一种农业种植温室大棚智能调节系统

文献发布时间：2023-06-19 11:52:33

技术领域

本发明属于温室大棚自动化控制技术领域，具体涉及一种农业种植温室大棚智能调节系统。

背景技术

温室是一种可以改变农作物，特别是改变大棚蔬菜生长环境，为农作物生长创造更好条件、避免外界四季气温变化和恶劣气候对其影响的场所。随着经济和社会的快速发展，各种大棚温室种植和栽培蔬菜的需求量在逐步上升和不断增加。温室控制系统是近年来逐步发展起来的一种资源节约型、环境友好型的高效农业管理技术，它是建立在普通日光温室的基础上，结合集成传感技术、自动化控制技术、通讯技术、控制技术等高科技手段发展起来的，通过搭建温室智能化控制平台，实现对大棚温室中湿度、温度、二氧化碳的浓度等环境因子的自动监测和控制。本世纪末，我国农业科技专家在吸收国家高新科技农业技术的基础上，对温室里的大棚蔬菜的温度、湿度、二氧化碳浓度等进行研究。

但是，现阶段的温度大棚智能调节方向的研究，仅仅在于对温室大棚内的各项参数进行反馈调节，根据相应农业种植的方向设置相应的参考标准数据，当温室大棚内的相关实时数据偏离参考标准数据时，触发自动化控制调节机制，从而让温室大棚对应的实时数据回归参考标准数据；但是，温室大棚内部环境是适用于农业种植的，对于实现自动化控制调节的各个硬件设施是不友好的，并且温室大棚内部的各个硬件设施长时间保持动作，如果硬件设施出现故障，则会严重破坏上述的自动化控制调节机制。

发明内容

本发明目的在于提供一种农业种植温室大棚智能调节系统，用于解决上述现有技术中存在的技术问题，如：现阶段的温度大棚智能调节方向的研究，仅仅在于对温室大棚内的各项参数进行反馈调节，根据相应农业种植的方向设置相应的参考标准数据，当温室大棚内的相关实时数据偏离参考标准数据时，触发自动化控制调节机制，从而让温室大棚对应的实时数据回归参考标准数据；但是，温室大棚内部环境是适用于农业种植的，对于实现自动化控制调节的各个硬件设施是不友好的，并且温室大棚内部的各个硬件设施长时间保持动作，如果硬件设施出现故障，则会严重破坏上述的自动化控制调节机制。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种农业种植温室大棚智能调节系统，包括空气温度检测装置、空气湿度检测装置、二氧化碳检测装置、土壤养分检测装置、光照检测装置、主控制装置、数据存储装置、温度调节装置、湿度调节装置、二氧化碳调节装置、养分调节装置、光照调节装置、异常报警装置、无线通信装置和智能监控终端；所述主控制装置分别与所述空气温度检测装置、空气湿度检测装置、二氧化碳检测装置、土壤养分检测装置、光照检测装置、数据存储装置、温度调节装置、湿度调节装置、二氧化碳调节装置、养分调节装置、光照调节装置、异常报警装置、无线通信装置连接；所述主控制装置通过所述无线通信装置与所述智能监控终端网络连接；

