【正文】 動(dòng)化、無(wú)人化的方向發(fā)展。從控制器類(lèi)型來(lái)劃分，主要有以下幾種溫室自動(dòng)控制系統(tǒng):。光照不足啟動(dòng)補(bǔ)光燈、溫度低啟動(dòng)加熱器、土壤水分不夠則開(kāi)啟滴灌系統(tǒng)，采用簡(jiǎn)單開(kāi)關(guān)控制方式。董喬雪，王一鳴設(shè)計(jì)的溫室計(jì)算機(jī)分布式自動(dòng)控制系統(tǒng)，其上位機(jī)軟件是在虛擬儀器平臺(tái) Lab windows/CVI下開(kāi)發(fā)完成的，下位機(jī)使用單片機(jī)。因此軟件系統(tǒng)的研制開(kāi)發(fā)將不斷深入完善，其中以專(zhuān)家系統(tǒng)為主的智能管理系統(tǒng)已取得了不少研究成果，而且應(yīng)用前景非常廣闊。下層由許多各自獨(dú)立的功能單元組成，每個(gè)單元只完成一部分工作。(B1uetooth)：藍(lán)牙技術(shù)是近年發(fā)展起來(lái)的新型低成本、短距離的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)。（1）保溫，為了提高大棚的保溫能力，常采用各種保溫覆蓋。蒸發(fā)冷卻法有濕簾——風(fēng)機(jī)降溫法、細(xì)霧降溫法、屋頂噴霧法。 溫度、濕度之間的耦合溫度與濕度之間有一定的耦合關(guān)系，對(duì)一個(gè)因子的控制常會(huì)帶來(lái)另一個(gè)因子的變化。 二氧化碳含量的調(diào)節(jié)與控制%，變幅較小。其突出特點(diǎn)是：?jiǎn)纹瑱C(jī)價(jià)格低廉，PLC編程靈活，PC機(jī)存儲(chǔ)空間大，因此，具有相當(dāng)高的性?xún)r(jià)比?，F(xiàn)存的傳感器類(lèi)型很多，根據(jù)對(duì)傳感器的應(yīng)用分析，AD590是應(yīng)用較普遍的一類(lèi)傳感器。因此，選用溫度AD590傳感器與可達(dá)到設(shè)計(jì)要求。電容式濕度傳感器的動(dòng)態(tài)范圍大，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，幾乎沒(méi)有零漂，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適應(yīng)性強(qiáng)。該振蕩電路兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)的交替過(guò)程如下：首先電源UCC通過(guò)R R 2向C2充電，經(jīng)t1充電時(shí)間后，UC2充至芯片內(nèi)比較器的高觸發(fā)電平，約2/3UCC，此時(shí)輸出引腳3端由高電平突降為低電平，然后通過(guò)R2放電，經(jīng)t2放電時(shí)間后，UC2下降到比較器的低觸發(fā)電平，約1/3UCC，此時(shí)輸出引腳3端又由低電平躍升為高電平。 單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集是整個(gè)控制與管理系統(tǒng)的重要組成部分，要達(dá)到對(duì)環(huán)境和設(shè)備進(jìn)行控制，必須要對(duì)環(huán)境和設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，經(jīng)過(guò)分析決策，然后實(shí)施控制行為。圖33 數(shù)據(jù)采集處理電路 圖34 顯示/報(bào)警電路 顯示/報(bào)警電路為直觀(guān)顯示當(dāng)前狀態(tài)或最終結(jié)果，本系統(tǒng)選用TC1602型LCD液晶顯示器，液晶屏顯示模塊與數(shù)碼管相比，它顯得更為專(zhuān)業(yè)、漂亮。FX2N是FX系列中功能最強(qiáng)、速度最快的微型可編程序控制器,，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了很多大型可編程序控制器。圖37 電氣主回路（3）PLC輸出繼電端子板接線(xiàn)PLC I/O分配見(jiàn)表31。在不改變PLC原有程序結(jié)構(gòu)的前提下,通過(guò)無(wú)協(xié)議的串行通訊圓滿(mǎn)地解決了單片機(jī)與的數(shù)據(jù)交換問(wèn)題。INO通道A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)存放首址ADTURN1 EQU 2CH 。上位機(jī)傳來(lái)的時(shí)間值存放地址T100US EQU 25650 。主程序初始化Mov TH1, OF3HMov TLl, OF3HMov SCON, 50HMov PCON, 80Hmov DPTR, 7FF8Hmov A, 4DHMOVX DPTR, ASETB TR1SETB EASETB ESRUN: LCALL AD。 檢測(cè)到的濕度值大于上位機(jī)送來(lái)的濕度值時(shí)，則循環(huán)采樣，否則報(bào)警灌溉DONE: CLR LCALL ALARM。 