專利名稱：食用菌工廠化栽培環(huán)境的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種食用菌工廠化栽培環(huán)境的控制系統(tǒng)，特別涉及一種基于組 態(tài)軟件、以太網(wǎng)采集控制器和遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)的食用菌工廠化栽培環(huán)境的遠(yuǎn)程 監(jiān)控系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
食用菌營(yíng)養(yǎng)豐富、口味鮮美、品質(zhì)優(yōu)良，在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)非常暢銷。目前食 用菌仍以順季節(jié)栽培為主，栽培效益很低，所以反季節(jié)栽培是食用菌研究的重 要內(nèi)容之一。食用菌工廠化栽培是最具現(xiàn)代農(nóng)業(yè)特征的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)方式，在相 對(duì)可控的環(huán)境設(shè)施條件下，采用工業(yè)化的技術(shù)手段，組織高效率的機(jī)械化、自 動(dòng)化作業(yè)，實(shí)現(xiàn)食用菌的規(guī)模化、集約化、標(biāo)準(zhǔn)化、周年化生產(chǎn)。目前對(duì)食用
菌栽培環(huán)境控制系統(tǒng)的研究，以及通過計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)能將溫度、濕度、C02 等環(huán)境參數(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制的設(shè)施栽培管理系統(tǒng)為業(yè)內(nèi)人士研究的熱點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種基于組態(tài)軟件、以太網(wǎng)采集控 制器和遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)的食用菌工廠化栽培環(huán)境的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種食用菌工廠化栽培環(huán)境的遠(yuǎn)程控制系 統(tǒng)，其特征在于，包括-
一現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，用于形成食用菌工廠化栽培環(huán)境，又包括 一溫度調(diào)節(jié)裝置，用于調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度； 一濕度調(diào)節(jié)裝置，用于調(diào)節(jié)室內(nèi)濕度；以及
多個(gè)傳感器，包括用于探測(cè)并上傳栽培環(huán)境數(shù)據(jù)的溫度傳感器、濕度 傳感器、照度傳感器和C02傳感器；
一遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)，用于通過組態(tài)軟件平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)所述現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài) 的遠(yuǎn)程監(jiān)控，并對(duì)所述運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理、圖像顯示與控制；
4一數(shù)據(jù)采集控制器，用于集中采集所述栽培環(huán)境數(shù)據(jù)，將所述栽培環(huán)境數(shù) 據(jù)上傳至所述遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)，同時(shí)接收來自所述遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)的控制指令 并轉(zhuǎn)發(fā)至所述現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備；以及
一遠(yuǎn)程通訊網(wǎng)絡(luò)，用于將所述遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)與數(shù)據(jù)采集控制器通過有線 或無線通訊網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
上述的食用菌工廠化栽培環(huán)境的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，其中，所述通訊網(wǎng)絡(luò)采用 以太網(wǎng)傳輸協(xié)議。
上述的食用菌工廠化栽培環(huán)境的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，其中，所述溫度調(diào)節(jié)裝置 又包括制冷機(jī)或/和冷風(fēng)機(jī)，所述數(shù)據(jù)采集控制器通過中間繼電器控制交流接 觸器來實(shí)現(xiàn)對(duì)所述制冷機(jī)或/和冷風(fēng)機(jī)的控制。
上述的食用菌工廠化栽培環(huán)境的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，其中，所述濕度調(diào)節(jié)器又 包括加濕器或/和降濕器，所述數(shù)據(jù)采集控制器通過中間繼電器控制交流接觸 器來實(shí)現(xiàn)對(duì)所述加濕器或/和降濕器的控制。
