温室监控系统的制作方法

本实用新型涉及温室的环境监测技术、温室的执行设备plc控制技术、物联网的远程控制技术，更具体的说，涉及一种基于plc和物联网技术的智能温室监控系统。

背景技术：

温室大棚可以使农业生产摆脱自然条件的限制，实现农作物的反季节生产。温室大棚监控系统的关键技术是环境控制，它的最终目标是提高控制与作业精度，在一定程度上克服传统农业难以解决的限制因素，促进生产资源的高效利用，从而大幅提高农业生产力，降低生产成本。

随着市场竞争的加剧、人们需求的变化以及国家相关政策的要求，现代温室等种植业要向现代化、科技化、智能化方向发展，而传统的温室，作业人员获取温室信息的途径比较少，主要是通过人工测量的方式来获取温室环境和设备信息，需要耗费大量的人力、物力来调控温室环境，即使自动化的温室也要求作业人员长期看护，获取环境信息不及时、不准确，运营成本高，缺乏对环境因子的综合控制，智能化水平不高，信息化程度不够。

温室智能控制系统作为一种可持续性发展、高效节能的农业技术，会随着互联网、云计算、近场通信、人工智能等技术的发展而不断发展，它会成为一种现代发展的趋势，而且在未来农业发展中会扮演越来越重要的角色。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种温室监控系统，通过部署在温室室内、外的各种传感器，实时采集生产现场环境数据、温室执行设备状态数据等，并及时上传至云端，用户在现地端通过人机界面触摸屏或在异地远程通过移动设备或电脑登陆云平台，即可查看温室气象数据、土壤墒情、温室环境控制执行设备等。所述温室监控系统实现了传感器与控制器联动自动控制，无须人工参与，系统即可根据采集到的环境数据，自动启停控制温室执行设备，用户也可以在现地端或异地远程进行手动控制。如遇到异常情况，系统会自动发出报警，提醒用户及时处理。系统可集成网络摄像机，温室生产现场安装设备后，用户可通过手机或电脑异地远程对作物生长情况、工人生产情况、温室执行设备工作状态的查看。

根据本实用新型实施例的一方面，一种温室监控系统，包括：控制器、温室环境控制执行设备、执行设备控制电路、人机界面触摸屏、传感器、物联网网关、云平台和视频监控系统，所述控制器与所述人机界面触摸屏、所述传感器和所述执行设备控制电路连接，所述执行设备控制电路连接所述温室环境控制执行设备，所述控制器、所述视频监控系统与所述物联网网关连接，所述物联网网关与所述云平台连接。

在上述的温室监控系统，所述温室执行设备包括以下至少一种设备：温室天窗、侧窗、环流风扇、湿帘风机、湿帘水泵、外遮阳系统、内遮阴系统、内保温系统、水肥灌溉设备、补光灯、二氧化碳发生器、电加热系统和卷膜器。

在上述的温室监控系统，所述传感器包括以下至少一种传感器：空气温湿度传感器、土壤温湿度传感器、二氧化碳浓度传感器、光照度传感器、大气压传感器、ph传感器、土壤盐份传感器、土壤电导率传感器以及室外气象站。

在上述的温室监控系统，所述传感器通过有线或无线方式进行组网连接。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。

图1示出了根据本实用新型的一个实施例的温室监控系统架构图。

图2示出了根据本实用新型的一个实施例的控制器控制算法流程图。

图3示出了根据本实用新型的一个实施例的温室执行设备按类别区别的主电路。

具体实施方式

图1示出了根据本实用新型的一个实施例的温室监控系统架构图。如图1，所述温室监控系统包括控制器、温室环境控制执行设备、执行设备控制电路、人机界面触摸屏、传感器、物联网网关、云平台和视频监控系统，所述控制器与所述人机界面触摸屏、所述传感器和所述执行设备控制电路连接，所述执行设备控制电路连接所述温室环境控制执行设备，所述控制器、所述视频监控系统与所述物联网网关连接，所述物联网网关与所述云平台连接。

所述控制器为温室控制系统的核心控制器，可采用plc控制器(programmablelogiccontroller，可编程逻辑控制器)，如西门子系列plc或三菱电机系列plc或施耐德系列plc或abb系列plc或松下系列plc或台达系列plc或永宏系列plc或罗克韦尔系列plc或和利时系列plc。plc控制器可通过所配套的数字量输入模块与所述人机界面触摸屏连接，通过模拟量输入模块与所述传感器连接，通过数字量输出模块与所述执行设备控制电路连接。

所述温室监控系统具有由上述控制器相应配套的编程软件开发的简单监控软件，监控软件可实现对现场执行设备的手动控制和自动控制。手动控制模式是在紧急情况或调试时采用的控制方式，是由所述控制器采集、存储所述传感器和所述温室执行设备运行状态的数据，并将数据在系统人机交互界面显示给用户。用户可以在系统人机交互界面点击所述温室执行设备的开关、停止等图形按钮来手工控制所述温室执行设备的运行。用户操作的命令通过控制器数字输入模块传输到控制器，经过简单程序运算后由控制器的数字输出模块对温室执行设备控制电路进行输出控制，从而实现温室执行设备按用户的操作命令执行动作。自动控制模式是用户在所述人机界面触摸屏或云平台电脑浏览器端、移动设备小程序端进行环境控制参数设置，控制器将采集到的环境因子数据与设置参数和模型进行对比，通过现有技术模糊控制算法对温室执行设备发出相应的操作命令，执行设备执行相应的动作从而实现温室内环境的自动调控。温室监控系统实时数据采集与执行设备运转控制之间自动循环，控制器算法流程图如2所示。