梯形圖語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)的簡(jiǎn)單控制當(dāng)PLC處于“離線(xiàn)”工作方式時(shí)，主要通過(guò)EPROM內(nèi)存儲(chǔ)的程序進(jìn)行輸出控制，控制策略比較簡(jiǎn)單。根據(jù)傳感器采集的存儲(chǔ)在PLC指定數(shù)據(jù)寄存器中的溫度、濕度、光照強(qiáng)度、CO2濃度值以及根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)設(shè)置的各參數(shù)的上下限，決定各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出狀態(tài)。溫濕度、光照強(qiáng)度、CO2濃度的控制策略如下:光照強(qiáng)度光強(qiáng)上限時(shí)，打開(kāi)遮陽(yáng)幕。2. 算法的實(shí)現(xiàn)在上位機(jī)中對(duì)模糊控制表進(jìn)行優(yōu)化，然后將其下傳至下位機(jī)，下位機(jī)將傳感器檢測(cè)到的溫度與設(shè)定值比較，計(jì)算出當(dāng)前誤差和誤差變化率，查模糊控制表得相應(yīng)的控制量，根據(jù)該控制量的大小來(lái)確定控制設(shè)備加熱閥、風(fēng)機(jī)、噴淋閥、天/側(cè)窗的工作狀態(tài)。式中：PL，PM，PS，PO，NO，NS，NM，NL分別為正大，正中，正小，正零，負(fù)零，負(fù)小，負(fù)中，負(fù)大。MCGS支持動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換，能夠和其他支持動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換的應(yīng)用程序方便地交換數(shù)據(jù)。④報(bào)警。⑧幫助。各模塊之間功能既相互獨(dú)立又協(xié)調(diào)一致，同時(shí)還提供了多種方式的控制方案，如大型溫室的控制，可采用上下位機(jī)結(jié)合的方式，小型溫室僅采用下位機(jī)單獨(dú)工作方式；（2）根據(jù)溫室傳感器系統(tǒng)需求，基于模擬電子技術(shù)和傳感器系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論，設(shè)計(jì)的溫度傳感器系統(tǒng)、濕度傳感器系統(tǒng)以及光照傳感器系統(tǒng)，使系統(tǒng)具有高精度、低成本的特點(diǎn)。當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)送完畢，PC機(jī)便把接受到的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、處理，并與最優(yōu)環(huán)境參數(shù)設(shè)定值進(jìn)行比較得出偏差，按模糊控制理論進(jìn)行運(yùn)算，經(jīng)補(bǔ)償后把結(jié)果送入下位機(jī)得出控制信號(hào)，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作。⑥系統(tǒng)菜單。②系統(tǒng)設(shè)置。第四步：應(yīng)用模糊推理合成規(guī)則，計(jì)算出相應(yīng)的模糊控制量，建立模糊控制查詢(xún)表，將此表存于計(jì)算機(jī)中，編制一個(gè)查找查詢(xún)表的子程序。通過(guò)傳感器及信號(hào)處理后得到的誤差是精確值，那么，必須將其模糊化變成模糊控制器所能接受的模糊量，同時(shí)把語(yǔ)言變量的語(yǔ)言值化為某適當(dāng)論域上模糊子集。1. 模糊控制器結(jié)構(gòu)圖41 模糊控制器結(jié)構(gòu)從控制系統(tǒng)的任務(wù)來(lái)看，控制系統(tǒng)至少由四個(gè)子系統(tǒng)組成，分別是光照、溫度、濕度以及二氧化碳濃度控制。針對(duì)這些情況，我們采取了以下相應(yīng)的措施:( l)根據(jù)時(shí)間的不同(晝夜)、環(huán)境因子的重要性不同，設(shè)置不同的優(yōu)先級(jí)，首先考慮優(yōu)先級(jí)高的環(huán)境因子的要求，比如我們?cè)诖瞬捎?級(jí)優(yōu)先級(jí)，即溫度、濕度光照強(qiáng)度CO2濃度。室內(nèi)環(huán)流風(fēng)機(jī)定時(shí)打開(kāi)和關(guān)閉(使用濕簾時(shí)禁用)。程序清單:AD: MOV R0, ADTURNOMOV R6, OBHADLOOP: MOV DPTR, OBFF8H。將濕度值送往上位機(jī)Mov SBUF, ALCALL TWOSEC。串行I/O中斷服務(wù)程序入口Limp SERVEORG 0050HSTART: MOV SP, 50H 。平均值存放地址HUMID EQU 3BH 。PLC部分用梯形圖編輯主控程序，設(shè)計(jì)為“手動(dòng)”、“自動(dòng)”兩種工作方式，根據(jù)從單片機(jī)送來(lái)的實(shí)測(cè)參數(shù)與預(yù)先設(shè)定值進(jìn)行自動(dòng)控制，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。