所述空气温度检测装置用于检测温室大棚内的实时空气温度数据；

所述空气湿度检测装置用于检测温室大棚内的实时空气湿度数据；

所述二氧化碳检测装置用于检测温室大棚内的实时二氧化碳浓度数据；

所述土壤养分检测装置用于检测温室大棚内的实时土壤养分数据；

所述光照检测装置用于检测温室大棚内的实时光照强度数据；

所述数据存储装置中存储有温室大棚在正常情况下的标准空气温度数据、标准空气湿度数据、标准二氧化碳浓度数据、标准土壤养分数据、标准光照强度数据；

所述主控制装置将所述实时空气温度数据与所述标准空气温度数据进行对比判断，分别生成空气温度数据匹配、空气温度可调节异常、空气温度不可调节异常三种状态；

当状态为空气温度数据匹配时，主控制装置不启动温度调节装置；

当状态为空气温度可调节异常时，主控制装置启动温度调节装置，对温室大棚内的空气温度进行反馈调节；

当状态为空气温度不可调节异常时，主控制装置启动异常报警装置，进行空气温度异常报警；

所述主控制装置将所述实时空气湿度数据与所述标准空气湿度数据进行对比判断，分别生成空气湿度数据匹配、空气湿度可调节异常、空气湿度不可调节异常三种状态；

当状态为空气湿度数据匹配时，主控制装置不启动湿度调节装置；

当状态为空气湿度可调节异常时，主控制装置启动湿度调节装置，对温室大棚内的空气湿度进行反馈调节；

当状态为空气湿度不可调节异常时，主控制装置启动异常报警装置，进行空气湿度异常报警；

所述主控制装置将所述实时二氧化碳浓度数据与所述标准二氧化碳浓度数据进行对比判断，分别生成二氧化碳浓度数据匹配、二氧化碳浓度可调节异常、二氧化碳浓度不可调节异常三种状态；

当状态为二氧化碳浓度数据匹配时，主控制装置不启动二氧化碳调节装置；

当状态为二氧化碳浓度可调节异常时，主控制装置启动二氧化碳调节装置，对温室大棚内的二氧化碳浓度进行反馈调节；

当状态为二氧化碳浓度不可调节异常时，主控制装置启动异常报警装置，进行二氧化碳浓度异常报警；

所述主控制装置将所述实时土壤养分数据与所述标准土壤养分数据进行对比判断，分别生成土壤养分数据匹配、土壤养分可调节异常、土壤养分不可调节异常三种状态；

当状态为土壤养分数据匹配时，主控制装置不启动养分调节装置；

当状态为土壤养分可调节异常时，主控制装置启动养分调节装置，对温室大棚内的土壤养分进行反馈调节；

当状态为土壤养分不可调节异常时，主控制装置启动异常报警装置，进行土壤养分异常报警；

所述主控制装置将所述实时光照强度数据与所述标准光照强度数据进行对比判断，分别生成光照强度数据匹配、光照强度可调节异常、光照强度不可调节异常三种状态；

当状态为光照强度数据匹配时，主控制装置不启动光照调节装置；

当状态为光照强度可调节异常时，主控制装置启动光照调节装置，对温室大棚内的光照强度进行反馈调节；

当状态为光照强度不可调节异常时，主控制装置启动异常报警装置，进行光照强度异常报警。

进一步的，还包括计时装置，所述计时装置与所述主控制装置连接，所述计时装置用于记录所述温度调节装置、湿度调节装置、二氧化碳调节装置、养分调节装置、光照调节装置的实际启动时间，分别记为实时温度调节时间、实时湿度调节时间、实时二氧化碳调节时间、实时养分调节时间、实时光照调节时间；

所述数据存储装置中存储有温度调节装置对空气温度可调节异常进行反馈调节所需的标准启动时间，记为标准温度调节时间；还存储有湿度调节装置对空气湿度可调节异常进行反馈调节所需的标准启动时间，记为标准湿度调节时间；还存储有二氧化碳调节装置对二氧化碳浓度可调节异常进行反馈调节所需的标准启动时间，记为标准二氧化碳调节时间；还存储有养分调节装置对土壤养分可调节异常进行反馈调节所需的标准启动时间，记为标准养分调节时间；还存储有光照调节装置对光照强度可调节异常进行反馈调节所需的标准启动时间，记为标准光照调节时间；

当所述实时温度调节时间达到所述标准温度调节时间时，若空气温度的状态是空气温度数据匹配，则空气温度的反馈调节正常，否则，则空气温度的反馈调节故障；

当所述实时湿度调节时间达到所述标准湿度调节时间时，若空气湿度的状态是空气湿度数据匹配，则空气湿度的反馈调节正常，否则，则空气湿度的反馈调节故障；

当所述实时二氧化碳调节时间达到所述标准二氧化碳调节时间时，若二氧化碳浓度的状态是二氧化碳浓度数据匹配，则二氧化碳浓度的反馈调节正常，否则，则二氧化碳浓的反馈调节故障；