上述的食用菌工廠化栽培環(huán)境的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，其中，所述溫度傳感器、
濕度傳感器、照度傳感器和C02傳感器分別通過溫度變送器、濕度變送器、照 度變送器和C02變送器與所述數(shù)據(jù)采集控制器連接。
上述的食用菌工廠化栽培環(huán)境的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，其中，還包括一防結(jié)露裝 置，相鄰設(shè)置于所述濕度傳感器一側(cè)，用于通過加熱裝置和風(fēng)扇產(chǎn)生熱風(fēng)來降 低相對(duì)濕度。
上述的食用菌工廠化栽培環(huán)境的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，其中，所述組態(tài)軟件平臺(tái)， 包括以模塊化方式組合的安全機(jī)制模塊、參數(shù)設(shè)置模塊、數(shù)據(jù)采集顯示模塊、 趨勢(shì)曲線模塊、報(bào)表輸出模塊、數(shù)據(jù)庫(kù)查詢和/或控制系統(tǒng)模塊。 上述的食用菌工廠化栽培環(huán)境的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，其中， 所述安全機(jī)制模塊，又包括系統(tǒng)權(quán)限模塊和/或操作權(quán)限模塊； 所述參數(shù)設(shè)置模塊，又包括用于設(shè)置溫度、濕度、照度和C02參數(shù)工藝 要求值和上下限值，并根據(jù)各參數(shù)的上下限值產(chǎn)生報(bào)警信息；
所述數(shù)據(jù)采集顯示模塊，又包括參數(shù)采集模塊、主畫面模塊和/或參數(shù) 實(shí)時(shí)顯示模塊；
所述趨勢(shì)曲線模塊，又包括參數(shù)實(shí)時(shí)曲線模塊和/或參數(shù)歷史曲線模塊; 所述報(bào)表輸出模塊，又包括日?qǐng)?bào)表輸出模塊和/或日?qǐng)?bào)表自動(dòng)打印模塊;所述數(shù)據(jù)庫(kù)査詢模塊，又包括歷史數(shù)據(jù)査詢模塊和/或報(bào)警信息査詢模塊。
所述控制系統(tǒng)模塊，又包括手動(dòng)模塊和/或自動(dòng)控制模塊。 上述的食用菌工廠化栽培環(huán)境的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，其中，
所述自動(dòng)控制模塊，用于根據(jù)采集的溫度、濕度、照度和/或C02的實(shí)時(shí) 值，按控制程序自行判定環(huán)境質(zhì)量，自動(dòng)控制所述現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的啟動(dòng)/停止操作。
上述的食用菌工廠化栽培環(huán)境的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，其中，所述控制系統(tǒng)模塊， 又包括溫度控制模塊、濕度控制模塊、C02控制模塊和/或照度控制模塊。
本發(fā)明的功效在于，提供了一種基于組態(tài)軟件、以太網(wǎng)采集控制器和遠(yuǎn)程 控制計(jì)算機(jī)的食用菌工廠化栽培環(huán)境的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了各環(huán)境參數(shù)的實(shí) 時(shí)監(jiān)控和異地集中管理。整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)需要的元器件很少，主要以組態(tài)軟件的 二次開發(fā)來實(shí)現(xiàn)多種控制策略，具有較大的可修改性和擴(kuò)展性，方便進(jìn)一步升 級(jí)，降低了經(jīng)濟(jì)成本，提高了系統(tǒng)的性價(jià)比；而且不僅適用于食用菌工廠化栽 培環(huán)境的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，還可適合于各種溫室、冷庫(kù)、氣調(diào)庫(kù)等場(chǎng)合的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)集 中采集、監(jiān)控和管理。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對(duì)本發(fā)明的 限定。


圖1為食用菌工廠化栽培環(huán)境的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的組成框圖； 圖2為食用菌工廠化栽培環(huán)境的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的硬件配置圖； 圖3為食用菌工廠化栽培環(huán)境的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件功能圖； 圖4為食用菌工廠化栽培環(huán)境的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的控制程序流程圖。
其中，附圖標(biāo)記
1 遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)2以太網(wǎng)
3 數(shù)據(jù)采集控制器4溫度傳感器
5 濕度傳感器6照度傳感器
7 C02傳感器11制冷機(jī)
12 加濕器13降濕器
14 冷風(fēng)機(jī)
631、 32、 33、 34中間繼電器 35、 36、 37、 38交流接觸器
311 溫度變送器
312 C02變送器
313 濕度變送器
314 照度變送器
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步更詳細(xì)的描
