應(yīng)用自動控制和電子計算機實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和管理的自動化，是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志之一,近年來電子技術(shù)和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，帶來了溫室控制方面的一場革命,對于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的增產(chǎn)增質(zhì)增量產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟效益與社會效應(yīng)。隨著國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)得到了長足的進步，溫室工程已成為高效農(nóng)業(yè)的一個重要組成部分。計算機自動控制的智能溫室自問世以來，已成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要手段和措施。它的功能在于以先進的技術(shù)和現(xiàn)代化設(shè)施，人為控制作物生長的環(huán)境條件，使作物生長不受自然氣候的影響，做到常年工廠化，進行高效率，高產(chǎn)值和高效益的生產(chǎn)。
一個完整的溫室大棚自動控制系統(tǒng)" title="控制系統(tǒng)">控制系統(tǒng)，包括以下幾個部分：
1，現(xiàn)場的監(jiān)測元件：包括溫度監(jiān)測、濕度監(jiān)測、CO2濃度等監(jiān)測元件。這些裝置相當(dāng)于整個控制系統(tǒng)的眼睛，實時監(jiān)測大棚的狀況，以便實施控制。
2，執(zhí)行結(jié)構(gòu)：如各種泵，加熱器，CO2 發(fā)生裝置，照明控制裝置等執(zhí)行機構(gòu)。這些裝置相當(dāng)于整個控制系統(tǒng)的手，自動控制系統(tǒng)的指令通過這些設(shè)備得到執(zhí)行，以達到控制目標(biāo)。
3，A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊。因為自動控制系統(tǒng)不能識別各種電信號，必須轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字信號才能為計算機所識別，同樣計算機發(fā)出的也是標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字信號。這些設(shè)備如同人的神經(jīng)系統(tǒng)，把各個信號傳遞到大腦，并把控制信號傳遞到各執(zhí)行機構(gòu)。
4，控制系統(tǒng)主機：主機實施各種控制方案" title="控制方案">控制方案，并依據(jù)不同的環(huán)境、作物、生長期實施不同的控制方案。是這個控制系統(tǒng)的核心，相當(dāng)于大腦。
5，人機交互" title="人機交互">人機交互系統(tǒng)：工作人員可以通過人機交互系統(tǒng)了解系統(tǒng)的工作情況，并可通過人機交互系統(tǒng)對控制系統(tǒng)下發(fā)人工指令，設(shè)定控制主機的工作環(huán)境。人機交互系統(tǒng)通過紫金橋組態(tài)軟件就可以實現(xiàn)系統(tǒng)的人機交互。
以上的分類是一個典型的控制系統(tǒng)，根據(jù)系統(tǒng)的繁簡情況，系統(tǒng)的配置會有所增減。如有的小系統(tǒng)，就直接用計算機做為控制系統(tǒng)主機了，和人機交互系統(tǒng)合二為一了。
功能敘述
溫室環(huán)境包括非常廣泛的內(nèi)容，但通常所說的溫室環(huán)境主要指空氣與土壤的溫濕度、光照、CO2濃度等。計算機通過各種傳感器接收各類環(huán)境因素信息，通過邏輯運算和判斷控制相應(yīng)溫室設(shè)備運作以調(diào)節(jié)溫室環(huán)境。輸出和打印設(shè)備可幫助種植者作全面細(xì)致的數(shù)據(jù)分析，保存歷史數(shù)據(jù)。系統(tǒng)主要具備以下幾部分功能：
1、綜合環(huán)境控制
采用計算機實現(xiàn)環(huán)境參數(shù)比較分析，四季連續(xù)工況調(diào)控系統(tǒng)。，比例調(diào)節(jié)環(huán)境溫度、濕度與通風(fēng)。CO2 發(fā)生裝置按需比例調(diào)節(jié)環(huán)境CO2濃度，夏季室外屋頂噴淋，在保證室內(nèi)光照強度的前提下，組合調(diào)節(jié)環(huán)境溫度與通風(fēng)，達到強制降低環(huán)境溫度的效果。通過計算機對溫室各電動執(zhí)行器進行整體調(diào)節(jié)，自動調(diào)控到作物生長所需求的溫、濕、光、水、氣等條件，另外通過臭氧消毒凈化器對溫室進行消毒。
