实用型蔬菜温室大棚智能温湿度控制系统的设计和实现
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作者: 吕跟来 苏道春 韩云
摘要：阐述了基于PLC控制和温度、湿度传感器系统控制的工作原理及软、硬件设计。
关键词：温室大棚 温度控制 湿度控制
中图分类号：TP342.3 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）08-0120-01
随着社会市场经济不断的发展，农业呈产业化、规模化发展，反季节蔬菜的需求量也在不断的增长，温室大棚数量也就随之不断增多。温室大棚为反季节蔬菜保障合适的生长环境，在反季节蔬菜的成长中温湿度控制是非常重要技术指标。如何实现合适的温湿度环境，是实现产业化的重要环节。而原来传统的生产方式就是在温室大棚内悬挂温度计，根据人工检测的数值来进行手工操作来调节温室大棚温度，而湿度就是依据人工经验来判断是否需要浇灌，这种依靠人工来实现温室大棚温湿度控制的农作方式，已经不能满足现状农业产业化、规模化生产的需求。针对温室大棚的现状，特别参考农业经营者的经济状况和实际需求，根据不同蔬菜生长期间对温湿度的不同要求，存储在PLC的数据寄存器中，通过湿度、温度传感器对温室大棚进行温湿度，然后对检测进行模数转化与PLC参数比较，根据比较的结果进行相应的执行操作。
1 温度、湿度控制系统基本工作原理
适合作物生长需求的温度、湿度环境是对温室大棚实现智能化控制的关键。为了避免设计的复杂化，增加农业生产者的投资成本，本系统的核心原理是利用传感器，对温室大棚温度、湿度采集检测参数，并对参数进行模数转换，和PLC存储的参数进行比较，由PLC根据比较的结果对执行操作机构发出相应的指令，进行温度、湿度的控制，以达到控制温室大棚温湿度控制的智能化。温度传感器湿度传感器传感变送器模数转换器PLC输出继电器保温被遮阳网天窗侧窗水帘散热片通风机
2 温度、湿度控制系统硬件设计
本系统的核心部件主要有三本部分构成：PLC、温度、湿度数据采集系统、动作执行系统。采用PLC其在农业生产环境运行可靠，对于设计、调试、维修相对简单，更重要的是相对于高科技示范农业设备来说价格低廉，同时有保障了农场的生产需求，大大增强了系统的实用性。
2.1 温度控制系统的设计和实现
在温室大棚的温度控制中主要有保温、加温和降温三种方式，以保证温室大棚始终处于适合作物生长的温度范围，保证作物正常生长。
保温，主要用在夜间较冷的冬季，常常采用的设备就是保温被，对温室大棚进行覆盖，提高温室大棚的气密性进行保温。
加温，主要使用在较冷的冬季，当气温低于作物合适的生长温度时就抑制了作物的生长，为了提高提高作物的产量，保证作物正常的生长，现在大棚主要采用锅炉水暖加散热装置的方式进行加温。
降温，主要应用在光照好的时间段，一般采取的方式是自然通风加覆盖遮阳网，如果自然通风加遮阳网仍不能满足要求时，就要使用通风机辅助通风的方法。
该系统在工作期间，温度传感器对温室大棚的温度实时监测，进行数据信息的采集，当温室大棚的温度超出不利于作物生长适合的温度范围时，与我们设定的参数进行比较，针对具体情况进行判断后，对操作执行机构发出指令，进行相应的处理，及时调整温室大棚内温度以保障温室大棚内的温度始终维持在作物生长的温度段。其硬件主要有温度传感器、传感变送器、模数转换器、PLC、保温被、遮阳网、天窗等构成。
2.2 湿度控制系统的设计和实现
在温室大棚的湿度控制中主要有加湿和去湿两种，以保障温室大棚始终处于合适作物生长的湿度，减少病毒的发生，保证作物的正常生长。
加湿，在高科技示范园中加湿的方法很多，但经济成本一般较高，造成农业生产者的生产成本，现在在小型合作社中常采用的方法是水帘加湿。
去湿，现在去湿的方法基本有两大类，一类就是化学去湿的方法，另一类就是通风去湿的方法，比较经济成本，采用通风去湿的方法较多。
该系统在工作期间，湿度传感器对温室大棚的湿度实时检测，进行数据信息的采集，当温室大棚的湿度不利于作物生长时，采集的数据与我们设定的参数进行比较，针对采集的数据PLC进行判断后，对操作执行机构发出指令，进行相应的处理，及时调整温室大棚内的湿度以保障温室大棚的湿度。其硬件主要有湿度传感器、传感变送器、模数转换器、PLC、水帘、通风机等构成。
3 PLC软件的设计和实现
PLC用梯形图编辑主控程序，我们在GX D eveloper7.0环境下开发，我们采用最传统的梯形图电气符号控制图，简单化、直观化，利于以后的调整，维护。
在现实农业生产中，采用PLC温度、湿度控制系统中，采集数据准确，运行中可靠稳定，其设计和实现的结构清晰，安装简便，操作简单，经济成本低廉，适合中小型规模的生产，同时又能保障温室大棚的优质高产，在不是很发达现行中国农业生产具有较广阔的应用前景。
参考文献
[1]王传艳.PLC应用[M].高等教育出版社，2008.
[2]黄庆彩，程勇.传感器技术与应用[M].国防科技大学出版社，2013.
[3]邹志荣.温室大棚建造与管理新技术[M].西北农林科技大学出版社，2005.
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