智能大棚管理系统.doc

智能大棚管理系统技术领域本实用新型涉及大中型大棚，属于工业控制领域。背景技术当前温室大棚仍然采用传统的人工操作、控制的方法：在我国大多数地区人们对温室大棚的管理依然处于传统的人工管理状态，这样就会出现多个较大的弊端，首先，传统大棚的管理程序复杂，不便于人员实时监控室内作物生长状态。一旦由于人工操作失误或不当就会对大棚作物产生很大影响，导致作物减产，降低经济效益。其次，传统大棚耗电量大，人力投入大，这也在一定程度上降低了大规模种植的作物的经济效益。再者，人工管理大棚生产效率低下，不利于大棚的规模化生产。因此传统大棚生产效率低，成本高，产量低、品质低，生产效率低，效益低，不能满足工业信息化时代的要求。我国人口越来越多，人民生活条件也日益提高，传统大棚不能满足现状，开发出一种智能管理大棚势在必行！ 发明内容本实用新型目的是为了解决大中型温室大棚由于生产技术落后，高耗能，管理水平有限，不便于实时监控等问题而开发的一种全自动温室管理系统。本实用新型所述大中型全自动温室管理系统，它包括太阳追踪单元、数据设定单元、太阳能接收储存装置、温度检测模块、湿度检测模块、光照强度检测模块、主控单元、温控单元、湿控单元（灌溉装置、除湿装置）、光控单元（补光装置、遮光装置）、报警单元和无线网络装置等。当大棚土壤湿度低于设定阈值时，土壤湿度传感器把湿度信号传给主控单元，主控单元控制灌溉装置工作。为了避免过量灌溉，主控单元控制水泵间接工作，当土壤湿度超过阈值80%RH时停止灌溉。空气湿度传感器将检测的温室大棚湿度值送到主控单元中，主控单元将检测值与设定值进行比较，如果空气湿度高于设定值，则控制除湿装置进行除湿。实时调整室内空气湿度，使作物生长处于最佳状态。光照强度检测模块将温室内的光照强度测量值送到主控单元中，由主控单元将其与设定的光照强度进行比较，再将其比较结果送到光照强度控制装置中去，调节棚内光照强度，如果测量值小于2500LX则控制补光装置工作。如果测量值大于3500LX，控制遮光装置工作。控制棚内光照强度在25003500LX之间。在白天，CO2浓度检测器检测室内CO2浓度，当CO2浓度低于设定值时由主控单元定时控制CO2发生器定量向棚内补充CO2来提高二氧化碳浓度，以增强作物的光合作用。 主控单元将温度检测结果与事先设定好的温度阈值进行对比，如果测量值大于设定值，则打开散热风扇，使空气温度降下来；当测量值小于设定值，则打开加热装置。遥控模块的信号输出端与主控单元的信号输入端相连，主控单元的数据输出端与液晶显示器信号输入端相连；光照强度检测模块的数据输出端与主控单元的信号输入端连接，主控单元的强光信号输出端与遮光装置的信号输入端连接，主控单元的弱光信号输出端与补光装置的信号输入端连接；CO2浓度检测器的信号输出端与主控单元的信号输入端相连，主控单元的信号输出端与CO2发生器的信号输入端连接；温度检测模块的数据输出端与主控单元的温度信号输入端连接,主控单元的温控信号输出端与温控单元的信号输入端连接；土壤湿度检测模块的信号输出端与主控单元的信号输入端连接，主控单元的加湿信号输出端与灌溉装置信号输入端连接；空气湿度传感器的信号输出端与主控单元的信号输入端连接，主控单元的除湿信号与除湿装置的信号输入端连接；主控单元的报警信号输出端与报警器的信号输入端连接；主控单元的网络信号输出端与无线网络装置的信号输入端连接。太阳定位装置的信号输出端与主控单元的信号输入端连接，主控单元的信号输出端与传动万向装置的信号输入端连接。太阳能电池板与蓄电池及蓄电池和各个用电系统相连。本实用新型的优点：一、本实用新型提供一种大中型大棚智能管理系统，该系统能够根据作物生长状况实时调控大棚内植物生长因子，大大减轻了管理人员的劳动量，且有利于大棚的规模化生产。二、本智能系统所需能量为太阳能，此外本系统能自动跟踪太阳，保证太阳能电池板接收到最多的能量，这是本系统的一大亮点，太阳能电池板接受的太阳能一方面为系统供电，另一方面为蓄电池储存电量，以备光照强度低和夜间使用。三、为方便管理人员实时了解大棚作物的生长状况，系统的无线网络装置可向终端信息接收设备传送数据，便于管理人员通过手机等设备实时了解室内作物的生长信息。四、同种植物在不同的生长时期所需的生长环境是不同的，不同的植物生长习性也有所差异。根据这些原理本智能系统的数据设定单元可以根据实际情况设定所控因子的值域，使大棚管理更为科学合理。五、本系统配有报警装置，当系统工作异常时可以提醒管理人员及时检修相关设备，从而避免因系统故障而对作物生长产生影响。本实用新型结构简单，绿色节能，自动化信息化程度高，稳定性高，安装操作简便，实用性强，经济效益高。附图说明为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图，都属于本实用新型保护的范围。图1是本实用新型所述太阳追踪单元的结构示意图。图2是智能大棚管理系统各系统整体结构示意图。图3是本实用新型的具体实施方式提供的AT89S51单片机最小系统的电路结构示意图。具体实施方式下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。管理人员可以根据大棚内作物的实际生长习性设定所控因子的阈值。