温室智能控制系统为农业高效生产提供保障

发布时间:2022/4/4 12:28:11您的位置: > 智慧农业物联网系统 > 正文

温室智能控制系统是基于计算机和传感器的自动控制系统的完美结合。温室智能控制系统已成为现代农业发展中温室科学智能管理的重要手段。由于温室环境的智能控制,农作物在任何季节、任何气候下都有适宜的生长环境,农业生产也实现了工厂化生产的常年高产值、高利润。

目前,随着智能温室研究的发展,国内外学者研究了作物生长与温室环境因子的关系,并建立了一些温室作物生长的动力机制模型。通过预测温室作物的生长动态,根据作物生长与温室环境因素的内在联系,温室智能控制系统会自动提供温室环境实时控制方案,及时调整温室环境条件,满足作物生长条件。

然而,目前的温室智能控制系统存在以下问题。利用现场布线实现温室智能控制,存在布线困难无法实现远程控制的问题。基于温室作物生长动态机理模型的温室智能控制系统存在不能自动适应不同作物和作物不同生长期的问题。因此,这里设计了一个基于WirelessSensorNetwork (WSN)的自适应智能温室控制系统,采用组态王“Kingview”软件,克服了VB、VC等软件界面不友好,难以实现网络控制的缺点。

1.系统的组成

温室智能控制系统的组成如图1所示,由传感器节点、汇聚节点、计算机控制系统和PLC组成。传感器分布在每个温室的待测区域,用于测量温室内的温度、湿度、照度以及天窗和内外遮阳的位置。控制器将自己的号码和相关数据发送给汇聚节点。节点接收到数据后,首先消除冗余信息,然后发送给计算机控制系统,计算机控制系统通过PLC控制执行元件工作。

2.网络结构

(1)温室远程控制无线传感器网络是一个自组织网络,由多个网络节点组成。组织网络中的节点加入或离开后,系统会在不影响系统正常工作的情况下重新生成拓扑。本文采用的网络结构如图2所示。传感器节点采集温室内的温度、湿度、照度以及天窗、内外遮阳的位置数据,通过Zig-Bee上传到sink节点。汇聚节点分析这些数据后得到控制指令,然后通过ZigBee发送给控制节点。控制节点根据接收到的指令和预设的参数,通过PLC控制风机、水幕、喷头和电机的运行,从而改变温室环境。聚合节点除了提供分析数据和调度子节点的操作外,还具有人机交互的功能。

此外,汇聚节点作为网关,实现系统内部无线网络与互联网的连接,远程用户通过互联网实现系统的运行和维护。汇聚节点采用Zigbee传输技术,可以大面积、远距离自动组网和数据中继。在电路设计中,充分考虑了环保和节能。可反复充放电的锂电池作为能源,太阳能电池板作为锂电池的电能补充。一般情况下,电池长时间不需要更换,也不需要维护。

(2)传感器节点中的湿度数据采集与当时的温度有关。为了准确采集数据,将温度传感器和湿度传感器组合在同一个环境中,温度和湿度传感器的输出信号全部转换为数字信号,从而保证了湿度传感器数据的准确性和可靠性。光强检测利用太阳能电池两端的电压变化

(sink节点软件主要完成组态王中CC2430单片机与PC机的串行通信。收敛程序软件的流程图如图3所示。

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