当所述实时养分调节时间达到所述标准养分调节时间时，若土壤养分的状态是土壤养分数据匹配，则土壤养分的反馈调节正常，否则，则土壤养分的反馈调节故障；

当所述实时光照度调节时间达到所述标准光照调节时间时，若光照强度的状态是光照强度数据匹配，则光照强度的反馈调节正常，否则，则光照强度的反馈调节故障。

进一步的，还包括温度输出检测装置、温度输入检测装置、温度调节输出检测装置、温度调节输入检测装置；温度输出检测装置、温度输入检测装置、温度调节输出检测装置、温度调节输入检测装置分别与所述主控制器连接；

所述温度输出检测装置用于检测空气温度检测装置的输出端是否存在温度输出信号；

所述温度输入检测装置用于检测主控制器的输入端是否存在温度输入信号；

所述温度调节输出检测装置用于检测主控制器的输出端是否存在温度调节输出信号；

所述温度调节输入检测装置用于检测温度调节装置的输入端是否存在温度调节输入信号；

当空气温度的反馈调节故障时；

若温度输出检测装置检测到空气温度检测装置的输出端不存在温度输出信号，则判定空气温度检测装置故障；

若温度输出检测装置检测到空气温度检测装置的输出端存在温度输出信号，温度输入检测装置检测到主控制器的输入端不存在温度输入信号，则判定空气温度检测装置与主控制器之间的连接线路故障；

若温度输出检测装置检测到空气温度检测装置的输出端存在温度输出信号，温度输入检测装置检测到主控制器的输入端存在温度输入信号，所述温度调节输出检测装置检测到主控制器的输出端不存在温度调节输出信号，则判定主控制器出现故障；

若温度输出检测装置检测到空气温度检测装置的输出端存在温度输出信号，温度输入检测装置检测到主控制器的输入端存在温度输入信号，所述温度调节输出检测装置检测到主控制器的输出端存在温度调节输出信号，温度调节输入检测装置检测到温度调节装置的输入端不存在温度调节输入信号，则判定主控制器与温度调节装置之间的连接线路故障；

若温度输出检测装置检测到空气温度检测装置的输出端存在温度输出信号，温度输入检测装置检测到主控制器的输入端存在温度输入信号，所述温度调节输出检测装置检测到主控制器的输出端存在温度调节输出信号，温度调节输入检测装置检测到温度调节装置的输入端存在温度调节输入信号，则判定温度调节装置故障。

进一步的，还包括湿度输出检测装置、湿度输入检测装置、湿度调节输出检测装置、湿度调节输入检测装置；湿度输出检测装置、湿度输入检测装置、湿度调节输出检测装置、湿度调节输入检测装置分别与所述主控制器连接；

所述湿度输出检测装置用于检测空气湿度检测装置的输出端是否存在湿度输出信号；

所述湿度输入检测装置用于检测主控制器的输入端是否存在湿度输入信号；

所述湿度调节输出检测装置用于检测主控制器的输出端是否存在湿度调节输出信号；

所述湿度调节输入检测装置用于检测湿度调节装置的输入端是否存在湿度调节输入信号；

当空气湿度的反馈调节故障时；

若湿度输出检测装置检测到空气湿度检测装置的输出端不存在湿度输出信号，则判定空气湿度检测装置故障；

若湿度输出检测装置检测到空气湿度检测装置的输出端存在湿度输出信号，湿度输入检测装置检测到主控制器的输入端不存在湿度输入信号，则判定空气湿度检测装置与主控制器之间的连接线路故障；

若湿度输出检测装置检测到空气湿度检测装置的输出端存在湿度输出信号，湿度输入检测装置检测到主控制器的输入端存在湿度输入信号，所述湿度调节输出检测装置检测到主控制器的输出端不存在湿度调节输出信号，则判定主控制器出现故障；