述
請(qǐng)參閱圖1本發(fā)明食用菌工廠化栽培環(huán)境的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的組成框圖；圖 2為食用菌工廠化栽培環(huán)境的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的硬件配置圖。
如圖所示，本發(fā)明一種食用菌工廠化栽培環(huán)境的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，包括遠(yuǎn)
程控制計(jì)算機(jī)l、遠(yuǎn)程通訊網(wǎng)絡(luò)2、數(shù)據(jù)采集控制器3及現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備
用于形成食用菌工廠化栽培環(huán)境，遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)用于通過組態(tài)軟件平臺(tái)實(shí)現(xiàn) 對(duì)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的遠(yuǎn)程監(jiān)控，并對(duì)運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理、圖像 顯示與控制，遠(yuǎn)程通訊網(wǎng)絡(luò)用于將遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)與數(shù)據(jù)采集控制器通過有線 或無線通訊網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)采集控制器用于集中采集栽培環(huán)境數(shù)據(jù)， 將栽培環(huán)境數(shù)據(jù)上傳至遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)，同時(shí)接收來自遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)的控制 指令并轉(zhuǎn)發(fā)至現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。
現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備包括溫度調(diào)節(jié)裝置又包括制冷機(jī)11、冷風(fēng)機(jī)14、濕度調(diào)節(jié)裝 置又包括加濕器12、降濕器13，多個(gè)傳感器又包括溫度傳感器4、濕度傳感 器5、照度傳感器6和C02傳感器7，溫度傳感器、濕度傳感器、照度傳感器 和C02傳感器分別通過溫度變送器311、濕度變送器313、照度變送器314和 C02變送器312與數(shù)據(jù)采集控制器3連接。
請(qǐng)參閱圖3本發(fā)明食用菌工廠化栽培環(huán)境的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件功 能圖。
組態(tài)軟件平臺(tái)，包括以模塊化方式組合的安全機(jī)制模塊、參數(shù)設(shè)置模塊、 數(shù)據(jù)采集顯示模塊、趨勢(shì)曲線模塊、報(bào)表輸出模塊、數(shù)據(jù)庫(kù)査詢和/或控制系 統(tǒng)模塊，其中，安全機(jī)制模塊又包括系統(tǒng)權(quán)限模塊和/或操作權(quán)限模塊；參數(shù)設(shè)置模塊又包括用于設(shè)置溫度、濕度、照度和C02參數(shù)工藝要求值和上下 限值，并根據(jù)各參數(shù)的上下限值產(chǎn)生報(bào)警信息；數(shù)據(jù)采集顯示模塊又包括參 數(shù)采集模塊、主畫面模塊和/或參數(shù)實(shí)時(shí)顯示模塊；趨勢(shì)曲線模塊又包括參 數(shù)實(shí)時(shí)曲線模塊和/或參數(shù)歷史曲線模塊；報(bào)表輸出模塊又包括日?qǐng)?bào)表輸出 模塊和/或日?qǐng)?bào)表自動(dòng)打印模塊；數(shù)據(jù)庫(kù)査詢模塊又包括歷史數(shù)據(jù)查詢模塊 和/或報(bào)警信息查詢模塊。
控制系統(tǒng)模塊，又包括手動(dòng)模塊、自動(dòng)控制模塊。
遠(yuǎn)程通訊網(wǎng)絡(luò)2為以太網(wǎng)，數(shù)據(jù)采集控制器3采用數(shù)據(jù)采集控制器KL-W8000 型，KL-W8000設(shè)備可以同時(shí)完成多通道工業(yè)模擬量、數(shù)字量的采集，和繼電 器、模擬量的輸出控制，并將采集/控制數(shù)據(jù)通過設(shè)備自動(dòng)映射出來的虛擬串 口，用以太網(wǎng)方式遠(yuǎn)傳。設(shè)備的傳輸協(xié)議直接支持標(biāo)準(zhǔn)MODBUS-RTU，無需轉(zhuǎn) 換。同時(shí)，設(shè)備上仍保留兩個(gè)真實(shí)RS232或RS485接口，可以直接與本地計(jì)算 機(jī)連接進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)本地監(jiān)控的功能。而且，該控制器還可以利用串口， 方便地配接擴(kuò)展智能串口設(shè)備，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換或透?jìng)??？梢?，?shù)據(jù)采集控制器 KL-W8000型可以真正作為工業(yè)數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)的智能核心設(shè)備。
