AI总线显示控制器在智能化栽培温室系统中的应用

1、引言

    可控农业栽培技术发展迅速,温室面积和产量大幅增加。已向高层次的自动化、智能化方向发展，形成了完全摆脱自然的全新技术体系。由于各种传感器的涌现，计算机的普及，自动化程度大大的提高，本系统针对这种情况而开发研制的新产品。

2、系统组成
    AI总线系统对蔬菜大棚作物生长的主要环境参数如温度、湿度、光照、通风进行测控，实现在线闭环调节。实现对蔬菜的生长环境、技术管理、生产管理优化的科学决策。系统结构如图1所示。

 对于大面积蔬菜大棚种植基地，它可以完成对所有大棚环境的监控、数据采集、浏览、图形画面显示、数据报警监视、历史数据处理；数据库图表分析、报表打印等功能。

3、温室控制系统要求    

    温室控制系统，根据室内植物的要求，设定室内温度、湿度、CO2浓度的高低限范围值，输出信号控制温室天窗和侧窗的开关、天棚遮光，开灯照明，喷头，排风系统，最终实现温室大棚的自动控制功能。每个大棚具体功能：
    (1)检测和控制 双路温湿度控制器
    (2)使用上位机或现场数字键修改温湿度设定值,可查询温湿度设定值等
    (3)输出信号控制温室天窗和侧窗的开关、天棚遮光，开灯照明，喷头，排风系统......并可计算出开关的时间及次数

4、控制设备选型

1） 温湿度控制 AI－702MFJ5L2L2S型2路显示报警仪 。
    模块说明： J5模块2路变送器输入（内含24V供电4～20mA输入）；L2 L2模块继电器触点开关量输出；S模块通讯接口。
    传感器：温湿度一体化变送器 ，量程：湿度0～99％RH ；温度－20~50℃；输出：电流4～20mA；电源：24VDC。
    参数设置：设置dF回差范围
    加湿：当室内湿度小于设定值时，控制喷淋开启，当室内湿度达到设定值时，关闭喷淋。
    降湿：当室内湿度高于设定值时，控制开天窗、开通风，加强空气对流，从而达到降低室内湿度的目的。
    升温：控制供热系统、关天窗、开遮阳帘（光照强时）、关遮阳（光照非常弱时）。
    降温：顶部喷淋、开窗、通风、开遮阳等机构的动作。
2） CO2控制 AI-701FL2 V24型单路报警仪 。
    模块说明： V24模块给气体传感器供电24V。
    传感器：二氧化碳变送器 ，量程：0～20000PPm可选，输出：电流4～20mA；电源：24VDC。
    CO2：室内CO2传感器检测CO2的含量，根据测量值与设定值的差别，自动控制CO2施放阀门，以调节室内CO2含量。
3） 统计：天窗、喷淋、遮阳帘开启时间/次数AI－301ME5I5I5I5S型开关量输入模块。
    模块说明 ：I5模块开关量输入。有上位机软件来统计开启次数，开关量的时间历史记录曲线，呈方波，可实现多种查询。 [page]

5、机械控制设置、远动控制    

    温室大棚骨架采用镀锌钢管圆弧拱连栋结构，覆盖双层塑料膜，内层为无滴膜，外层为长寿膜，层内用充气机连续充气，具有良好的保温性能。为便于自然通风，棚顶安有天窗，侧面设有侧窗，由电动开窗机启闭。
    温室内设有遮阳网，温室的遮阳系统由电动机通过传动机构驱动卷轴，控制其开合。在需要人工手动操作开启电动传动装置，点击计算机软件控制按钮使AI-301ML5L5L5L5L5S开关量输出遮阳系统开闭动作。

6 、软件设计    

    根据系统要求，现场AI显示控制仪表通过上位计算机组成温室环境数据监控网。各种数据通过RS—485总线传输到计算机AIFCS监控软件进行记录或打印、及遥控。AI显示控制仪表与计算机连接，可实现多点远距离测控，通讯距离1200米。

 该系统是由宇电工控组态软件AIDCS For NET V8.0经过二次开发而成的软件产品，用户无需系统组态即可直接使用。该软件与温、湿度控制器配套使用，共同构成AIFCS现场总线型计算机网络版监控系统。
    温温度控制系统分：现场大棚控制器；控制室；管理层三部分组成。现场按装温、湿度控制器负责显示温湿度和自动控制天窗、遮阳帘的开启。所有的控制信息与数据信息都在控制室、管理层计算机上统一管理，分配。在计算机上对现场温湿度控制器进行全方位的监控，数据采集和各项事务的处理。

软件结构
    该软件的内部结构可分为以下三个部分：数据采集、数据处理、权限管理
    ●数据采集：系统从仓库现场温湿度控制器采集测量值，设备状态值等实时数据，并存入系统内阅数据库以便日后数据查询等使用。
    ●数据处理：系统根据用户要求从历史数据库中提取数据并完成指定的处理功能，包括历史数据显示，历史曲线绘制，报表，报警等。
    ●权限管理：用户自行定义系统的权限以及操作密码，适于各管理层拥有不同的操作权限。

7、结语    

    温湿度是农作物生长的重要环境条件,它不仅直接影响作物根系的生长发育和土壤微生物的活动 ,而且土壤温湿度的变化还可诱发土壤中水分的运动。对大棚温湿度加以控制 ,使之保持在一定范围之内。采用AI显示控制器来对土壤温湿度进行控制 ,不仅具有控制方便、简单、灵活性大等优点 ,而且可以大幅度提高被控温湿度的技术指标 ,从而能够大大提高产品的质量。
    系统采用国产化设备降低了固定资产设备投资，系统运行稳定，得到客户的一致好评。