本系统初设阈值为统计数值，只提供解释说明作用。 具体实施方式一：下面说明本实施方式中的温控单元，它包括加热装置和散热装置，如果白天（设为9时16时）温度检测模块检测温度低于阈值20，主控单元控制加热装置工作，升高室温；如果温度检测模块检测温度高于阈值25，主控单元控制降温装置工作，控制室温在 20-25之间。夜间，为适当降低大棚温度以降低植物呼吸消耗，温度控制在12-15以内，使植物呼吸作用处于较低值。下面对本实施进行更为具体的说明，加热装置由碳纤维电热管和风扇组成，散热装置为散热风扇 。比如某天11时26分温度检测模块检测得大棚内气温下降到19，主控单元LM3S811-ARM3把检测值和设定阈值进行对比，检测值低于阈值，主控单元控制碳纤维电热管发热，同时驱动风扇工作，使室内气温快速上升，在11时35分检测温度达到20，加热装置停止工作。下午气温骤升，温度检测模块检测得室温达到26，主控单元控制大棚通风窗口打开，同时驱动散热风扇向室内通入冷气，降低室温。具体实施方式二：下面说明本系统光控单元的实施方式，它包括补光装置和遮光装置。在白天（设为7时17时），如果光照强度检测模块检测值小于2500LX则由主控单元控制补光装置工作。如果光照强度检测模块检测值大于3500LX，由主控单元控制遮光装置工作。控制棚内光照强度在25003500LX之间。夜间，光控单元不工作。下面对本实施进行更为具体的说明，遮光装置由步进电机、遮光网和导向机构组成，补光装置为多个led植物补光灯。比如某天上午某时，天气转入多云，光照强度检测模块检测值为1500LX小于2500LX，主控单元LM3S811-ARM3控制led植物补光灯工作，为避免光照强度过大与遮光装置干涉，由主控单元控制补光灯渐进式打开，当光照强度达到2500LX以上，补光灯开启数量维持现状，当一段时间后天气逐渐转入晴朗检测值渐渐上升，由主控单元控制补光灯渐进式关闭直到全部关闭，当检测值超过3500LX时 ，LM3S811-ARM3控制步进电机工作，拉下遮光网，使光照强度控制在25003500LX之间，检测值每降低200LX遮光网收起一次，直到收起后的检测值低于3500LX。具体实施方式三：下面说明本系统湿控单元的实施方式，它包括灌溉装置和除湿装置。土壤湿度探测器检测土壤湿度低于60%RH时，主控单元控制灌溉系统工作，使土壤湿度保持在6080%RH之间。空气湿度传感器检测空气湿度超过70%RH时，主控单元控制除湿装置工作。使空气湿度保持在4570%RH之间。下面对本实施进行更为具体的说明，灌溉装置为水泵、喷头，除湿装置为除湿风扇。比如某天上午某时，土壤湿度低于60%RH，主控单元LM3S811-ARM3对土壤湿度传感器检测值进行对比发现土壤干旱，为避免过度灌溉主控单元控制水泵间接工作，直到检测值超过70%RH。当某时湿度传感器检测值高于70%RH时，除湿风扇工作，直到空气湿度低于70%。具体实施方式四：下面具体介绍报警单元的实施方式，它包括报警器和报警灯，安装在大棚顶部，当系统工作异常时，发出声光信号，提醒管理人员检修相关设备。比如某天土壤湿度值低于阈值，经过半小时后土壤湿度检测值仍然较低，则主控单元控制报警装置工作，同时液晶显示器显示“土壤湿度过低，请您检查设备！”，其他因子的监控亦是如此。 具体实施方式五：下面结合图1说明本实施方式，它包括太阳定位装置、万向转动装置。在白天太阳定位装置把自身不同位置的光照信号强度输入主控单元，主控单元对信号进行扫描，确定出太阳的位置，由主控单元根据相应信号控制万向转动装置工作，使太阳能电池板保持与光线垂直。下面对本实施进行更为具体的说明，太阳定位装置由多个光敏电阻和相同数量的金属管组成，金属管排列为半球状，管柱轴心通过半球球心，光敏电阻平面垂直金属管轴心安装在金属管底部。万向转动装置为转动机构、X-步进电机和Y-步进电机。太阳的位置变化会体现在不同安装位置的光敏电阻上，主控单元AT89S51对数据处理分析，控制X-步进电机和Y-步进电机转动相应角度，保证太阳能电池板接收到最多能量。比如一天的上午8：00，AT89S51对太阳定位装置的光敏电阻进行数值扫面，测定太阳的具体位置，AT89S51根据相应数据控制X-步进电机和Y-步进电机作出相应反应。 具体实施方式六：下面结合图2说明本实施方式，本智能大棚管理系统由多个测控点和一个以AT89S51为主控单元的太阳能接收储存单元组成，每个测控点包括主控单元LM3S811-ARM3、温度检测模块、湿度检测模块、光照强度检测模块、数据设定单元、温控单元、湿控单元（灌溉装置、除湿装置）、光控单元（补光装置、遮光装置）和无线网络装置等。每个测控点相互独立工作，由太阳能接收储存单元对各个检测点统一供能。具体实施方式七：本实施方式对实施方式五中的无线网络装置作进一步说明，它包括无线网络信号发射装置和接收装置手机、电脑等。主控单元把各个信号检测模块的传送数值附加相关说明文字传给无线网络信号发射装置，在一定距离范围内能使手机等无线信号接收装备可以在任何时候接收到测控数据，使管理员实时了解温室作物生长情况。具体实施方式八：本实施方式对实施方式五中的数据设定单元作进一步说明，它包括遥控模块、液晶显示器。为了更清楚理解，下面举例说明，比如控制土壤湿度