基于太阳能及PLC的农业大棚智能控制系统.pdf

湖 北 农 机 化 2 0 1 9 年 第 5 期17技 术 推 广基 于 太 阳 能 及 PLC 的 农 业 大 棚 智 能 控 制 系 统陈 瑞（ 南 京 易 司 拓 电 力 科 技 股 份 有 限 公 司 ， 江 苏 南 京 210012）： 本 文 探 究 了 自 动 化 智 能 控 制 农 业 大 棚 的 发 展 意义 。 笔 者 首 先 提 出 在 农 业 大 棚 中 通 过 使 用 绿 色 、 可 再 生 的太 阳 能 光 伏 发 电 为 农 业 大 棚 智 能 控 制 系 统 设 备 提 供 工 作电 源 ， 通 过 可 编 程 逻 辑 控 制 器 （ PLC） 实 现 环 境 量 数 据 采 集 、智 能 联 动 控 制 的 功 能 及 基 于 太 阳 能 及 PLC 的 农 业 大 棚 智能 控 制 系 统 ， 提 出 在 后 期 实 现 无 人 值 守 、 远 程 巡 视 监 控 的生 态 平 台 设 计 方 案 。： 太 阳 能 光 伏 、 电 力 电 子 、 PLC、 农 业 大 棚 、 智 能控 制1 系 统 功 能 概 述本 系 统 设 计 的 智 能 控 制 农 业 大 棚 分 为 部 分 ， 最 内 部分 是 家 禽 养 殖 （ 素 食 动 物 ） ， 包 括 给 水 渠 、 给 料 带 、 排 水 沟 ； 最外 部 分 是 蔬 菜 种 植 ， 包 括 进 水 沟 （ 连 通 养 殖 家 禽 的 排 水 沟 ） 。大 棚 内 圈 的 家 禽 的 粪 便 和 污 水 经 排 水 沟 流 入 蔬 菜 的 进 水 沟 ，对 蔬 菜 施 肥 或 灌 溉 ， 回 收 利 用 有 机 肥 料 ； 大 棚 内 圈 的 家 禽 和大 棚 外 圈 的 蔬 菜 可 达 到 生 态 空 气 （ 氧 气 、 二 氧 化 碳 ） 循 环 平衡 ； 大 棚 外 圈 废 弃 的 蔬 菜 菜 叶 、 不 合 格 品 ， 都 可 经 加 工 后 供大 棚 内 圈 的 家 禽 进 行 食 用 ， 实 现 绿 色 、 无 公 害 家 禽 养 殖 。2 太 阳 能 光 伏 供 电 系 统以 往 自 动 化 系 统 供 电 的 方 案 ， 一 种 是 从 居 民 区 用 户 家 中铺 拉 电 力 线 路 到 大 棚 ， 此 法 既 花 费 大 量 人 力 和 物 力 ， 又 存 在 诸多 施 工 难 点 ； 另 一 种 是 使 用 发 电 机 发 电 ， 既 花 费 大 量 柴 油 或 汽油 ， 又 存 在 空 气 污 染 问 题 。本 系 统 综 合 考 虑 大 棚 自 身 的 自 然 优 势 条 件 ， 选 用 绿 色环 保 、 可 持 续 的 太 阳 能 光 伏 发 电 为 自 动 化 系 统 设 备 提 供 工 作电 源 。 系 统 采 用 太 阳 能 光 伏 建 筑 一 体 化 的 太 阳 能 发电 模 式 ， 将 光 伏 组 件 集 成 在 大 棚 房 屋 建 筑 上 ， 光 伏 组 件 可 通过 光 电 变 换 输 出 电 能 ， 同 时 发 挥 遮 风 、 挡 雨 、 隔 热 等 功 能 。太 阳 能 光 伏 产 生 直 流 电 源 ， 经 电 路 变 换 滤波 、 升 降 电 压 输 出 稳 定 直 流 电 源 ， 为 自 动 化 系 统 中温 湿 度 、 风 速 、 水 浸 传 感 器 、 照 明 、 通 风 电 机 、 抽 水 电 机 、 送 料电 机 等 直 流 设 备 提 供 工 作 电 源 ， 也 可 为 蓄 电 池 充 电 ， 供 晚 上或 阴 雨 天 等 无 光 照 的 情 况 下 使 用 。 太 阳 能 光 伏 产 生 直 流 电源 、 蓄 电 池 储 存 直 流 电 源 经 直 流 交 流 的 逆 变 器 进 行 变 换 ，输 出 标 准 、 交 流 电 源 ， 为 自 动 化 系 统 中 交 流设 备 提 供 工 作 电 源 。