智能温室控制系统技术

田新英

随着社会经济与科学技术的不断发展，智能温室控制系统逐渐演变为当下农业发展的主要趋势，深刻影响人们日常生产活动。在实践工作中，利用温室的自动控制技术，可为农业生产提供高产出、高品质目标保障，具有较强的价值应用优势，值得深入研究与推广。基于此，本文围绕智能温室控制系统，为其技术应用工作提供几点优化建议，以供相关研究参考。

【关键词】温室环境 自动控制系统 多因素变量

近年来，以自动化技术为代表的智能温室控制系统受到社会公众的高度关注，转变传统温室智能化改造模式显得尤为关键，为农业生产提供准确管理效益。在网络技术、计算机技术等高新技术的快速发展背景下，结合农业生产的温度、光照、湿度、空气相等环境因素，明确农作物生长过程中各个环境因子的影响情况，提升温室控制系统的稳定性能显得尤为关键，便于培养温室智能化、适应性特征。目前，立足于温室智能化改造条件，为满足农作物生长需求，拟定合适的生长环境虚拟化方案，以智能化程度较高的智能温室控制系统为典型代表，也已成为当下农业控制的有效应用举措。

1 明确总体架构设计

目前，我国智能温室面积达到588.4hm2，其中以玻璃温室面积为典型特征，占据世界温室面积的22.5%。在农业生产过程中，智能温室控制系统结合西门子PLC上位机+下位机“人机交互”结构模式，针对室内温度、湿度演变情况，为农作物生长提供系统设定要求，且大多情况下以现场手动控制、远程手动控制、自动控制为组建内容，经由数据初始化—环境因子采集—数值比较分析实施流程，围绕调节温室环境设计方案，形成系统智能控制效应。

以玻璃连栋钢结构温室应用方案为例，温室结构自动控制系统以顶层设置对光照的具体变化情况为主，并结合天窗的辅助程序，达到弥补光照度不足、空气流通、叶面灌溉等实际目的。结合智能温室系统功能要求，该系统的上位机以PC+Kingview 6.55（组态王）控制为主，通过动态监控观察情况，综合分析整个温室的运行状况，并与温度、湿度、光照度等因子相关联，深入调整远程操作状态下的恒定参数，实现上位机单独工作运行状态；此外，该温室下位机系统主要以PLC控制器、传感机构为基本表征，与-48MRPLC扩展模块共同联合，通过扫描特殊功能模块演变信息，比较温室内部的CO2、温湿度、水分源等情况，完成遮阳网、天窗及其相关信号的总线传输工作。该种智能温室控制系统以计算机控制为主，利用传感器测量、外围电路控制辅助工具，自动运转温室环境的智能化控制机构，便于监控温室环境因子变化情况，且具有ZigBee、Internet温室群體环境远程监控系统的监管性能（参照温室内的温湿度要求：当湿度达到50-65%RH时，土壤水分控制恒定为70-90%RH，达到上限值完成温室补水操作）。

2 结合多因素变量分析

在温室环境自动控制系统检测中，多以日照、水分、温湿度、CO2等环境因素考虑对象，立足于温室成本投入、控制效益、系统要求，实现不同影响因素的内外联系。但由于农作生长对温室环境的具体要求并不明确，结合传统PID控制技术所设定的参数要求，对应遮阳系统、通风环境、温控系统、灌溉系统、补光系统等系统关系，构建FIS（模糊推理系统）方案，为温室环境内部的温度、湿度转换提供参考研究对象，可结合数学模型公式（加热—通风模型），如下所示：

（所涉及的参数表示温室的内外湿度、热量情况等），以助于智能控制应用的参数设计内容。

以温室环境控制系统的单片机控制方案为例，该系统经过FELIXC-512系统的演变与转换，由智能传感器、控制设备、前台机组等基本架构为设计要点，通过A/D转换器—ARM控制器等工作流程，以AVR单片机与RS-485总线通信为参考方向，构成多输入、多输出的控制系统（将PLC内部的8000步程序容量扩展至16000步）。在温室系统控制环境下，采用多因素变量模拟控制模型，以4-20mA、-20+20mA的模拟量标准为模块可接受的恒定功率（输出标准电流信号），联合PLC的FROM/TO应用指令，相关采集系统具备远距离传输功效，且长期稳定性能达到“湿度<1%RH/年”、“温度<0.1℃/年”标准，辅助完成室内外环境因子的监测工作。

3 注重系统软件设计

立足于温室环境中的CO2浓度、温湿度、水分、光照情况，不同农作物对温室环境的具体温度指标各不相同，温室PLC控制系统的实际要求也会有所转变。在实践生产中，智能温室系统软件设计主要以PLC编程情况为基本指标，采用GX Developer Version 8.34编程软件，辅助系统控制、数据处理、控制参数等配置结构，结合WEB版本的B/S结构的便利特征，拓展各个远程控制系统的实施监视功能，以FX2N-4AD模拟量输入模块，采集高性能网络节点，便于控制具体温室参数。以RS-485通讯总线远程温室监控状态为例，围绕风机、遮阳网、天窗、灌溉系统，采用WEB版本组态王形态，多以远程控制系统设计为参考对象，选用合适的软件开放工具（PLC可编程控制），提升自动控制系统的可靠性能（采用4-20mA电流信号），具备输出信号线性较强、远距离传输快速等显著特征，且设计成本不高，便于辅助改造温室控制技术。

4 总结

综上所述，智能温室控制系统作为农业生产的有利辅助条件，具备经济效益高、设计成本低廉等特征。在温室环境研究中，自动控制系统结合总体架构设计、多因素变量分析、系统软件设计等方面要点内容，围绕温度、湿度、水分、CO2、光照等环境因子，设计符合农作物生长的温室环境监控系统，并在原有恒温基础上，构建良性生长辅助恒温调节机制，为农业生产提供技术支持。基于智能温室控制系统的实践应用，可结合具体的环境而定，适当应用PLC技术的便利性能，以辅助农业生产所需的温室自动调节作用。

参考文献

[1]覃贵礼，潘泽锴.基于PLC技术的智能温室控制系统研究与开发[J].河池学院学报，2013（02）：108-113.

[2]吴小伟，史志中，钟志堂，武文娟，张璐，丁莉，崔军.国内温室环境在线控制系统的研究进展[J].农机化研究，2013（04）：1-7+18.

[3]齐铁，王志国.基于无线通信技术的智能温室远程控制系统研究[J].赤峰学院学报（自然科学版），2015（20）：39-40.

作者单位

石家庄理工职业学院 河北省石家庄市 050228