一種基于光溫耦合的日光溫室卷簾機控制方法與系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化領(lǐng)域，涉及對溫室卷簾機的自動控制，特別涉及一種基于光溫耦合的日光溫室卷簾機控制方法與系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進步，溫室大棚的數(shù)量越來越多，而收放溫室大棚的草簾、棉被是一項繁重的工作，有許多溫室大棚已使用電動卷簾機收放溫室大棚的草簾或棉被，卷簾機上卷和下卷需要由管理員現(xiàn)場看守，通常采用逐一關(guān)閉的方式，且一旦疏忽就可能造成卷簾機反轉(zhuǎn)，具有勞動時間長、安全性差、強度大、效率低等缺點，同時大棚卷簾機卷死人事故也頻繁的發(fā)生，因此這種卷簾機的使用方式方便、而且有危險性，滿足不了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)高效率、自動化和安全方便快捷的要求。
[0003]近年來隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中溫室大棚的大面積推廣，市面上出現(xiàn)了許多新型的卷簾機系統(tǒng)，對應(yīng)的控制方法比較單一，如遙控卷簾機、帶限位功能的卷簾機等，但是傳統(tǒng)卷簾機系統(tǒng)仍占有較大市場，其缺點主要在于需人員在大棚旁手動控制卷簾機，且不帶限位功能；有一小部分帶有限位功能、遙控器控制的卷簾機也需人員在場，即使可以不在場，但其未根據(jù)實時光強及室內(nèi)外溫度進行智能控制，同時現(xiàn)有大部分系統(tǒng)智能進行單一溫室獨立控制，大大降低了對集群大棚溫室的管理效率?？梢?，現(xiàn)有卷簾機系統(tǒng)在大棚智能化趨勢應(yīng)用中存在著較多問題，一未根據(jù)實時環(huán)境光強與溫度的相互關(guān)聯(lián)性對大棚作物的影響；二不能進行智能化自動控制，大大降低了大棚溫室的管理效率，增加了運營成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種基于光溫耦合的日光溫室卷簾機控制方法與系統(tǒng)，充分考慮了環(huán)境溫度、光強等環(huán)境因子的相關(guān)關(guān)系及對作物的影響，建立聯(lián)合控制機制，實現(xiàn)準(zhǔn)確判斷卷簾機開啟的時機；其次通過485總線向中央控制室傳輸環(huán)境數(shù)據(jù)，通過電腦自動控制或手動控制，通過邏輯分析，實現(xiàn)對卷簾機的遠程控制，并以紅外對射器及行程開關(guān)對卷簾機進行限位，保證卷簾機的運行安全。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0006]一種基于光溫耦合的日光溫室卷簾機控制方法，包括以下步驟:
[0007]第一步，根據(jù)植物生長階段所需光照強度，設(shè)置光照強度閾值；
[0008]第二步，檢測溫室外實時光照強度，如果大于等于所設(shè)閾值，則判斷為可以開啟卷簾機；如果小于所設(shè)閾值，則判斷為關(guān)閉卷簾機或者不開啟卷簾機保持原狀態(tài)；
[0009]第三步，在判斷為可以開啟卷簾機后，通過溫室內(nèi)監(jiān)測節(jié)點檢測室內(nèi)實時溫度，同時通過室外監(jiān)測節(jié)點檢測室外實時溫度，根據(jù)溫室大棚光照強度和溫度擬合關(guān)系，當(dāng)室內(nèi)溫度達到植物光合作用所需值時，且為白天特定時段時，開啟卷簾機進行補光或增溫；若室內(nèi)溫度未達到植物光合作用所需溫度，則判定為不開啟卷簾機。
[0010]所述第一步中光強閾值根據(jù)溫室內(nèi)植物的光補償點所需光強設(shè)置。
[0011]所述第三步中當(dāng)光強達到或接近光合作用光飽和點時，根據(jù)光溫擬合關(guān)系降低溫度要求，但其溫度不低于光合作用臨界溫度。
[0012]所述第三步中溫室大棚光照強度和溫度擬合關(guān)系為:
[0013]t = 6.6295+0.4779x+0.0004y
[0014]其中t為室內(nèi)溫度，X為室外溫度，y為光照強度。
[0015]所述卷簾機通過限位開關(guān)單元自行控制關(guān)斷。
[0016]本發(fā)明中，操作人員根據(jù)實際情況在中央控制室直接發(fā)送卷簾機控制指令，對卷簾機直接控制，開啟或關(guān)閉卷簾機。
[0017]本發(fā)明還提供了一種基于光溫耦合的日光溫室卷簾機控制系統(tǒng)，包括中央控制室、室內(nèi)監(jiān)測節(jié)點、室外監(jiān)測節(jié)點和卷簾機控制模塊，其中:
[0018]所述中央控制室包括PC機11和用戶交互模塊12，PC機11通過485總線接收第一中央處理單元21和第二中央處理單元41數(shù)據(jù)，PC機11顯示所傳送的環(huán)境因子數(shù)據(jù)，根據(jù)實際情況，通過485總線5直接發(fā)送控制指令給第一中央處理單元，對卷簾機實現(xiàn)控制；PC機輸出端連接用戶交互模塊12，所述用戶交互模塊12包括顯示器、輸入鍵盤和鼠標(biāo)；