2、肥水灌溉控制
采用計算機肥水灌溉運籌系統(tǒng)。根據(jù)作物區(qū)的需要，對水培區(qū)的營養(yǎng)液成分，PH和EC值進行綜合調(diào)控。對基培和土培區(qū)主要是根據(jù)作物生產(chǎn)需要，設(shè)定基質(zhì)、土壤的水勢值，自動調(diào)節(jié)滴灌、噴灌系統(tǒng)的灌溉時間和次數(shù)。
3、緊急狀態(tài)處理
采用計算機實測環(huán)境參數(shù)、狀態(tài)極限值反饋報警保護系統(tǒng)" title="保護系統(tǒng)">保護系統(tǒng)。根據(jù)作物的各項參數(shù)設(shè)定溫室環(huán)境的極限值和作物生長環(huán)境參數(shù)極限值報警保護系統(tǒng)，提高了整個系統(tǒng)安全性。
4、信息處理
采用計算機集散控制信息管理系統(tǒng)。信息處理由中心控制計算機完成。主機通過局部數(shù)字通訊網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)場控制機相連，實現(xiàn)遠動雙向控制及全系統(tǒng)集中數(shù)據(jù)處理。其功能包括運行實時參數(shù)執(zhí)行器模擬狀態(tài)顯著，歷史數(shù)據(jù)存儲、檢索，數(shù)據(jù)平均值報表、曲線顯示與打印。
下面我們以葡萄溫室和黃瓜、番茄溫室為例，介紹其生長參數(shù)：
葡萄溫室：
a、在冬季休眠期約90多天需保持溫室內(nèi)溫度為5℃。休眠期以后白天需控制溫室內(nèi)溫度為25-30℃，夜間需控制在15-18℃。
b、濕度需保持在50-75%不能超過95%。
c、光照強度應(yīng)保持在45000-55000勒克斯
d、二氧化碳濃度" title="二氧化碳濃度">二氧化碳濃度在上午日出后到10點左右保持在1000PPM左右。
e、PH值保持在7-7.5。
f、EC值離子總濃度保持在1‰-2‰，隨時進行調(diào)整。
黃瓜、番茄溫室：
a、在苗期需保持溫室內(nèi)溫度在13-15℃，定植后白天上午應(yīng)保持在25-28℃，下午應(yīng)保持在20-25℃，夜間應(yīng)保持在15-18℃。
b、濕度黃瓜在白天保持在70-75%，夜間保持在85-90%；番茄白天保持在65-75%，夜間保持在75-85%。
c、光照強度番茄應(yīng)保持在50000勒克斯左右，保證12個小時光照；黃瓜應(yīng)保持在40000勒克斯左右，保證8-10小時光照。
d、二氧化碳濃度在上午日出后到10點左右保持在1000PPM左右。
e、PH值保持在6.5-7.5。
f、EC值離子總濃度保持在1‰-2‰，隨時進行調(diào)整。
實踐標(biāo)明，通過計算機自動控制系統(tǒng)大大降低了工作量，而且由于能精準(zhǔn)控制農(nóng)作物生長環(huán)境，作物產(chǎn)量和質(zhì)量都大幅度提高，帶來了客觀的經(jīng)濟效益。
一個完整的溫室大棚自動控制系統(tǒng)" title="控制系統(tǒng)">控制系統(tǒng)，包括以下幾個部分：
1，現(xiàn)場的監(jiān)測元件：包括溫度監(jiān)測、濕度監(jiān)測、CO2濃度等監(jiān)測元件。這些裝置相當(dāng)于整個控制系統(tǒng)的眼睛，實時監(jiān)測大棚的狀況，以便實施控制。
2，執(zhí)行結(jié)構(gòu)：如各種泵，加熱器，CO2 發(fā)生裝置，照明控制裝置等執(zhí)行機構(gòu)。這些裝置相當(dāng)于整個控制系統(tǒng)的手，自動控制系統(tǒng)的指令通過這些設(shè)備得到執(zhí)行，以達到控制目標(biāo)。
3，A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊。因為自動控制系統(tǒng)不能識別各種電信號，必須轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字信號才能為計算機所識別，同樣計算機發(fā)出的也是標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字信號。這些設(shè)備如同人的神經(jīng)系統(tǒng)，把各個信號傳遞到大腦，并把控制信號傳遞到各執(zhí)行機構(gòu)。
4，控制系統(tǒng)主機：主機實施各種控制方案" title="控制方案">控制方案，并依據(jù)不同的環(huán)境、作物、生長期實施不同的控制方案。是這個控制系統(tǒng)的核心，相當(dāng)于大腦。
