【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 室也稱作自動(dòng)化溫室，是指配備了由計(jì)算機(jī)控制的可移動(dòng)天窗、遮陽系統(tǒng)、保溫、濕窗簾/風(fēng)扇降溫系統(tǒng)、噴滴灌系統(tǒng)或滴灌系統(tǒng)、移動(dòng)苗床等自動(dòng)化設(shè)施，基于農(nóng)業(yè)溫室環(huán)境的高科技“智能”溫室。智能溫室的控制一般由信號(hào)采集系統(tǒng)、中心計(jì)算機(jī)、控制系統(tǒng)三大部分組成。智能溫室系統(tǒng)是近年來逐步發(fā)展起來的一種資源節(jié)約型高效設(shè)施農(nóng)業(yè)技術(shù)，它是在普通日光溫室的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)代化計(jì)算機(jī)自控技術(shù)、智能傳感技術(shù)等高科技手段發(fā)展起來的。自上世紀(jì)90年代以來，我國(guó)農(nóng)業(yè)工程技術(shù)人員在吸收發(fā)達(dá)國(guó)家高科技溫室生產(chǎn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)溫室溫度、濕度、C02濃度和光照等環(huán)境因子控制技術(shù)的研究，研制開發(fā)了我國(guó)自己的智能溫室控制系統(tǒng)。蘇州大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院與宿遷市日昌升園藝有限公司聯(lián)合建立了“蘇州大學(xué)—日昌升智能溫室工程技術(shù)與設(shè)備研究中心”。該中心的發(fā)展目標(biāo)是瞄準(zhǔn)21世紀(jì)高科技設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，研究并開發(fā)集現(xiàn)代生物科學(xué)技術(shù)、智能控制和工業(yè)化工程技術(shù)為一體的工廠化高效農(nóng)業(yè)技術(shù)與設(shè)備，以此推進(jìn)我國(guó)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)進(jìn)程，本課題在上述實(shí)際項(xiàng)目背景下，旨在探尋溫室環(huán)境的自動(dòng)控制方案與實(shí)現(xiàn)形式，開發(fā)出適合企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)需要的化境自動(dòng)控制系統(tǒng)圖以合理有效地控制方案獲得較為精確的控制效果，創(chuàng)造一個(gè)良好的人工氣象環(huán)境，以消對(duì)作物生長(zhǎng)不利的黃靜因素來促進(jìn)作物生長(zhǎng)，最終實(shí)現(xiàn)學(xué)校科研與企業(yè)生產(chǎn)的有機(jī)結(jié)合，并推動(dòng)我國(guó)的自主研發(fā)型溫室系統(tǒng)的發(fā)展進(jìn)程。溫室環(huán)境控制是一項(xiàng)綜合性工程，它是當(dāng)代農(nóng)業(yè)生物學(xué)、黃靜工程、自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、管理科學(xué)等多種技術(shù)的綜合應(yīng)用，旨在為作物創(chuàng)造最佳生長(zhǎng)條件，避免外界四季變化和惡劣氣候的影響，以達(dá)到調(diào)節(jié)產(chǎn)期，促進(jìn)生長(zhǎng)發(fā)育，防治病蟲及提高農(nóng)作物質(zhì)量。產(chǎn)量。產(chǎn)值等目的。近兩年來，農(nóng)作作為國(guó)家優(yōu)秀發(fā)展產(chǎn)業(yè)正受到各級(jí)政府的高度重視，增加8億農(nóng)民收入是我們國(guó)家當(dāng)前的基本國(guó)策，農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化使我們追求的目標(biāo)?；谟?jì)算機(jī)和自動(dòng)化技術(shù)的智能溫室是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的一個(gè)重要方面。研究開發(fā)并推廣使用性能優(yōu)越、運(yùn)行可靠的溫室智能控制系統(tǒng)將是溫室生產(chǎn)走向產(chǎn)業(yè)化和有效農(nóng)業(yè)化的必由之路，而溫室內(nèi)環(huán)境因子（溫度、濕度、CO2濃度等）的綜合自動(dòng)控制是實(shí)現(xiàn)溫室種植物高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效的關(guān)鍵。