境是否有利于植物生長，當不利于植物生長時，發(fā)出控制信號給執(zhí)行系統(tǒng)，驅(qū)動執(zhí)行系統(tǒng) 調(diào)整生長環(huán)境；所述D/A模塊將控制信號轉(zhuǎn)換為模擬信號，本實用新型采用電壓值來驅(qū)動 執(zhí)行系統(tǒng)。
[0017] 本實用新型中輔控處理器發(fā)射不同的電壓值驅(qū)動執(zhí)行系統(tǒng)工作，每一電壓值對應 執(zhí)行系統(tǒng)每一模塊的工作效率。相應的，對農(nóng)作物生長環(huán)境中的溫度、濕度、光照強度和營 養(yǎng)液含氧量也做等級劃分，當傳感器或測量儀測得的數(shù)據(jù)落入某一等級范圍內(nèi)，A/D模塊輸 出不同的數(shù)字信號，運算處理模塊根據(jù)數(shù)字信號得出當前溫室環(huán)境參數(shù)，并與最佳生長環(huán) 境做比較，從而產(chǎn)生控制命令。
[0018] 表1溫度一一電壓一一數(shù)字信號對照表（最佳生長溫度為25°C )
[0020] 表2濕度--電壓--數(shù)字信號對照表（最佳生長所需濕度為54% RH)
[0021]
[0022] 表3光照強度一一電壓一一數(shù)字信號對照表（最佳生長光照強度為631v)
[0024] 表4含氧量--電壓--數(shù)字信號對照表
[0027] 以上述四表為例，由于每一傳感器或檢測儀具有唯一 IP地址，當A/D模塊收到不 同模塊傳遞的參數(shù)信息，生成不同的十位二進制數(shù)字信號發(fā)射，其中十位二進制數(shù)字信號 中的前四位分配于溫室序號，第五至七分配于溫室中模塊的IP地址，最后三位分配于參數(shù) 等級。實際情況中并不限于十位二進制信號，根據(jù)溫室和傳感器數(shù)量，及模塊測量精度來確 定。
[0028] 例如溫度調(diào)節(jié)模塊為制冷機和熱交換機，當溫度傳感器測得溫室溫度16°C，低于 最佳溫度所在的等級，A/D模塊根據(jù)表1產(chǎn)生數(shù)字信號為0001001001，運算處理模塊根據(jù)該 數(shù)字信號與最佳溫度所在的等級進行比較，得知需要升溫，并發(fā)出信號，通過D/A模塊將控 制信號轉(zhuǎn)換成響應的電壓值。瑣事制冷機和熱交換機中均存在比較電路，當?shù)玫诫妷褐禃r， 會控制點擊轉(zhuǎn)速，從而在合理的時間內(nèi)運用合理的功率完成指定動作。同理補光模塊、濕度 調(diào)節(jié)模塊，以及制氧模塊內(nèi)均存在相似的比較電路，來控制相應的電機工作。
[0029] 所述監(jiān)測系統(tǒng)用來檢測農(nóng)作物生長情況。
[0030] 結(jié)合圖4,所述主控系統(tǒng)包括接收模塊、比較模塊和指令發(fā)送模塊。所述接收模塊 接收每一溫室中輔控系統(tǒng)傳輸?shù)母鱾鞲衅骱蜋z測儀的信息，以及接收每一溫室中監(jiān)測系統(tǒng) 的信息；所述比較模塊比較監(jiān)測系統(tǒng)傳來的植物生長信息，從中選擇生長最為優(yōu)異的植物 所在的溫室，并提取該溫室生長環(huán)境參數(shù)；所述指令發(fā)送模塊根據(jù)所選出的溫室，向其他溫 室發(fā)送控制命令，將各溫室中農(nóng)作物生長環(huán)境調(diào)整為與所選出溫室的環(huán)境參數(shù)相同。
[0031] 為減少能耗，各溫室與其周圍溫室之間可以實現(xiàn)溫度之間的傳遞，實現(xiàn)方法如下。 結(jié)合圖5，所有溫室下方設(shè)置地下水庫，該水庫內(nèi)的水可以由設(shè)置在溫室周圍的集水器收集 雨水提供。溫室的溫度調(diào)節(jié)通過水冷循環(huán)進行調(diào)解，當輔控系統(tǒng)通過溫度傳感器感知溫室 內(nèi)溫度過高，啟動執(zhí)行系統(tǒng)中的水冷循環(huán)裝置。同時，一個溫室與其周圍的溫室之間的水冷 循環(huán)通過電子開關(guān)連接。輔控系統(tǒng)所獲得的環(huán)境參數(shù)均要傳輸給主控系統(tǒng)進行分析處理， 當主控系統(tǒng)進過運算發(fā)現(xiàn)兩個相鄰的溫室之間（例如圖5中的溫室E和溫室F)，一個要降 低溫度，一個要提升溫度，其會控制此兩個溫室之間水冷循環(huán)的電子開關(guān)導通需要降低溫 度的溫室的水冷循環(huán)將較高溫度的水流入需要提升溫度的溫室的水冷循環(huán)系統(tǒng)。這樣的做 法可以降低能耗。