5，人機交互" title="人機交互">人機交互系統(tǒng)：工作人員可以通過人機交互系統(tǒng)了解系統(tǒng)的工作情況，并可通過人機交互系統(tǒng)對控制系統(tǒng)下發(fā)人工指令，設(shè)定控制主機的工作環(huán)境。人機交互系統(tǒng)通過紫金橋組態(tài)軟件就可以實現(xiàn)系統(tǒng)的人機交互。
以上的分類是一個典型的控制系統(tǒng)，根據(jù)系統(tǒng)的繁簡情況，系統(tǒng)的配置會有所增減。如有的小系統(tǒng)，就直接用計算機做為控制系統(tǒng)主機了，和人機交互系統(tǒng)合二為一了。
功能敘述
溫室環(huán)境包括非常廣泛的內(nèi)容，但通常所說的溫室環(huán)境主要指空氣與土壤的溫濕度、光照、CO2濃度等。計算機通過各種傳感器接收各類環(huán)境因素信息，通過邏輯運算和判斷控制相應(yīng)溫室設(shè)備運作以調(diào)節(jié)溫室環(huán)境。輸出和打印設(shè)備可幫助種植者作全面細(xì)致的數(shù)據(jù)分析，保存歷史數(shù)據(jù)。系統(tǒng)主要具備以下幾部分功能：
1、綜合環(huán)境控制
采用計算機實現(xiàn)環(huán)境參數(shù)比較分析，四季連續(xù)工況調(diào)控系統(tǒng)。，比例調(diào)節(jié)環(huán)境溫度、濕度與通風(fēng)。CO2 發(fā)生裝置按需比例調(diào)節(jié)環(huán)境CO2濃度，夏季室外屋頂噴淋，在保證室內(nèi)光照強度的前提下，組合調(diào)節(jié)環(huán)境溫度與通風(fēng)，達到強制降低環(huán)境溫度的效果。通過計算機對溫室各電動執(zhí)行器進行整體調(diào)節(jié)，自動調(diào)控到作物生長所需求的溫、濕、光、水、氣等條件，另外通過臭氧消毒凈化器對溫室進行消毒。
2、肥水灌溉控制
采用計算機肥水灌溉運籌系統(tǒng)。根據(jù)作物區(qū)的需要，對水培區(qū)的營養(yǎng)液成分，PH和EC值進行綜合調(diào)控。對基培和土培區(qū)主要是根據(jù)作物生產(chǎn)需要，設(shè)定基質(zhì)、土壤的水勢值，自動調(diào)節(jié)滴灌、噴灌系統(tǒng)的灌溉時間和次數(shù)。
3、緊急狀態(tài)處理
采用計算機實測環(huán)境參數(shù)、狀態(tài)極限值反饋報警保護系統(tǒng)" title="保護系統(tǒng)">保護系統(tǒng)。根據(jù)作物的各項參數(shù)設(shè)定溫室環(huán)境的極限值和作物生長環(huán)境參數(shù)極限值報警保護系統(tǒng)，提高了整個系統(tǒng)安全性。
4、信息處理
采用計算機集散控制信息管理系統(tǒng)。信息處理由中心控制計算機完成。主機通過局部數(shù)字通訊網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)場控制機相連，實現(xiàn)遠動雙向控制及全系統(tǒng)集中數(shù)據(jù)處理。其功能包括運行實時參數(shù)執(zhí)行器模擬狀態(tài)顯著，歷史數(shù)據(jù)存儲、檢索，數(shù)據(jù)平均值報表、曲線顯示與打印。
下面我們以葡萄溫室和黃瓜、番茄溫室為例，介紹其生長參數(shù)：
葡萄溫室：
a、在冬季休眠期約90多天需保持溫室內(nèi)溫度為5℃。休眠期以后白天需控制溫室內(nèi)溫度為25-30℃，夜間需控制在15-18℃。
b、濕度需保持在50-75%不能超過95%。
c、光照強度應(yīng)保持在45000-55000勒克斯
d、二氧化碳濃度" title="二氧化碳濃度">二氧化碳濃度在上午日出后到10點左右保持在1000PPM左右。
e、PH值保持在7-7.5。
f、EC值離子總濃度保持在1‰-2‰，隨時進行調(diào)整。
黃瓜、番茄溫室：
a、在苗期需保持溫室內(nèi)溫度在13-15℃，定植后白天上午應(yīng)保持在25-28℃，下午應(yīng)保持在20-25℃，夜間應(yīng)保持在15-18℃。
b、濕度黃瓜在白天保持在70-75%，夜間保持在85-90%；番茄白天保持在65-75%，夜間保持在75-85%。
c、光照強度番茄應(yīng)保持在50000勒克斯左右，保證12個小時光照；黃瓜應(yīng)保持在40000勒克斯左右，保證8-10小時光照。
d、二氧化碳濃度在上午日出后到10點左右保持在1000PPM左右。
e、PH值保持在6.5-7.5。
f、EC值離子總濃度保持在1‰-2‰，隨時進行調(diào)整。
實踐標(biāo)明，通過計算機自動控制系統(tǒng)大大降低了工作量，而且由于能精準(zhǔn)控制農(nóng)作物生長環(huán)境，作物產(chǎn)量和質(zhì)量都大幅度提高，帶來了客觀的經(jīng)濟效益。
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