在農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家，其現(xiàn)代化溫室已基本實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制，但這些溫室產(chǎn)品的成本相對(duì)較高，如加拿大ARGUS公司，每套溫室控制器的價(jià)格在十萬元左右；以色列國(guó)家農(nóng)業(yè)中心的一片玻璃試驗(yàn)溫室，每間造價(jià)高達(dá)上百萬美元。另外，由于氣候條件不同，地理環(huán)境差異以及種植農(nóng)作物的不同，在客觀上限制了國(guó)外溫室產(chǎn)品在我國(guó)的運(yùn)用，國(guó)內(nèi)已有的一些溫室存在技術(shù)水平發(fā)展緩慢，管理體系落后等缺點(diǎn)，不能滿足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和溫室自動(dòng)控制發(fā)展的要求。因此，研究開發(fā)適合我國(guó)國(guó)情、具有獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)、高效率、低成本運(yùn)行的溫室控制系統(tǒng)顯得尤為重要。只能溫室經(jīng)自動(dòng)化技術(shù)引入了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，為農(nóng)業(yè)科研活動(dòng)提供了有力的科學(xué)手段，通過參數(shù)設(shè)置及自動(dòng)數(shù)據(jù)記錄，為農(nóng)業(yè)工作者完成相關(guān)農(nóng)藝科學(xué)研究，了解不同生產(chǎn)條件對(duì)作物的生長(zhǎng)、品質(zhì)影響及生產(chǎn)方法改進(jìn)，都提供了簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確的手段。因此，研究該課題具有深遠(yuǎn)的理論意義和重大的現(xiàn)實(shí)意義。 國(guó)外研究現(xiàn)狀 西方發(fā)達(dá)國(guó)家如美國(guó)、荷蘭、以色列、日本、因果等在現(xiàn)代溫室測(cè)控技術(shù)上起步的比較早，都大力發(fā)展集藥化得溫室產(chǎn)業(yè)，溫室內(nèi)的溫度、濕度、光照度、CO2濃度、水、氣、營(yíng)養(yǎng)液等實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)調(diào)控。美國(guó)在1949年，借助于工程技術(shù)的發(fā)展，建成了第一個(gè)植物人工氣候室，開展了植物對(duì)自然環(huán)境的適應(yīng)性和抗御能力的基礎(chǔ)及應(yīng)用研究。20世紀(jì)60年底啊，生產(chǎn)性的高級(jí)溫室開始應(yīng)用與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。荷蘭園藝溫室發(fā)展較早，在1974年首次研制出計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)CECS，成功開發(fā)了一系列計(jì)算機(jī)軟件、硬件，實(shí)現(xiàn)了溫室供水、施肥和環(huán)境自動(dòng)化控制。他們的全自動(dòng)化溫室成套設(shè)備在世界市場(chǎng)上享有很高的技術(shù)聲譽(yù)。日本利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)施栽培數(shù)量多、地點(diǎn)分散的大農(nóng)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)異地監(jiān)控與管理。通過網(wǎng)絡(luò)不僅可以向種植者提供市場(chǎng)信息、氣象信息、專家策略，還可以從遠(yuǎn)程啟動(dòng)設(shè)備，對(duì)環(huán)境調(diào)控。 國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 相比國(guó)外而言，我國(guó)溫室控制的研究與開發(fā)起步較晚，20世紀(jì)70年代，政府開始3大力發(fā)展以塑料大棚、節(jié)能日光溫室為主的設(shè)施農(nóng)業(yè)，促進(jìn)了農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，緩和了蔬菜季節(jié)短缺的矛盾。農(nóng)業(yè)計(jì)算機(jī)在這一時(shí)期投入使用，但只限于統(tǒng)計(jì)和分析計(jì)算。直至80年代，計(jì)算機(jī)開始應(yīng)用于溫室的控制與管理領(lǐng)域。在隨后的20年間，我國(guó)先后下哦那個(gè)荷蘭、以色列、日本、美國(guó)等國(guó)引進(jìn)了一批先進(jìn)的現(xiàn)代化大中型溫室，據(jù)統(tǒng)計(jì)，僅1995998年間，我國(guó)共引進(jìn)溫室413萬平方米，主要分布于經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)的東部、東南沿海省份的大城市。