[0019]所述室內(nèi)監(jiān)測節(jié)點包括第一中央處理單元21、室內(nèi)數(shù)據(jù)采集模塊22和用戶交互模塊23，室內(nèi)數(shù)據(jù)采集模塊22包括多個室內(nèi)溫度傳感器221，各室內(nèi)溫度傳感器221的輸出連接第一中央處理單元21的數(shù)據(jù)輸入端，第一中央處理單元21的輸出連接PC機11數(shù)據(jù)輸入端和卷簾機31 ;第一中央處理單元21運行光溫聯(lián)控邏輯算法，根據(jù)實時采集信息向卷簾機控制模塊發(fā)送控制指令實現(xiàn)卷簾機31的自動收放；
[0020]所述室外監(jiān)測節(jié)點包括第二中央處理單元41和室外數(shù)據(jù)采集模塊42，室外數(shù)據(jù)采集模塊42包括室外溫度傳感器421和光強傳感器422，室外溫度傳感器421和光強傳感器422的輸出連接第二中央處理單元41輸入端運行光溫聯(lián)控邏輯算法，根據(jù)實時采集信息向第一中央處理單元21發(fā)送控制指令實現(xiàn)卷簾機的自動收放；
[0021]卷簾機控制模塊由卷簾機31和限位開關(guān)單元32組成，卷簾機31接收第一中央處理單元21控制指令，由限位開關(guān)單元32對卷簾機31進行限位。
[0022]所述限位開關(guān)單元32為限位模塊一 321或限位模塊二 322，
[0023]所述限位模塊一 321包括安裝在溫室棚底的行程開關(guān)和安裝于溫室棚頂?shù)募t外對射器，所述紅外對射器的自帶繼電器的常開觸點與控制卷簾機的中間繼電器串聯(lián)，中間繼電器的輸出通過接觸器與卷簾機電源相連，行程開關(guān)的輸出與第一中央處理單元21連接;
[0024]所述限位模塊二 322包括兩組分別安裝在溫室棚頂和棚底的紅外對射器，兩組紅外對射器的輸出端均通過自帶繼電器后連接控制卷簾機的中間繼電器，中間繼電器的輸出通過接觸器與卷簾機電源相連。
[0025]所述第一中央處理單元21和第二中央處理單元41都為51單片機系列的STC12C5A60S2，第一中央處理單元21的P0.0、P0.1、P0.2、P0.3腳為室內(nèi)數(shù)據(jù)采集模塊22數(shù)據(jù)輸入端口，P3.0、P3.1擴展數(shù)據(jù)串口，接收第二中央處理單元41數(shù)據(jù)，第一中央處理單元21P2 口連接用戶交互模塊23鍵盤輸入模塊，Pl 口 8路接液晶顯示屏；第二中央處理單元41的P0.0、P0.1腳為室外數(shù)據(jù)采集模塊42的數(shù)據(jù)輸入口，擴展出數(shù)據(jù)串口，輸出數(shù)據(jù)；兩中央處理單元均以485總線5向PC機發(fā)送光照、溫度信息，PC機11通過485總線5接收數(shù)據(jù)，并對環(huán)境因子參數(shù)進行顯示，通過手動控制對卷簾機進行控制。
[0026]所述卷簾機31的控制為:第一中央處理單元21通過P0.4、P0.5輸出高低電平，實現(xiàn)對卷簾機中間繼電器的通斷控制，其中P0.4控制卷簾機31的正轉(zhuǎn)，P0.5控制卷簾機31的反轉(zhuǎn)。
[0027]所述室內(nèi)溫度傳感器221和室外溫度傳感器421均為DS18B20溫度傳感器；所述光強傳感器422為室外型光照度傳感器HZH8-CW1。
[0028]所述鍵盤輸入采用4*4矩陣鍵盤，液晶顯示屏采用0CM12864-3液晶屏，PC機采用傳統(tǒng)Windows系統(tǒng)電腦，連接用戶交互模塊的鍵盤、鼠標(biāo)及顯示屏。
[0029]所述PC機11與各個塑料大棚的監(jiān)測節(jié)點中央處理單元之間以485總線5進行數(shù)據(jù)和控制指令傳遞。
[0030]本發(fā)明光溫聯(lián)控邏輯算法，利用室內(nèi)、室外監(jiān)測節(jié)點采集的光強及溫度數(shù)據(jù)，根據(jù)溫室大棚光照強度和溫度擬合關(guān)系，根據(jù)不同溫度下植物的光合作用臨界點，并結(jié)合時間信息，判斷卷簾機是否開啟。
[0031]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0032]I)通過對植物生長環(huán)境中溫度、光照強度等因子的檢測，實現(xiàn)了植物生長日光溫室內(nèi)外環(huán)境信息的實時捕捉。
[0033]2)同時基于不同植物所需光強所設(shè)定的閾值與捕捉的環(huán)境因子信息，通過調(diào)用光溫聯(lián)控邏輯算法，實現(xiàn)了卷簾機開啟時機的準(zhǔn)確判斷與自動控制。
[0034]3)由于行程開關(guān)易損壞，通過紅外對射及行程開關(guān)的混合使用的辦法，完成對卷簾機限位控制，實現(xiàn)了自動關(guān)斷卷簾機的控制。
[0035]4)本發(fā)明采用技術(shù)成熟的51單片機系列，具有低成本，可靠性高的特點。
[0036]