一、大棚自動化控制系統(tǒng)簡介

托普物聯(lián)網(wǎng)大棚自動化控制系統(tǒng)可測量風(fēng)向、風(fēng)速、溫度、濕度、光照、氣壓、雨量、太陽輻射量、太陽紫外線、土壤溫濕度等農(nóng)業(yè)環(huán)境要素，并且根據(jù)溫室植物生長要求，可自動控制開窗、卷膜、風(fēng)機(jī)濕簾、生物補(bǔ)光、灌溉施肥等環(huán)境控制設(shè)備，自動調(diào)控溫室內(nèi)環(huán)境，可以讓環(huán)境達(dá)到適宜植物生長的范圍，為植物生長提供適宜環(huán)境。

二、應(yīng)用領(lǐng)域

托普農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)主要應(yīng)用于農(nóng)業(yè)溫室環(huán)境自動控制、高科技農(nóng)業(yè)示范項目、農(nóng)業(yè)科研教育等領(lǐng)域。

三、系統(tǒng)發(fā)展歷程

1 國外

國外對溫室環(huán)境控制技術(shù)研究較早，始于20世紀(jì)70年代。先是采用模擬式的組合儀表，采集現(xiàn)場信息并進(jìn)行指示、記錄和控制。80年代末出現(xiàn)了分布式控制系統(tǒng)。目前正開發(fā)和研制計算機(jī)數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)的多因子綜合控制系統(tǒng)?，F(xiàn)在世界各國的溫室控制技術(shù)發(fā)展很快，一些國家在實現(xiàn)自動化的基礎(chǔ)上正向著*自動化、無人化的方向發(fā)展。像園藝強(qiáng)國荷蘭，以*的鮮花生產(chǎn)技術(shù)著稱于世，其玻璃溫室全部由計算機(jī)操作。日本研制的蔬菜塑料大棚在播種、間苗、運苗、灌水、噴藥等作業(yè)的自動化和無人化方面都有應(yīng)用。日本利用計算機(jī)控制溫室環(huán)境因素的方法，主要是將各種作物不同生長發(fā)育階段所需要的環(huán)境條件輸入計算機(jī)程序，當(dāng)某一環(huán)境因素發(fā)生改變時，其余因素自動作出相應(yīng)修正或調(diào)整。一般以光照條件為始變因素，溫度、濕度和CO2濃度為隨變因素，使這四個主要環(huán)境因素隨時處于*配合狀態(tài)。美國和荷蘭還利用差溫管理技術(shù)，實現(xiàn)對花卉、果蔬等產(chǎn)品的開花和成熟期進(jìn)行控制，以滿足生產(chǎn)和市場的需要。英國倫敦大學(xué)農(nóng)學(xué)院研制的溫室計算機(jī)遙控技術(shù)，可以觀測50km以外溫室內(nèi)的光、溫、濕、氣和水等環(huán)境狀況，并進(jìn)行遙控。

2 國內(nèi)