下面以白靈菇工廠化栽培環(huán)境的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)為例，詳細(xì)敘述本發(fā)明實(shí)施 方式的硬件配置和軟件系統(tǒng)。
如圖2所示，遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)1選用RPC-500/N0V0-7485, P4 2. 8G CPU， 內(nèi)存512MDDR，顯示器Acer17〃作為上位機(jī)，基于系統(tǒng)對(duì)運(yùn)行速度、靈敏度、 穩(wěn)定性及防塵抗震抗噪音等方面的要求，遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)具有比普通PC機(jī)更 強(qiáng)的I / 0擴(kuò)展功能，內(nèi)置128 MB的獨(dú)立顯卡支持3D圖形加速，這樣能直 觀地監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)。在此遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)上可完成組態(tài)軟件的設(shè)計(jì)和開發(fā)、以及將 軟件通過遠(yuǎn)程通訊網(wǎng)絡(luò)2以太網(wǎng)傳送至數(shù)據(jù)采集控制器3。
數(shù)據(jù)采集控制器3選取數(shù)據(jù)采集控制器KL-W8441B型，該控制器具有16個(gè) 模擬量輸入，16個(gè)開關(guān)量輸入，4個(gè)繼電器輸出，2個(gè)模擬量輸出，2個(gè)RS-232 或RS-485通訊接口， 1個(gè)10/100M以太網(wǎng)口 。溫度變送器31KC02變送器312、 濕度變送器313和照度變送器314分別接到控制器的模擬量輸入口 ， 4個(gè)繼電 器輸出口分別連接4個(gè)中間繼電器31 34，通過中間繼電器31 34控制4個(gè) 交流接觸器35 38，從而控制制冷機(jī)、加濕器、降濕器和冷風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)/停止 操作。食用菌栽培環(huán)境存在溫差大、高濕和結(jié)露現(xiàn)象。選擇傳感器時(shí)，應(yīng)考慮使用環(huán)境、參數(shù)的測(cè)量范圍、輸出信號(hào)、抗干擾能力和方便安裝等問題。溫度測(cè)量選用分體式結(jié)構(gòu)的溫度傳感器4，傳感器選用PT100溫度傳感器，溫度范圍
為0 50。C，三線制，變送器311采用TT4C，進(jìn)行防潮處理，精度為±0.5%，二線制，電流輸出4 20raA。C02變送器312選用GE Sensing的Ventostat8002W型C02傳感器，采用獨(dú)特的雙光源近紅外吸收專利技術(shù)，測(cè)量精度高、性能穩(wěn)定，C02范圍為0 10000ppm，精度為士100ppm，電流輸出4 20mA。其運(yùn)行環(huán)境要求較高，工作環(huán)境的濕度要求為0 95%朋無結(jié)露，為此自行設(shè)計(jì)了一個(gè)防結(jié)露裝置將傳感器置于密封盒中， 一端開口安裝排風(fēng)扇，另一端打孔并安裝加熱片，測(cè)量時(shí)空氣經(jīng)過加熱片后升溫2X:左右，相對(duì)濕度降低10%，解決了結(jié)露現(xiàn)象；濕度變送器313選用JWSL-5ATC02濕度變送器，分體式結(jié)構(gòu)，濕度范圍為0 100%RH，準(zhǔn)確度為±3%朋，二線制，電流輸出4 20mA;照度測(cè)量選用JCJ100P光照度變送器314，采用對(duì)弱光也有較高靈敏度的硅蘭光伏探測(cè)器作為傳感器，具有測(cè)量范圍寬、線形度好、防水性能好、傳輸距離遠(yuǎn)、便于安裝等特點(diǎn)，照度范圍為0 10000Lux，精度為±7%， 二線制，電流輸出4 20mA 。
動(dòng)力控制回路通常由斷路器、交流接觸器、熱繼電器、控制變壓器、中間繼電器等組成，所有元件均選用梅蘭日蘭元件和ABB元件。斷路器、交流接觸器和熱繼電器組成保護(hù)回路，具有短路和過載保護(hù)及失壓保護(hù)，保證電機(jī)安全正常運(yùn)行?？刂谱儔浩魈峁┒位芈?控制回路)所需的各種隔離電源，例如220 V、 24V等，中間繼電器是弱電系統(tǒng)(計(jì)算機(jī)系統(tǒng))或主令電器的控制對(duì)象，它既起到弱電與強(qiáng)電之間的電氣隔離作用，又?jǐn)U大了控制功率和控制信號(hào)。
遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要指系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)監(jiān)控主界面、報(bào)表生成和數(shù)據(jù)查詢界面等的設(shè)計(jì)。組態(tài)軟件采用全中文工控組態(tài)軟件昆侖通態(tài)MCGS ( Monitor and Control Generated System) ， MCGS軟件是一套基于Windows
平臺(tái)，用于快速構(gòu)造和生成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)，可運(yùn)行于Windows95/98/NT/1000等操作系統(tǒng)。采用MCGS組態(tài)軟件對(duì)蘋果脆片多主站監(jiān)
控系統(tǒng)進(jìn)行了應(yīng)用軟件系統(tǒng)的組態(tài)開發(fā)。
