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温室大棚控制系统设计

目录

第一节自动控制系统概述3

一、控制系统组成3

二、控制系统原理6

第二节环境监测系统设计9

一、温度监测9

二、湿度监测12

三、光照监测14

四、气体监测17

第三节控制系统硬件设计19

一、控制器选择19

二、执行器设计22

三、传感器选型26

第四节控制系统软件设计28

一、软件开发平台28

二、控制策略编程31

三、系统测试与优化34

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第一节自动控制系统概述

一、控制系统组成

在温室大棚的自动控制系统中，控制系统的组成是确保系统稳定

高效运行的关键。控制系统通常由多个子系统和组件构成，涵盖从传

感器和执行机构到控制器和用户界面等各个方面。

（一）传感器

传感器是温室大棚控制系统的基础组件，用于实时监测环境参数。

这些传感器的作用是收集各种环境数据并将其转化为电子信号，以便

系统能够进行相应的控制。

1、温度传感器：用于测量温室内部的温度，以确保植物生长在最

佳的温度范围内。常见的温度传感器包括热电偶和RTD（电阻温度探

测器）。

2、湿度传感器：监测空气中的湿度水平，帮助控制系统维持适宜

的湿度条件。湿度传感器可以是电容式或电阻式的。

3、光照传感器：测量光照强度，确保植物能获得适量的光照。光

照传感器常见的类型包括光电池和光敏电阻。

4、CO2传感器：监测二氧化碳浓度，以确保植物在光合作用所需

的CO2水平下生长。CO2传感器通常使用红外技术进行测量。

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（二）控制器

控制器是整个系统的大脑，负责接收传感器的数据，并根据设定

的控制策略发出指令，以调节温室内的环境条件。控制器的选择对系

统的性能和稳定性有着重要影响。

1、可编程逻辑控制器（PLC）：PLC是工业自动化中广泛使用的

控制器，具备高度的灵活性和稳定性，适用于复杂的控制任务。它能

够处理来自不同传感器的数据，并根据预定的逻辑控制输出。

2、嵌入式控制器：用于较小规模或特定任务的控制，通常集成了

微处理器或微控制器。嵌入式控制器能够处理简单的控制任务，如单

一环境参数的调节。

3、智能控制系统：采用人工智能算法进行优化控制，能够自适应

调整控制策略，提高系统的智能化水平。例如，基于机器学习的预测

控制系统可以根据历史数据优化控制策略。

（三）执行机构

执行机构是控制系统中的行动者，用于实现控制器发出的指令。

它们将电信号转化为物理动作，从而调节温室内的环境条件。

1、风扇：用于调节空气流通，控制温度和湿度。风扇的工作模式

可以根据温度传感器的数据进行自动调节，以确保空气的均匀流动。

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