温室监控系统规划.doc

2. 温室监控系统规划2.1 系统概述现代化温室是一个高投入、高产出的产业，它运用了多种先进的科学技术和仪器设备，从温室的降温到保温，从光照调节到二氧化碳增施，从精确施肥到节水灌溉，设备协调运作，便于控制和管理。控制系统主要对温室内的温度、湿度、二氧化碳、光照等参数进行智能控制，使温室内的环境接近作物生长的理想状态。温室监控系统仿真主要是根据温室内外环境的温度、湿度、二氧化碳浓度、光照等气候因素，来模拟控制温室内的温度、湿度、通风、光照等因素，创造出作物生长的适宜环境，在这种控制中，温度、湿度、二氧化碳浓度、光照等被控量之间存在着强烈的相互关系。这些影响作物生长的因素大都是一种多输入、多输出、大滞后的非线性控制变量，需要动态、实时的监测、反馈和控制，某个被控量的改变，会影响到其他被控制量的变化，这就要求组态系统在控制过程中能够提供良好的农业生产过程控制算法，将其设计成为一种具有良好控制精度、较好的动态品质和良好稳定性的系统。本次实验利用组态软件，针对温室内的温度、湿度、二氧化碳浓度、光照四个环境因子进行监控仿真。系统通过各种传感器采集各类环境因素信息，通过逻辑运算和判断控制相应温室设备运作，以调节温室环境。2.2 温室监控系统原理基于组态软件的温室监控系统由被控对象、传感器、I/O接口、计算机和执行机构等几部分组成，如图2.28所示。显示器键盘计算机I/O接口传感器I/O设备现场设备执行器被控对象计算机现场参数图2.28 基于组态软件的温室监控系统传感器的作用是对温室内外环境的各种参数进行检测。通过传感器，计算机能“感知”生产进行的情况，将参数在显示器上显示。并根据参数实际值与设定值的偏差，按照一定的控制算法发出控制命令，控制执行机构的动作，从而完成控制任务。如计算机通过温度传感器测知温度的高低和判断是否越限，将这一情况在显示器上显示出来，并根据温度的高低控制降温设备或加热设备的打开或关闭，实现温室内温度测量与控制的目的。传感器、执行机构一般置于生产现场，和被控对象在一起，也叫现场设备。采用组态技术的系统，计算机一般都置于控制室。如果把计算机比喻成系统的大脑，传感器就相当于它的眼睛，执行器就是手和脚。计算机只能接收数字信号，而通常传感器发出的多是电压、电流、电阻等模拟信号，执行机构也需要接收模拟信号，计算机和传感器及执行器之间需要I/O接口设备来进行信号的转换与联系，因此I/O设备是沟通计算机和现场设备的桥梁。I/O接口里主要的部件常常是用来将模拟量变换成数字量的A/D转换器、将数字量变换成模拟量的D/A转换器，对开关量进行信号隔离的光电隔离器等。I/O设备可安装在计算机里(如各种I/O板卡)、计算机外的控制室里(如带通信接口的智能仪表)，也可安装在现场(如智能传感变送器、I/O模块)。2.3 温室监控系统总体结构温室是实现作物优质、高效生产的重要设施。现代化温室结构的发展趋势是愈来愈重视不同作物对温室高度、作业区域的要求。同时，现代化温室装备有各种先进的配套设施及计算机控制系统，可通过各项设施的有效运作给温室栽培作物创造一个最适宜的环境条件。因而可以极大地减小外界不利气候条件对农业生产的影响。温室监控是指由计算机控制，动态采集来自传感器的环境因子信息，并通过相应的控制算法处理后，将控制信息输出到相应的环境控制执行机构，环境控制执行机构动作后，使得环境环境参数值向期望的目标接近的过程。温室监控系统的总体结构如图2.29所示。图2.29 温室监控系统总体结构图从图中可以看出，温室监控主要包括温度、湿度、二氧化碳浓度、光照四个被控参数，一个被控参数可以同时受多