組態(tài)應(yīng)用軟件實(shí)現(xiàn)的功能如圖3所示，主要包括安全機(jī)制、參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)采集顯示、趨勢(shì)曲線、報(bào)表輸出、數(shù)據(jù)庫(kù)査詢和控制系統(tǒng)7種功能(1) 安全機(jī)制。組態(tài)軟件設(shè)有工程密碼進(jìn)行系統(tǒng)保護(hù)，按照用戶組建有系統(tǒng)管理者和操作員組的安全機(jī)制。系統(tǒng)管理者可以進(jìn)行系統(tǒng)操作、參數(shù)設(shè)置和退出監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的權(quán)限操作，操作員組只能進(jìn)行簡(jiǎn)單的日常操作，不能進(jìn)行參數(shù)設(shè)置和退出監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的權(quán)限操作。
(2) 參數(shù)設(shè)置?？扇我庠O(shè)置溫度、濕度、照度和C02參數(shù)的工藝要求設(shè)定值和上下限值，并根據(jù)各參數(shù)的上下限值產(chǎn)生報(bào)警信息，可設(shè)置各參數(shù)的偏差值，進(jìn)行人工校準(zhǔn)。
(3) 數(shù)據(jù)采集顯示。數(shù)據(jù)采集顯示功能包括參數(shù)采集、主畫面和參數(shù)實(shí)時(shí)顯示三部分。KL-W8441B采用M0DBUS-RTU通訊協(xié)議，組態(tài)軟件MCGS支持標(biāo)準(zhǔn)的M0DBUS RTU協(xié)議，可以直接讀取設(shè)備KL-W8441B的采集數(shù)據(jù)。參數(shù)采集是通過對(duì)設(shè)置窗口的設(shè)備構(gòu)件進(jìn)行組態(tài)，在"設(shè)備窗口"中，選用設(shè)備為"標(biāo)準(zhǔn)ModbusRTU設(shè)備"。遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)是采用配套的網(wǎng)由配置工具設(shè)置與設(shè)備通訊的計(jì)算機(jī)串口和波特率，網(wǎng)由配置工具是一個(gè)通過串口，對(duì)KL-W8441B采集器進(jìn)行參數(shù)設(shè)置和讀取采集數(shù)據(jù)的配套工具，將網(wǎng)口傳輸來的數(shù)據(jù)虛擬為一個(gè)串口，對(duì)虛擬串口進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)置服務(wù)器IP地址、服務(wù)器端口號(hào)、設(shè)備IP地址和端口號(hào)、設(shè)備網(wǎng)關(guān)和子網(wǎng)密碼，網(wǎng)絡(luò)設(shè)置成功后，就可以將KL-W8441B采集器接入以太網(wǎng)；同時(shí)使用網(wǎng)由_虛擬串口軟件對(duì)遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置運(yùn)行參數(shù)的網(wǎng)絡(luò)連接形式選擇UDP，網(wǎng)絡(luò)監(jiān)聽端口選擇1234，添加虛擬串口的串口號(hào)可以任意選擇不重復(fù)的串口號(hào)、設(shè)備序列號(hào)應(yīng)與KL-W8441B采集器
一致，串口模式選擇采集方式，虛擬串口添加完成后，點(diǎn)擊啟停服務(wù)即可啟動(dòng)運(yùn)行，與設(shè)備通訊成功后，界面中"在線情況"由"0ffline"變?yōu)?0nline"。設(shè)備成功在線后，遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)就可以使用虛擬出來的串口通過組態(tài)軟件MCGS與設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程通訊和數(shù)據(jù)交換。
主畫面和參數(shù)實(shí)時(shí)顯示是利用"用戶窗口"中的動(dòng)畫構(gòu)件，放置圖元、圖符和動(dòng)畫構(gòu)件等各種圖形對(duì)象，制作工程動(dòng)畫，設(shè)計(jì)滿足監(jiān)測(cè)要求的畫面，建立與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和流程的可視化，將各參數(shù)的采集數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。KL-W8441B采集器對(duì)應(yīng)4 20mA電流輸入信號(hào)的數(shù)值范圍為4000~20000，溫度、濕度、照度和C02實(shí)時(shí)參數(shù)的算法為
10x,.-4000
A;
少附/ -
尺,
320
X,-4000
160
-4000
1.6
—4000
式中凡——溫度實(shí)時(shí)值，°crmi——濕度實(shí)時(shí)值，％
W——照度實(shí)時(shí)值，Lux_yci——C02實(shí)時(shí)值，ppmA——各通道的采集值
(4) 趨勢(shì)曲線。趨勢(shì)曲線可以更直觀地顯示各參數(shù)的數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)，有參數(shù)實(shí)時(shí)曲線和歷史曲線。實(shí)時(shí)曲線反映參數(shù)實(shí)時(shí)值的變化，通過設(shè)置實(shí)時(shí)曲線構(gòu)件屬性曲線網(wǎng)格、時(shí)間格式、X軸長(zhǎng)度，Y軸的間隔、最小值和最大值，曲線對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)對(duì)象等，完成設(shè)置后可以跟蹤實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)刷新曲線。歷史曲線反映各參數(shù)歷史數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)，主要用于事后查看參數(shù)的狀態(tài)變化和總結(jié)信號(hào)變化規(guī)律。通過設(shè)置歷史曲線構(gòu)件屬性來實(shí)現(xiàn)，主要由基本屬性、存盤數(shù)據(jù)、標(biāo)注屬性、曲線標(biāo)識(shí)、輸出信息和高級(jí)屬性組成。