【主權(quán)項】
1. 一種溫室無土水培控制系統(tǒng)，包括一主控系統(tǒng)、溫室，所述溫室為兩個以上，且每個 溫室中設(shè)有一輔控系統(tǒng)、一監(jiān)測系統(tǒng)和一執(zhí)行系統(tǒng)，其特征在于，每一輔控系統(tǒng)與主控系統(tǒng) 建立指控型鏈路和信息傳輸鏈路，每一監(jiān)測系統(tǒng)與主控系統(tǒng)建立信息傳輸鏈路，每一溫室 中的輔控系統(tǒng)與執(zhí)行系統(tǒng)之間建立指控型鏈路； 所述輔控系統(tǒng)采集農(nóng)作物生長環(huán)境信息，并調(diào)節(jié)植物生長環(huán)境； 所述監(jiān)測系統(tǒng)采集農(nóng)作物生長信息； 所述執(zhí)行系統(tǒng)在輔控系統(tǒng)的驅(qū)動下調(diào)節(jié)農(nóng)作物生長的環(huán)境 所述主控系統(tǒng)接收輔控系統(tǒng)和檢測系統(tǒng)發(fā)送的信息，并比較獲得最適宜農(nóng)作物生長的 環(huán)境，控制輔控系統(tǒng)調(diào)節(jié)植物生長環(huán)境。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫室無土水培控制系統(tǒng)，其特征在于，所述主控系統(tǒng)包括接 收模塊、比較模塊和指令發(fā)送模塊； 所述接收模塊接收每一溫室中輔控系統(tǒng)傳輸?shù)母鱾鞲衅骱蜋z測儀的信息，以及接收每 一溫室中監(jiān)測系統(tǒng)的信息； 所述比較模塊比較所有監(jiān)測系統(tǒng)傳來的植物生長信息，從中選擇生長最優(yōu)的植物所在 的溫室，并提取該溫室生長環(huán)境參數(shù)； 所述指令發(fā)送模塊根據(jù)所選取的溫室，向其他溫室發(fā)送控制命令，將各溫室中農(nóng)作物 生長環(huán)境調(diào)整為與所選出溫室的環(huán)境參數(shù)相同。
【專利摘要】本實用新型提供一種溫室無土水培控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一主控系統(tǒng)、溫室，所述溫室為兩個以上，且每個溫室中設(shè)有一輔控系統(tǒng)、一監(jiān)測系統(tǒng)和一執(zhí)行系統(tǒng)，每一輔控系統(tǒng)與主控系統(tǒng)建立指控型鏈路和信息傳輸鏈路，每一監(jiān)測系統(tǒng)與主控系統(tǒng)建立信息傳輸鏈路，每一溫室中的輔控系統(tǒng)與執(zhí)行系統(tǒng)之間建立指控型鏈路。所述輔控系統(tǒng)采集農(nóng)作物生長環(huán)境信息，并調(diào)節(jié)植物生長環(huán)境；所述監(jiān)測系統(tǒng)采集農(nóng)作物生長信息；所述執(zhí)行系統(tǒng)在輔控系統(tǒng)的驅(qū)動下調(diào)節(jié)農(nóng)作物生長的環(huán)境所述主控系統(tǒng)接收輔控系統(tǒng)和檢測系統(tǒng)發(fā)送的信息，并比較獲得最適宜農(nóng)作物生長的環(huán)境，控制輔控系統(tǒng)調(diào)節(jié)植物生長環(huán)境。
【IPC分類】A01G31/02
【公開號】CN204994383
【申請?zhí)枴緾N201520476772
【發(fā)明人】昝家乾, 李偉, 徐平
【申請人】南京江寧臺灣農(nóng)民創(chuàng)業(yè)園發(fā)展有限公司
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2015年6月30日