這現(xiàn)代大型溫室的引進(jìn)存在諸多問題：（1）溫室造價(jià)高，維護(hù)不方便；（2）技術(shù)設(shè)備不能與我國(guó)的實(shí)際氣候相適宜；（3）管理滯后，機(jī)制落后，缺乏管理現(xiàn)代化溫室的人才；（4）缺乏現(xiàn)代化溫室栽培的專業(yè)品種和技術(shù)，難以實(shí)施規(guī)?；?biāo)準(zhǔn)化、系列化的生產(chǎn)。以上問題的存在使得一些溫室入不敷出。在西區(qū)經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)的基礎(chǔ)上，溫室生產(chǎn)與使用企業(yè)開始走一條從引進(jìn)到消化吸收的新路，自主開發(fā)型溫室逐步發(fā)展起來。清華大學(xué)的鄭學(xué)堅(jiān)最先提出了應(yīng)用單片機(jī)控制人工氣候箱的方法和思路，隨后中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院徐師華報(bào)道了TP801控制溫室的軟硬件方案，以及利用單片機(jī)控制氣候箱自然光照的模擬試驗(yàn)；陳思聰?shù)热搜芯苛艘怨?jié)能為目標(biāo)的溫室微機(jī)控制系統(tǒng)；于海業(yè)等人研制的溫室環(huán)境自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，可自動(dòng)調(diào)節(jié)溫室內(nèi)溫度、濕度等參數(shù)。1996年起，江蘇理工大學(xué)研制了一套智能溫室群集散控制系統(tǒng)，以IBMPC機(jī)作為上位機(jī)，MCS51單片機(jī)為下位機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)溫室溫度、濕度、光照、CO2濃度等環(huán)境參數(shù)的測(cè)控；1997年以來中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)在溫室環(huán)境的自動(dòng)控制技術(shù)方面也取得了一定的成果。 總之，我國(guó)溫室環(huán)境控制系統(tǒng)應(yīng)用與研究正從消化吸收、簡(jiǎn)單應(yīng)用階段向?qū)嵱没?、綜合性研究應(yīng)用階段過渡和發(fā)展。 論文的主要內(nèi)容根據(jù)外界環(huán)境對(duì)花卉生長(zhǎng)的影響因素，選擇作物環(huán)境條件的實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)、智能溫室控制系統(tǒng)兩部分。自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)包括：溫度、濕度，光照、C0等傳感器與變送器。智能控制系統(tǒng)包括：雙向天窗角度開閉驅(qū)動(dòng)，遮陽網(wǎng)驅(qū)動(dòng)，通風(fēng)機(jī)，噴灌滴灌控制，節(jié)能加溫、降溫控制等。根據(jù)檢測(cè)和控制對(duì)象，采用PID控制算法建立溫室溫度參數(shù)控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，使用組態(tài)軟件對(duì)其進(jìn)行仿真測(cè)試。研制與開發(fā)基于PLC的溫室智能控制系統(tǒng)。開發(fā)智能溫室組態(tài)監(jiān)控界面。第二章 相關(guān)技術(shù)概述(內(nèi)容太少)可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC），它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?！　∷追Q組態(tài)軟件，譯自英文SCADA,即 Supervision,Control and Data Aquisition(數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制)。 組態(tài)軟件的應(yīng)用領(lǐng)域很廣，它可以應(yīng)用于電力系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、石油、化工等領(lǐng)域的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制以及過程控制等諸多領(lǐng)域。在電力系統(tǒng)以及電氣化鐵道上又稱遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)(RTU System,Remote Terminal Unit)。 組態(tài)軟件是指一些數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件，它們是在自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級(jí)的軟件平臺(tái)和開發(fā)環(huán)境，使用靈活的組態(tài)方式，為用戶提供快速構(gòu)建工