基于PLC的智能温室控制系统的设计.doc

基于PLC的智能温室控制系统的设计 第一章 前言 智能温室系统是近年来逐步发展起来的一种资源节约型高效设施农 业技术，它是在普通日光温室的基础上，结合现代化计算机自控技术、 智能传感技术等高科技手段发展起来的。自上世纪90年代以来，我国农 业上程技术人员在吸收发达国家高科技温室生产技术的基础土，对温室 温度、湿度、COZ浓度和光照等环境因子控制技术的研究，研制开发了 我国自己的智能温室控制系统。 1.1研究的背景 1、山东省潍坊市于1995年在潍坊职业学院(原昌潍农校)种植基 地一一潍禾示范农场，创办了我国第一批现代化温室，个部引进以色列 智能温室技术，用于种植“名、优、特”花卉及高经济价值蔬菜，不仅 成为潍坊市集约化设施农业样板，而且成为高新技术的辐射源和全国农 业生产技术、信息的集散地(如寿光蔬菜、青州花卉)，并受到包括吴 仪等在内各级领导的参观。 2、“工厂化农业关键技术研究与示范一现代大型温室标准化栽培技 术体系研究与产业化示范”被列为国家重点科技攻关内容并成功结题。 为了推广温室技术，国家农委强调在每一个地区都要建立温室示范工程。 因此，智能温室环境控制技术有巨大的市场空间。 3、潍坊市重大科技攻关项目“中国兰花品种筛选与组培快繁工厂化 育苗技术研究”(编号:农科攻字(2004)第5一1号)。 4、潍坊职业学院园林工程系的“组培中心”被列为山东省高等职业 院校示范基地，受到省市财政的大力支持。 5、山东省科技攻关项目“名特优花卉工厂化育苗及产业化开发示 范”。 6、潍坊市于2007年在潍坊职业学院南校区投资300万人民币新建 智能日光连栋温室如图l一1所示，温室主体结构框架经招标由山东省青 岛蓝天有限公司承建，并于2007年7月完成。温室控制系统的设计、安 装、调试由本单位独立完成，计划2007年11月工程结束。 1.2研究的意义 1、近两年来，农业作为国家优先发展产业正受到各级政府的高度重 视，增加8亿农民收入是我们国家当前的基本国策，农业现代化是我们 追求的目标，基于计算机和自动化技术的智能温室是农业现代化的一个重要方面。 图1一1新建智能日光连栋温室 2、以色列的园艺温室发展早，其国上面积中的2邝为丘陵和沙漠， 干旱少雨，人均占有淡水资源仅相当于我国的1/8。但农产品出口额达 到全国的5%，从业人员平均月收入1243美元【2]。作为全国蔬菜花卉 的核心地区与潍坊地区相比还有很大的差距，因此，现代化的、高效的 温室工程生产技术需加大力度进行国产化、自行化研究和推广使用。 3、国家“十五”重点科技攻关内容“工厂化农业关键技术研究与示 范”尽管以结题。为了推广温室技术，国家农委强调的在每一个地区都 要建立温室示范工程，但每一个地区的气候条件都不一样，其控制模型 和控制算法都不可能一样，因此，智能温室环境控制技术仍有很多问题 需要解决。 4、1995年潍坊市引进的以色列智能温室其计算机控制系统依靠国外 进口，核心技术掌握于国外，而且实践证明，由于地域、水质、气候乃 至资源的差异，引进的温室控制系统，并不完全适合本地区的情况，引 进的设备没有充分发挥作用，成本高，效益低，难以维护，难以推广。 5、智能温室控制系统的自行设计，其运行工作模式符合潍坊职业学 院的教学和科研要求，摈弃了引进技术的弊端，并大大减少了设计经费， 也为我院教师提供了科研攻关的机会。 6、该智能温室的先进控制模式适合本地区情况的，综合考虑植物生 长和产量、节能、环境控制、经济效益等多方面因素，继续为本地区的 种植业的发展的起到了模范作用。 7、智能温室控制系统将实现对农业生产的准确管理。通过控制器实 时监测温室内空气温度、空气湿度、上壤温度、土壤湿度值，使对作物生长环境监测与普通简单温度、湿度计测量相比，更准确、更可靠。人 们能够通过这些监测手段实时准确地了解情况，完成相关设备调节，避 免了监测误差和监测滞后带来的损失。 8、智能温室将自动化技术引入了农业生产，为农业科研活动提供了 有利的科学手段。通过参数设置及自动数据记录，为农艺工作者完成相 关农艺科学研究，了解不同生产条件对作物的生长、品质影响及生产方 法的改进，都提供了简便、准确的手段。 因此，研究该课题具有深远的理论意义和重大的现实意义。 1.3国内外温室环境控制技术的研究现状 1.3.1国外研究现状 西方发达国家如美国、荷兰、以色列、英国、加拿大、日本等在现 代温室测控技术[起步比较早，都大力发展集约化的温室产业，温室内 的温度、湿度、光照度、c(理浓度、水、‘兀、营养液等实现计算机调控。 1、美国在1949年，借助于工程技术的发展，建成了第一个植物人 工气候室，开展了植物对自然环境的适应性和抗御能力的基础及应用研 究。20世纪60年代，生产型的高级温室开始应用于农业生产【3]。 2、荷兰园