我國對于溫室控制技術(shù)的研究較晚，始于20世紀(jì)80年代。我國工程技術(shù)人員在吸收發(fā)達(dá)國家溫室控制技術(shù)的基礎(chǔ)上，才掌握了人工氣候室內(nèi)微機(jī)控制技術(shù)，該技術(shù)僅限于溫度、濕度和CO2濃度等單項環(huán)境因子的控制。之后，我國的溫室控制技術(shù)得到了迅速發(fā)展。20世紀(jì)80年代，我國先后從歐美和日本等發(fā)達(dá)國家引進(jìn)了21.2hm2連棟溫室。由于當(dāng)時只注重引進(jìn)溫室設(shè)備，而忽略了溫室的管理技術(shù)和栽培技術(shù)，且引進(jìn)的溫室能耗過高，致使企業(yè)相繼虧損或停產(chǎn)。90年代初，我國大型溫室跌入了發(fā)展的低谷。“九五”初期，以以色列溫室為代表的北京中以示范農(nóng)場的建立，拉開了我國第二次學(xué)習(xí)和引進(jìn)國外現(xiàn)代溫室技術(shù)的序幕。到90年代中后期，在對國外溫室設(shè)備配置、溫室栽培品種、栽培技術(shù)等各個方面進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上，我國自主開發(fā)了一些研究性質(zhì)的環(huán)境控制系統(tǒng)。1995年，北京農(nóng)業(yè)大學(xué)研制成功了“WJG-1型實驗溫室環(huán)境監(jiān)控計算機(jī)管理系統(tǒng)”，此系統(tǒng)屬于小型分布式數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)。1996年，江蘇理工大學(xué)毛罕平等研制成功了使用工控機(jī)進(jìn)行管理的植物工廠系統(tǒng)。該系統(tǒng)能對溫度、光照、CO2濃度、營養(yǎng)液和施肥等進(jìn)行綜合控制，是目前國產(chǎn)化溫室控制技術(shù)比較典型的研究成果。中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院研制成功了新型智能溫室系統(tǒng)。該系統(tǒng)由大棚本體及通風(fēng)降溫系統(tǒng)、太陽能貯存系統(tǒng)、燃油熱風(fēng)加熱系統(tǒng)、灌溉系統(tǒng)、計算機(jī)環(huán)境參數(shù)測控系統(tǒng)等組成。1997年以來，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)在溫室環(huán)境的自動控制技術(shù)方面也取得了一定的成果。90年代末，河北職業(yè)技術(shù)師范學(xué)院的閏忠文研制了蔬菜大棚，其能夠?qū)?、濕度進(jìn)行實時測量與控制。但由于我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平較低，農(nóng)業(yè)勞動力大量過剩，溫室的一次性投資大，資金短缺以及對操作人員的素質(zhì)要求比較高等因素，限制了溫室控制技術(shù)在溫室系統(tǒng)的擴(kuò)展。

四、技術(shù)特點

1 氣象觀測要素配置

（1）大氣環(huán)境類：環(huán)境溫度，環(huán)境相對濕度，露點溫度，大氣壓力，風(fēng)速，風(fēng)向，降水量，水面蒸發(fā)，葉面濕度，日照時數(shù)，光照度，太陽總輻射、光合有效輻射、紫外線輻射；

（2）土壤參數(shù)類：土壤溫度，土壤濕度，土壤熱通量，土壤水勢，土壤導(dǎo)電率等；

（3）生態(tài)環(huán)境類：CO2等；

2 溫室自動控制器配置

（1）托普的溫室自動控制器功能全面，數(shù)據(jù)測量精度高，zui多可采集幾十項環(huán)境要素的數(shù)據(jù)，具有16路繼電器輸出，可以控制16個點的設(shè)備。核心部件采用高性能32位微處理器為主控CPU，內(nèi)置大容量數(shù)據(jù)存儲器，可連續(xù)存儲2萬條數(shù)據(jù)*丟失。便攜式防震結(jié)構(gòu)，工業(yè)控制標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，適合在惡劣環(huán)境中使用，大屏幕圖形液晶顯示屏，具有漢字及圖形顯示功能，一屏顯示多路環(huán)境數(shù)據(jù)，便于現(xiàn)場直接觀測。繼電器指示燈指示各繼電器的開關(guān)狀態(tài)。

（2）SD卡與U盤數(shù)據(jù)存儲功能：可以使用移動存儲器（U盤或SD卡）完成監(jiān)測數(shù)據(jù)的連續(xù)存儲，存儲時間任意設(shè)定，然后可將U盤或SD卡數(shù)據(jù)直接導(dǎo)入微機(jī)。由于U盤或SD卡存儲容量大，可保證數(shù)據(jù)長時間*存儲，因此系統(tǒng)具有無*存儲特點。

（3）多種通訊接口：具有RS232、RS485、USB、以太網(wǎng)接口等多種通訊接口，既可以實現(xiàn)基于以太網(wǎng)的多機(jī)溫室群組的網(wǎng)絡(luò)控制，又可以直接接入廣域互聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)溫室的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)控制。

五、基本配置
1、具有液晶顯示漢字與圖形顯示功能的溫室自動控制器 【1臺】
2、傳感器: （溫度，濕度，風(fēng)速，風(fēng)向，光照，氣壓，太陽總輻射，雨量，地溫，土壤濕度） 【各1臺】
3、氣象觀測支架 【1套】
4、溫室自動控制軟件 【1套】
5、數(shù)據(jù)通訊及傳感器連接電纜 【1套】
6、溫室控制器不銹鋼防護(hù)箱 【1套】
7、溫室配電柜（選配）
8、GSM/GPRS無線通訊控制器（選配）
9、U盤、SD卡存儲控制器（選配）