(5) 報(bào)表輸出。報(bào)表輸出是指當(dāng)日整點(diǎn)時(shí)間顯示每小時(shí)的平均值，即曰報(bào)表，并在每天整8點(diǎn)，打印當(dāng)日提取的日?qǐng)?bào)表。先創(chuàng)建"日?qǐng)?bào)表提取打印"循環(huán)策略，在該策略中添加"存盤數(shù)據(jù)提取"構(gòu)件，進(jìn)行提取間隔為1小時(shí)的數(shù)據(jù)提取，再創(chuàng)建歷史報(bào)表窗口，將提取的數(shù)據(jù)進(jìn)行定時(shí)顯示，完成日?qǐng)?bào)表輸出顯示和打印功能。
(6) 數(shù)據(jù)庫(kù)查詢。數(shù)據(jù)庫(kù)包括歷史數(shù)據(jù)庫(kù)和報(bào)警信息數(shù)據(jù)庫(kù)。歷史數(shù)據(jù)庫(kù)是通過"存盤數(shù)據(jù)瀏覽"構(gòu)件，存儲(chǔ)了所有參數(shù)值，可以根據(jù)選取的時(shí)間范圍查詢?yōu)g覽該時(shí)間段的參數(shù)值，以表格形式顯示，并可打印。報(bào)警信息數(shù)據(jù)庫(kù)是采用"報(bào)警信息瀏覽"構(gòu)件，將各參數(shù)的報(bào)警存盤信息以報(bào)表形式顯示，時(shí)間范圍可任意設(shè)置來進(jìn)行報(bào)警查詢，還能打印成報(bào)表。(7)控制系統(tǒng)。根據(jù)采集的溫度、濕度、C02和照度實(shí)時(shí)值，按設(shè)定程序自行判斷環(huán)境質(zhì)量，自動(dòng)控制制冰機(jī)、冷風(fēng)機(jī)、加濕器、除濕器的啟動(dòng)/停止操作，滿足食用菌栽培的最佳條件，保證其栽培環(huán)境。為滿足不同場(chǎng)合的需要，控制系統(tǒng)可進(jìn)行人工控制和自動(dòng)控制的自由切換。本程序每秒鐘系統(tǒng)調(diào)用一次，以便實(shí)時(shí)根據(jù)環(huán)境狀態(tài)作出調(diào)整?？刂瞥绦蚬卜譃?個(gè)模塊溫度控制模
塊、濕度控制模塊、C02控制模塊和照度控制模塊。
以溫度控制模塊為例，結(jié)合控制程序流程圖4，其控制算法為
① 判斷自動(dòng)控制狀態(tài)位，如為N，此時(shí)為手動(dòng)控制，跳轉(zhuǎn)到(D;如為Y，此時(shí)自動(dòng)控制進(jìn)入下一步；
② 判斷制冷機(jī)狀態(tài)位，如為N，制冷機(jī)關(guān)，進(jìn)入下一步；如為Y，制冷機(jī)開，跳轉(zhuǎn)到④；
(D判斷Temp〉HighTerap，如表達(dá)式為Y，輸出控制開制冷機(jī)，制冷機(jī)狀態(tài)位取反；為N，直接跳轉(zhuǎn)到⑤；
④判斷Temp〈LowTemp，如表達(dá)式為Y，輸出控制關(guān)制冷機(jī)，制冷機(jī)狀態(tài)位取反；為N，直接跳轉(zhuǎn)到⑤；
溫度控制結(jié)束。
本發(fā)明基于組態(tài)軟件、以太網(wǎng)采集控制器和遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)的食用菌工廠化栽培環(huán)境的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，以遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)為系統(tǒng)主機(jī)，采用組態(tài)軟件進(jìn)行二次軟件開發(fā)，通過以太網(wǎng)與現(xiàn)場(chǎng)的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集模塊進(jìn)行通訊，完成遠(yuǎn)程監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的目的。充分利用遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)強(qiáng)大靈活的功能，把參數(shù)的監(jiān)測(cè)、顯示和過程控制都集中到遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)上來完成，便于修改和擴(kuò)展。組態(tài)軟件具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理和圖形表現(xiàn)的能力，可采用動(dòng)畫方式來顯示監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，方便地構(gòu)成監(jiān)控畫面和實(shí)現(xiàn)控制功能，并可以生成報(bào)表、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)管理和監(jiān)控功能。以太網(wǎng)數(shù)據(jù)采集控制器將采集/控制數(shù)據(jù)通過設(shè)備自動(dòng)映射出來的虛擬串口，用以太網(wǎng)方式遠(yuǎn)傳給遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)，傳輸協(xié)議直接支持標(biāo)準(zhǔn)MODBUS-RTU通訊協(xié)議，無需轉(zhuǎn)換?？梢灾苯幼x取設(shè)備的采集數(shù)據(jù)，同時(shí)完成多通道工業(yè)模擬量、數(shù)字量的采集，和繼電器、模擬量的輸出控制。
該遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)綜合了遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)、組態(tài)軟件和以太網(wǎng)采集控制器的優(yōu)點(diǎn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、畫面直觀，運(yùn)行維護(hù)方便快捷，而且大大提高控制系統(tǒng)的柔
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性，應(yīng)用靈活，并能根據(jù)實(shí)際工業(yè)要求進(jìn)行擴(kuò)充，具有較大的可修改性和擴(kuò)展性，方便進(jìn)一步升級(jí)，整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)需要的元器件很少，降低了經(jīng)濟(jì)成本，提高了食用菌工廠化栽培環(huán)境的自動(dòng)化水平，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。
當(dāng)然，本發(fā)明還可有其他多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、一種食用菌工廠化栽培環(huán)境的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，其特征在于，包括一現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，用于形成食用菌工廠化栽培環(huán)境，又包括一溫度調(diào)節(jié)裝置，用于調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度；一濕度調(diào)節(jié)裝置，用于調(diào)節(jié)室內(nèi)濕度；以及多個(gè)傳感器，包括用于探測(cè)并上傳栽培環(huán)境數(shù)據(jù)的溫度傳感器、濕度傳感器、照度傳感器和CO2傳感器；一遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)，用于通過組態(tài)軟件平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)所述現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的遠(yuǎn)程監(jiān)控，并對(duì)所述運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理、圖像顯示與控制；一數(shù)據(jù)采集控制器，用于集中采集所述栽培環(huán)境數(shù)據(jù)，將所述栽培環(huán)境數(shù)據(jù)上傳至所述遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)，同時(shí)接收來自所述遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)的控制指令并轉(zhuǎn)發(fā)至所述現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備；以及一遠(yuǎn)程通訊網(wǎng)絡(luò)，用于將所述遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)與數(shù)據(jù)采集控制器通過有線或無線通訊網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的食用菌工廠化栽培環(huán)境的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，其特 征在于，所述通訊網(wǎng)絡(luò)采用以太網(wǎng)傳輸協(xié)議。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的食用菌工廠化栽培環(huán)境的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，其特 征在于，所述溫度調(diào)節(jié)裝置又包括制冷機(jī)或/和冷風(fēng)機(jī)，所述數(shù)據(jù)采集控制器 通過中間繼電器控制交流接觸器來實(shí)現(xiàn)對(duì)所述制冷機(jī)或/和冷風(fēng)機(jī)的控制。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的食用菌工廠化栽培環(huán)境的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，其特 征在于，所述濕度調(diào)節(jié)器又包括加濕器或/和降濕器，所述數(shù)據(jù)采集控制器通 過中間繼電器控制交流接觸器來實(shí)現(xiàn)對(duì)所述加濕器或/和降濕器的控制。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的食用菌工廠化栽培環(huán)境的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，其特 征在于，所述溫度傳感器、濕度傳感器、照度傳感器和C02傳感器分別通過溫 度變送器、濕度變送器、照度變送器和C02變送器與所述數(shù)據(jù)采集控制器連接。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的食用菌工廠化栽培環(huán)境的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，其特 征在于，還包括一防結(jié)露裝置，相鄰設(shè)置于所述濕度傳感器一側(cè)，用于通過加 熱裝置和風(fēng)扇產(chǎn)生熱風(fēng)來降低相對(duì)濕度。