3 环 境 量 采 集 系 统本 系 统 综 合 考 虑 农 业 大 棚 自 身 的 供 电 系 统 条 件 ， 选 择直 流 电 源 的 温 湿 度 传 感 器 、 风 速 传 感 器 、 可 编 程 逻辑 控 制 器 （ ） 及 模 数 （ ） 采 样 模 块 。农 业 大 棚 内 的 温 湿 度 传 感 器 、 大 棚 外 的 风 速 传 感 器 分别 采 集 大 棚 内 温 湿 度 数 据 、 大 棚 外 风 速 数 据 后 ， 经 内 部 变 送器 （ ） 将 模 拟 信 号 传 输 到 可 编 程 逻 辑 控 制 器 （ ）的 采 样 模 块 ； 可 编 程 逻 辑 控 制 器 （ ） 的 处 理 单 元程 序 处 理 、 储 存 采 样 模 块 模 数 转 换 后 的 数 字 信 号 。农 业 大 棚 排 水 沟 、 给 水 渠 的 水 浸 传 感 器 监 测 水 量 数 据 后 ，经 内 部 变 送 器 将 开 关 量 信 号 传 输 到 可 编 程 逻 辑 控 制 器 （ ）的 输 入 输 出 模 块 ； 可 编 程 逻 辑 控 制 器 （ ） 的 处 理 单 元程 序 处 理 、 储 存 输 入 输 出 模 块 的 开 关 量 状 态 信 号 。4 动 力 智 能 控 制 系 统在 可 编 程 逻 辑 控 制 器 （ ） 的 中 央 处 理 单 元 内写 入 逻 辑 控 制 程 序 ， 通 过 采 样 模 块 、 输 入 输 出 模 块 实 现系 统 智 能 监 测 与 控 制 。当 温 湿 度 传 感 器 反 馈 的 温 度 值 异 常 时 ， 输 出 控 制信 号 ， 通 过 中 间 继 电 器 联 动 风 机 进 行 通 风 降 温 或 加 热 升 温 ；当 温 湿 度 传 感 器 反 馈 的 湿 度 值 大 于 或 小 于 阈 值 ， 输 出控 制 信 号 ， 通 过 中 间 继 电 器 联 动 风 机 通 风 除 湿 或 喷 雾 加 湿 ；当 风 速 传 感 器 反 馈 的 风 速 值 大 于 阈 值 ， 输 出 控 制 信 号 ，经 中 间 继 电 器 联 动 户 外 报 警 器 进 行 声 光 报 警 ， 提 醒 关 好 门 窗 。当 排 水 沟 水 浸 传 感 器 反 馈 的 水 量 值 大 于 阈 值 ， 输出 控 制 信 号 ， 经 中 间 继 电 器 联 动 户 外 报 警 器 进 行 声 光 报 警 ，提 醒 尽 快 清 理 排 水 沟 。 当 给 水 渠 水 浸 传 感 器 反 馈 的 水 量 值显 示 异 常 时 ， 输 出 控 制 信 号 ， 通 过 中 间 继 电 器 联 动 进水 泵 视 具 体 情 况 停 止 给 水 或 者 开 始 给 水 。可 编 程 逻 辑 控 制 器 （ ） 结 合 季 节 变 化 定 时 控 制 播 放器 ， 播 放 美 妙 音 乐 ， 供 农 业 大 棚 内 圈 的 禽 类 动 物 倾 听 ； 也 会定 时 播 放 一 些 昆 虫 或 害 虫 的 天 敌 声 音 ， 驱 赶 害 虫 ， 为 农 业 大棚 外 圈 的 蔬 菜 提 供 无 农 药 、 无 害 虫 的 生 长 空 间 。5 结 束 语基 于 太 阳 能 及 的 农 业 大 棚 智 能 控 制 系 统 ， 能 充 分利 用 绿 色 、 可 再 生 的 太 阳 能 ， 为 大 棚 内 禽 类 、 蔬 菜 提 供 更 科学 、 更 环 保 的 智 能 控 制 自 动 化 系 统 生 长 平 台 。 后 期 可 考 虑在 本 系 统 基 础 上 给 大 棚 内 增 加 监 控 （ 摄 像 头 ） 设 备 ， 实 现 农业 大 棚 内 禽 类 、 蔬 菜 远 程 监 视 、 无 人 值 守 的 生 态 大 棚 平 台 。参 考 文 献 ：1傅 志 刚 .温 室 温 湿 度 自 动 控 制 系 统 J.建 材 技 术 与 应 用 ,2005(8):5-7.（ 收 稿 日 期 ： 2019-01-24）