上位機(jī)程序用北京昆侖自動(dòng)化軟件科技有限公司的組態(tài)軟件MCGS編寫(xiě)，用戶(hù)還可根據(jù)自己的需求用VB編制特定的功能構(gòu)件來(lái)擴(kuò)充系統(tǒng)的功能。系統(tǒng)設(shè)計(jì)為“手動(dòng)”、“自動(dòng)”兩種工作方式，“自動(dòng)”工作方式又分為“離線(xiàn)”、“在線(xiàn)”兩種方式，即PLC可以脫離上位計(jì)算機(jī)單獨(dú)控制，又可與上位計(jì)算機(jī)聯(lián)合控制。 主控模塊設(shè)計(jì)主控系統(tǒng)由可編程控制器與輸入輸出設(shè)備及驅(qū)動(dòng)/執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。ADC0809內(nèi)部具有鎖存控制的8路模擬開(kāi)關(guān)，外接8路模擬輸入端，可同時(shí)對(duì)8路0~5V的輸入模擬電壓信號(hào)分時(shí)進(jìn)行采集轉(zhuǎn)換。光照傳感器是利用光電子產(chǎn)生的電流來(lái)測(cè)量光照度的，通過(guò)放大電路的放大后輸出合適的電壓或電流信號(hào)。將HS1101接入555定時(shí)器組成的振蕩器電路中，輸出一定頻率的方波信號(hào)。但由于A(yíng)D590的增益有偏差，電阻也有誤差，因此應(yīng)對(duì)電路進(jìn)行調(diào)整。AD590的校準(zhǔn)精度可達(dá)177。第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 傳感器系統(tǒng)設(shè)計(jì)傳感器系統(tǒng)的主要功能是將傳感器采樣得到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成溫室現(xiàn)場(chǎng)控制器所需要的信號(hào)。為避免控制方案過(guò)于復(fù)雜，本設(shè)計(jì)選擇最重要的環(huán)境因子如溫室內(nèi)空氣溫度、濕度、光照、CO2濃度作為基本的監(jiān)測(cè)和控制項(xiàng)目,針對(duì)日光溫室自身特點(diǎn)，制訂如圖21所示的控制系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案。當(dāng)濕度過(guò)小時(shí)，開(kāi)啟蒸發(fā)降溫加濕裝置。（1）加濕，一般常用的方法是水噴霧法和蒸汽加濕。（3）降溫，保護(hù)設(shè)施內(nèi)降溫最簡(jiǎn)單的途徑是通風(fēng)，但在溫度過(guò)高，依靠自然通風(fēng)不能滿(mǎn)足作物生育要求時(shí)，必須進(jìn)行人工降溫。第二章 研究方案的設(shè)計(jì) 溫室大棚內(nèi)重要參數(shù)的調(diào)節(jié)與控制 溫度的調(diào)節(jié)與控制與其他環(huán)境因子比較，溫度是設(shè)施栽培中相對(duì)容易調(diào)節(jié)控制的環(huán)境因子。如作物的生長(zhǎng)和發(fā)育并不取決于某一時(shí)刻某個(gè)特定溫度，而主要取決于在一個(gè)時(shí)間段中的平均溫度水平。因此，設(shè)施農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化程度的提高成為可能。例如用歐姆龍系列的CZOOHS作為下位機(jī)，COMPAQ計(jì)算機(jī)為上位機(jī)構(gòu)成溫室控制系統(tǒng)。每個(gè)下位機(jī)與上位機(jī)之間用RS585通信。王東升等研究了日光溫室的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。技術(shù)要求過(guò)高，要求經(jīng)營(yíng)者既要懂農(nóng)業(yè)技術(shù)，熟悉英文，還要掌握電腦操作和機(jī)械運(yùn)營(yíng)和維護(hù)。特別是二十世紀(jì)70年代電子技術(shù)的迅猛發(fā)展和微型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，更使溫室大棚環(huán)境控制技術(shù)產(chǎn)生了革命性的變化?？刂破骶C合調(diào)節(jié)各個(gè)機(jī)構(gòu)，使系統(tǒng)在運(yùn)行中節(jié)約能源的同時(shí)保證室內(nèi)氣候滿(mǎn)足植物生長(zhǎng)需求。日光溫室發(fā)展到今天，已由生產(chǎn)各種反季節(jié)蔬菜的生產(chǎn)設(shè)施，發(fā)展為日光溫室園藝設(shè)施，進(jìn)而發(fā)展為設(shè)施農(nóng)業(yè)，已成為種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)和水產(chǎn)業(yè)全面發(fā)展的新興產(chǎn)業(yè)。 19791987 年，