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2、 3、 4、 5或6所述的食用菌工廠化栽培環(huán)境的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，其特征在于，所述組態(tài)軟件平臺(tái)，包括以模塊化方式組合的安全 機(jī)制模塊、參數(shù)設(shè)置模塊、數(shù)據(jù)采集顯示模塊、趨勢(shì)曲線模塊、報(bào)表輸出模塊、 數(shù)據(jù)庫(kù)査詢和/或控制系統(tǒng)模塊。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的食用菌工廠化栽培環(huán)境的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，其特征在于所述安全機(jī)制模塊，又包括系統(tǒng)權(quán)限模塊和/或操作權(quán)限模塊； 所述參數(shù)設(shè)置模塊，又包括用于設(shè)置溫度、濕度、照度和C02參數(shù)工藝要求值和上下限值，并根據(jù)各參數(shù)的上下限值產(chǎn)生報(bào)警信息；所述數(shù)據(jù)采集顯示模塊，又包括參數(shù)采集模塊、主畫面模塊和/或參數(shù)實(shí)時(shí)顯示模塊；所述趨勢(shì)曲線模塊，又包括參數(shù)實(shí)時(shí)曲線模塊和/或參數(shù)歷史曲線模塊; 所述報(bào)表輸出模塊，又包括日?qǐng)?bào)表輸出模塊和/或日?qǐng)?bào)表自動(dòng)打印模塊； 所述數(shù)據(jù)庫(kù)査詢模塊，又包括歷史數(shù)據(jù)查詢模塊和/或報(bào)警信息查詢模塊。所述控制系統(tǒng)模塊，又包括手動(dòng)模塊和/或自動(dòng)控制模塊。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的食用菌工廠化栽培環(huán)境的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，其特征在于，所述自動(dòng)控制模塊，用于根據(jù)采集的溫度、濕度、照度和/或C02的實(shí)時(shí)值，按控制程序自行判定環(huán)境質(zhì)量，自動(dòng)控制所述現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的啟動(dòng)/停止操作。
10、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的食用菌工廠化栽培環(huán)境的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，其特 征在于，所述控制系統(tǒng)模塊，又包括溫度控制模塊、濕度控制模塊、C02控制模塊和/或照度控制模塊。
全文摘要
一種食用菌工廠化栽培環(huán)境的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，包括一現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，用于形成食用菌工廠化栽培環(huán)境，又包括一溫度調(diào)節(jié)裝置、一濕度調(diào)節(jié)裝置、及溫度傳感器、濕度傳感器、照度傳感器和CO₂傳感器；一遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)，通過組態(tài)軟件平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的遠(yuǎn)程監(jiān)控，并對(duì)數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理、圖像顯示與控制；一數(shù)據(jù)采集控制器，集中采集栽培環(huán)境數(shù)據(jù)并上傳至遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)，同時(shí)接收遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)的控制指令并轉(zhuǎn)發(fā)至現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備；以及一遠(yuǎn)程通訊網(wǎng)絡(luò)，將遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)與數(shù)據(jù)采集控制器通過有線或無線通訊網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。本發(fā)明不僅適用于食用菌工廠化栽培環(huán)境的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，還可于各種溫室、冷庫(kù)、氣調(diào)庫(kù)等場(chǎng)合的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)集中采集、監(jiān)控和管理。
文檔編號(hào)G05B19/418GK101458518SQ20071017960
公開日2009年6月17日 申請(qǐng)日期2007年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月14日
發(fā)明者晗 吳, 張?jiān)拼? 李永軍, 柏流芳, 趙美華, 韓清華 申請(qǐng)人:中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院