基于太陽能供電的溫室環(huán)境智能監(jiān)控系統(tǒng)
加入技術(shù)交流群
2．2 智能監(jiān)控模塊
智能監(jiān)控模塊的主要部分為傳感器模塊、A／D轉(zhuǎn)換模塊、微處理器以及各因子的控制設備。
2．2．1 傳感器的選取
測溫設備選擇SLST系列數(shù)字傳感器，它是采用美國Dallas半導體公司的DS18B20數(shù)字化溫度傳感器，為不銹鋼外殼封裝，防水防潮，且具有高靈敏度和極小溫度延遲，現(xiàn)場溫度以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性能。其測溫范圍為-55～+125℃，溫度準確度為±0．5℃，可直接將溫度轉(zhuǎn)換為串行數(shù)字信號供單片機處理。溫室內(nèi)濕度的測量采用JCJ100MH濕度變送器，其采用高精度濕敏電容進行測量，具有靈敏度高、穩(wěn)定性好、準確度高和使用壽命長等特點。其工作環(huán)境為-40～80℃，輸出電壓范圍為0～5 V，濕度測量范圍為0～100％，均滿足溫室測量的需求。土壤濕度的測量采用高精度土壤水分傳感器，它采用世界先進技術(shù)的土壤濕度傳感器，精密、可靠、耐
用，可直接連接至數(shù)據(jù)采集器，可長期埋設在地下任意深度，連續(xù)測量，其測量范圍為0～100％，工作電壓為7～15 V，輸出0～1．1 V的電壓信號，可經(jīng)適當放大后供A／D轉(zhuǎn)換。光照度的測定可以采用KITOZER系統(tǒng)光照度變送器。該種變送器以對弱光也有較高靈敏度的硅蘭光伏探測器為傳感器，具有測量范圍寬、線性度好、防水性能好、傳輸距離遠等特點，其工作電壓為12～30 V，測量范圍為0～200 000 LUX，支持二線制4～20 mA電流輸出、三線制0～5 V電壓輸出、液晶顯示輸出以及RS 232，RS 485網(wǎng)絡輸出，適合在溫室大棚環(huán)境下使用。CO2濃度的測定可采用FIGARO公司生產(chǎn)的TGS4160，它是一種固態(tài)電化學型CO2傳感器，具有體積小，壽命長，選擇性和穩(wěn)定性好等特性。因為它的預熱時間較長，故適合在室溫下長時間通電連續(xù)工作。它的測量范圍為0～5 000 ppm，使用壽命2 000天，內(nèi)部含有熱敏電阻起補償作用。通過各傳感器獲得電信號，經(jīng)A／D轉(zhuǎn)換后輸入單片機與所需要的設定值相比較，然后控制相應的設備來對各因子進行調(diào)節(jié)。
2．2．2 各生長因子的控制
農(nóng)作物生長因子主要是指溫度、濕度、CO2濃度以及光照。
溫度 升溫設備可以采用熱水鍋爐、燃油鍋爐、太陽能加熱器等，鑒于室外太陽能資源充足，白天可采用太陽能加熱器加熱，實現(xiàn)光能向熱能的直接轉(zhuǎn)換，在太陽不足時，采取電加熱器，由蓄電池組供電。降溫設備采用濕簾風機，其中通風設備采取強制通風的方式，即利用風機產(chǎn)生風壓強制空氣流動降溫，濕簾是利用水蒸發(fā)吸熱的原理來降溫，二者的結(jié)合作用能力強，效果穩(wěn)定。
濕度 當實際濕度低于所需要濕度時，可以通過控制安裝在大棚頂端的噴嘴來實現(xiàn)，通過噴霧來提高濕度，同時又不至于使得濕度過大。當濕度過高，則可以通過通風來降低，這是利用濕度差來進行室內(nèi)外的空氣交換實現(xiàn)。
CO2濃度 CO2的濃度直接影響著農(nóng)作物的產(chǎn)量與質(zhì)量，合適的CO2濃度可能達到40％～200％的增產(chǎn)。大氣中的CO2濃度僅為350 ppm，在溫室中需要提高CO2濃度，可利用CO2發(fā)生器來實現(xiàn)，采用化學反應、燃煤、燃氣等方式來產(chǎn)生CO2，當CO2濃度過低時，即可通過控制CO2發(fā)生器的開關來提高。當濃度過高時，通過打開通風機即可。
光照 光照的控制設備為遮陽設備和補光設備，當光照過強時，可借助遮陽設備來實現(xiàn)，當光照過弱時，可利用補光燈來實現(xiàn)，而且補光燈開啟的數(shù)量受外界光照的影響，最終達到較為合適的光照強度。
2．2．3 A／D轉(zhuǎn)換
A／D轉(zhuǎn)換采用TLC1549，將各傳感器所采集的模擬電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字量輸入單片機進行處理，對各因子加以控制。TLC1549為逐次比較型10位A／D變換器，其片內(nèi)自動產(chǎn)生轉(zhuǎn)換時間脈沖。轉(zhuǎn)換時間小于21μs。其具有固有的采樣保持電路，終端兼容TLC549，TLV549，采用CMOS工藝，有2個數(shù)字輸入和1個三態(tài)輸出，可和微處理器直接相連。
2．2．4 軟件實現(xiàn)
該系統(tǒng)中所采用的單片機可以選擇51／52系列單片機，如AT89C51。通過單片機編程來實現(xiàn)對各種設備開關的控制，其控制流程圖如圖5所示。本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/200607.htm
3 結(jié)語
該系統(tǒng)實現(xiàn)了對太陽能資源的有效利用，采用MPPT和自跟蹤系統(tǒng)來實現(xiàn)高效率轉(zhuǎn)換，且可以較好地智能控制農(nóng)作物各生長因子，使得農(nóng)作物生長在最為合適的環(huán)境中，大大提高了農(nóng)作物的產(chǎn)量與質(zhì)量。本文中所涉及的只是單間溫室的智能控制，然而可以通過通信接口RS 232與上位機進行通信，實現(xiàn)集散控制，這樣可以大大提高總體工作效率。
評論