所述温室执行设备包括以下至少一种设备：温室天窗、侧窗、环流风扇、湿帘风机、湿帘水泵、外遮阳系统、内遮阴系统、内保温系统、水肥灌溉设备、补光灯、二氧化碳发生器、电加热系统、卷膜器。如图3为温室执行设备按类别区别的主电路，交流接触器的主触头，实现电机的正反转、停止以及补光灯等开关设备的启停控制。

所述传感器包括以下至少一种传感器：空气温湿度传感器、土壤温湿度传感器、二氧化碳浓度传感器、光照度传感器、大气压传感器、ph传感器、土壤盐份传感器、土壤电导率传感器以及室外气象站。其中各类传感器可采用传输电流信号4-20ma，支持rs485通讯及无线通信方式，支持modbus通讯协议的传感器。此外，可采用有线方式进行传感器组网连接或采用基于zigbee技术的无线组网对传感器数据进行采集传输。

所述人机界面触摸屏为温室现地端控制的人机交互设备，可采用与上述控制器配套相适的各系列触摸屏，采用相应的组态软件进行人机交互界面组态，实现用户权限分级管理、温室环境因子的显示及执行设备控制的人机交互界面，主要包括温室环境参数的文字、柱状图、实时曲线图、历史曲线图等方式的显示，各执行设备的手动控制、自动控制界面等。

所述物联网网关可采用上海速控云智能科技有限公司的suk-box物联网云盒子。所述物联网网关完成所述控制器与所述云平台的远程通信，其一端通过网线与所述控制器、所述人机界面触摸屏连接，另一端通过网线、wifi或4g模块接入internet互联网连接所述云平台。

所述温室监控系统具有云平台界面组态，该云平台界面组态为完成物联网网关的硬件连接后，上传控制器变量到云平台，在远程电脑浏览器端登陆云平台完成温室监控系统的云端控制界面组态。云端组态界面主要包括用户权限分级管理、温室环境参数的文字、柱状图、实时曲线图、历史曲线图等方式的显示，远程视频监控界面、各执行设备的手动控制、自动控制界面、设备报警监控界面等。用户无论身处何地，只要有网络打开电脑浏览器、手机微信小程序、公众号即可实现对温室环境数据、视频监控画面查看和温室执行设备远程手动、自动控制。

所述视频监控系统可采用海康威视系列网络摄像机和海康威视萤石云服务。安装于温室内、外的网络摄像机可通过网线、wifi、4g连接到internet网络，通过购买海康威视的萤石云服务获得视频监控直播地址，将直播地址关联设置到温室监控系统云平台。用户在云平台访问时即可实时看到温室执行设备工作状况、农作物生长状态、农业生产现场的视频监控画面。

本实用新型针对温室环境系统的非线性、延时性、动态变化、多变量耦合的特点，采用plc控制器实现了温室的空气温湿度、土壤温湿度、光照度、二氧化碳浓度、大气压等环境因子的实时监测、智能统计分析和温室执行设备的现地、远程的手动、自动控制以及远程实时视频监控。

本实用新型基于plc自动控制技术、组态技术和物联网技术开发出简单易用和自动化监控水平较高的温室智能监控系统。系统控制精度高、稳定性好，简单易用不仅能够提高农作物的生产效率和温室的自动化程度，而且能够节省大量的人力。

本实用新型的所述传感器网络根据温室规模大小、和不同用户的农业生产需求，可采用有线或基于zigbee的无线传感网络，可接入多种传感监控设备，快速实施，满足个性化需求。

本实用新型现地端控制采用触摸屏人机交互界面对所述控制器发出操作指令，从而实现温室现场执行设备的手动、自动启停控制、参数修改和运行状态监视，在远程控制断网无信号等特殊情况下，现地端温室控制仍然能保持正常工作。

本实用新型的远程控制功能是将所述控制器通过所述物联网网关连接到所述云平台，实现控制系统与移动终端、pc电脑端的无缝对接，用户可以在全球任意有一个互联网的地方随时随地进行远程手动或自动监测和控制温室，大幅度降低人力成本投入的同时，可避免人为操作错误，实现精准的农事作业，有效提高生产效率。

本实用新型人机交互系统采用组态技术，绘制图形界面，一目了然，操控简单快捷。系统界面绘制生产现场环境及设备，实时展现采集的数据，并可显示报警信息。用户可直接在图形界面操作控制温室执行设备。

本实用新型的温室监控系统，不仅可以实现现地、远程温室的环境、设备的监控，还可以通过安装在温室内的视频监控系统实时对温室设备、植物生长状态、工人生产等情况进行视频监控。