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電子發燒友網>電子資料下載>電子資料>溫室智能方案設計和器件選型資料下載

溫室智能方案設計和器件選型資料下載

2021-04-16 | pdf | 215.99KB | 次下載 | 5積分

資料介紹

??近年來,溫室環境控制在國內外得到了相應的研究和應用。國內現有的智能溫室系統硬件大部分從國外引進,國外的系統是經過多年的發展和完善,在技術上是比較成熟與先進的。但在我國的應用中出現了一些問題,如體積大、能耗大、溫室降溫較差、在我國使用不適應。從經濟效益上看,因其設備投資大,運行費用高,普遍虧損。“林木種苗工廠化生產環境控制設備與自動化控制集成應用研究示范”是我們自主開發的智能溫室監控系統,該系統對于實現農業精細化、自動化生產,提高農業生產的效率與農產品的質量有一定的促進作用。 ??系統硬件相關技術指標要求如下: ??( 1) 對現場空氣溫度濕度,土壤基質溫度濕度,光照強度進行實時的數據采集、數據信號處理、數據分析。數據采集時延< 3min,數據精度達到10 位,根據農作物實際生長情況,溫度控制精度< 3℃,濕度控制精度< 10% RH 。 ??( 2) 建立使用可擴展的主從控制器通信機制,準確通信距離可達1. 2km。 ??( 3) 使用可學習、自適應的控制機制,實現精確控制。 ??( 4) 整套系統可以在0%—100% RH 的濕度范圍內可靠使用10 年以上。 ??( 5) 溫度年漂移量< 0. 1℃ ,濕度年漂移量< 1% RH。 ? ??1 方案設計和器件選型 ? ??1. 1 方案設計 ??根據項目和具體的技術指標需求,下位通信選用RS - 485 通信協議,RS - 485 是雙向、半雙工通信協議,符合真正多點通信網絡要求,并且它規定在一條單總線( 2 線) 上支持32 個驅動器和32 個接收器。有些RS- 485 收發器可修改輸入阻抗以便允許將多達8 倍以上的節點數連接到相同總線。由于性能優異、結構簡單、組網容易,多站互連時可節省信號線,便于高速、遠距離傳送。 ??為保證溫室控制系統可靠性,將系統設計為三級主從控制系統。以ARM 系列單片機為中間主控制器,模塊化下位的數據采集和控制單元以便于系統的擴展。上位服務器直接面向網絡,保存下位采集數據。選用主控器自帶TCP /IP 功能與服務器通信,自帶RS485 通信功能連接下位數據采集與控制單元。具體結構如圖1 所示。 ? ??1. 1.1 采集器功能 ??( 1) 及時可靠地采集溫室現場中溫室溫度、濕度,土壤溫度、濕度,光照強度數據。 ??( 2) 對數據作初步的采集處理以及兩次完全采集存儲。 ??( 3) 接受判別主控制器指令,傳遞數據。 ??1. 1.2 控制器功能 ??( 1) 識別主控制器控制指令。 ??( 2) 執行控制指令。 ??1. 1.3主控制器功能 ??( 1) 測量數據采集和監測 ??通過485 串口與測量終端通信,收集測量終端監測的溫室環境指標。如果終端測量到的數據超出了預設的環境參數指標,由主控制器實現監測報警,提醒觀測人員注意溫室環境超出指標范圍。 ??( 2) 測量數據存儲和傳送 ??把各終端的數據存儲于主控制器的外插的SD 卡中,要求能夠存儲一個月以上的各終端測量數據。也可以通過以太網與任意聯入局域網的PC 機通訊,將存儲數據傳送到PC 機上保存。 ??( 3) 以太網通信 ??主控制器與服務器之間利用以太網通信,選擇的主控制器上需要帶有以太網接口,實現以太網通信,系統具備TCP /IP 協議棧,能夠在TCP 和UDP 協議層上構建應用層網絡通信,HTTP 網頁服務器功能,TFTP、FTP 文件傳輸功能。 ??( 4) 終端控制 ??主控制器控制測量終端的測量特性,設置環境參數采樣間隔,參數指標閾值等。根據檢測數據和控制目標及時的完成控制理論計算。向下位控制器發送控制指令。要求主控制器具備現場操控,和遠程操控兩種操作方式。既可以由現場操作主控制器查看終端測量數據,又可以以主控制器作為WEB 服務器,在服務器提供的網頁中顯示測量數據,并在網頁中加入CGI 功能,用戶可以通過網頁實現遠程控制。 ??1. 1.4 服務器功能 ??( 1) 網絡示范網站服務器,存儲下位采集控制數據煉化完善專家控制系統。 ??( 2) 與各主控制器的網絡通信。 ??1. 2 傳感器選型 ??依據技術指標需求,選取各傳感器件如下所示。 ??( 1) PTS - 2 環境濕度傳感器 ??供電電壓4VDC; 濕度范圍0 ~ 100%; 濕度分辨率0. 1% RH; 輸出范圍1 ~ 4VDC; 準確度± 2% ( T >0℃) ; 穩定性小于1%RH/年工作電壓: ??( 2) 環境、土壤溫度傳感器DS18B20 ??支持“一線總線”接口,測量溫度范圍為- 55°C ~ + 125°C,在- 10 ~ + 85°C 范圍內,精度為± 0. 5°C。 ??DS18B20 的精度誤差為± 2°C。現場溫度直接以“一線總線”的數字方式傳輸,大大提高了系統的抗干擾性。 ??適合于惡劣環境的現場溫度測量,如: 環境控制、設備或過程控制、測溫類產品等。 ??( 3) TDR - 3 型土壤水分傳感器
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