若湿度输出检测装置检测到空气湿度检测装置的输出端存在湿度输出信号，湿度输入检测装置检测到主控制器的输入端存在湿度输入信号，所述湿度调节输出检测装置检测到主控制器的输出端存在湿度调节输出信号，湿度调节输入检测装置检测到湿度调节装置的输入端不存在湿度调节输入信号，则判定主控制器与湿度调节装置之间的连接线路故障；

若湿度输出检测装置检测到空气湿度检测装置的输出端存在湿度输出信号，湿度输入检测装置检测到主控制器的输入端存在湿度输入信号，所述湿度调节输出检测装置检测到主控制器的输出端存在湿度调节输出信号，湿度调节输入检测装置检测到湿度调节装置的输入端存在湿度调节输入信号，则判定湿度调节装置故障。

进一步的，还包括二氧化碳输出检测装置、二氧化碳输入检测装置、二氧化碳调节输出检测装置、二氧化碳调节输入检测装置；二氧化碳输出检测装置、二氧化碳输入检测装置、二氧化碳调节输出检测装置、二氧化碳调节输入检测装置分别与所述主控制器连接；

所述二氧化碳输出检测装置用于检测二氧化碳检测装置的输出端是否存在二氧化碳输出信号；

所述二氧化碳输入检测装置用于检测主控制器的输入端是否存在二氧化碳输入信号；

所述二氧化碳调节输出检测装置用于检测主控制器的输出端是否存在二氧化碳调节输出信号；

所述二氧化碳调节输入检测装置用于检测二氧化碳调节装置的输入端是否存在二氧化碳调节输入信号；

当二氧化碳浓度的反馈调节故障时；

若二氧化碳输出检测装置检测到二氧化碳检测装置的输出端不存在二氧化碳输出信号，则判定二氧化碳检测装置故障；

若二氧化碳输出检测装置检测到二氧化碳检测装置的输出端存在二氧化碳输出信号，二氧化碳输入检测装置检测到主控制器的输入端不存在二氧化碳输入信号，则判定二氧化碳检测装置与主控制器之间的连接线路故障；

若二氧化碳输出检测装置检测到二氧化碳检测装置的输出端存在二氧化碳输出信号，二氧化碳输入检测装置检测到主控制器的输入端存在二氧化碳输入信号，所述二氧化碳调节输出检测装置检测到主控制器的输出端不存在二氧化碳调节输出信号，则判定主控制器出现故障；

若二氧化碳输出检测装置检测到二氧化碳检测装置的输出端存在二氧化碳输出信号，二氧化碳输入检测装置检测到主控制器的输入端存在二氧化碳输入信号，所述二氧化碳调节输出检测装置检测到主控制器的输出端存在二氧化碳调节输出信号，二氧化碳调节输入检测装置检测到二氧化碳调节装置的输入端不存在二氧化碳调节输入信号，则判定主控制器与二氧化碳调节装置之间的连接线路故障；

若二氧化碳输出检测装置检测到二氧化碳检测装置的输出端存在二氧化碳输出信号，二氧化碳输入检测装置检测到主控制器的输入端存在二氧化碳输入信号，所述二氧化碳调节输出检测装置检测到主控制器的输出端存在二氧化碳调节输出信号，二氧化碳调节输入检测装置检测到二氧化碳调节装置的输入端存在二氧化碳调节输入信号，则判定二氧化碳调节装置故障。

进一步的，还包括养分输出检测装置、养分输入检测装置、养分调节输出检测装置、养分调节输入检测装置；养分输出检测装置、养分输入检测装置、养分调节输出检测装置、养分调节输入检测装置分别与所述主控制器连接；

所述养分输出检测装置用于检测土壤养分检测装置的输出端是否存在养分输出信号；

所述养分输入检测装置用于检测主控制器的输入端是否存在养分输入信号；

所述养分调节输出检测装置用于检测主控制器的输出端是否存在养分调节输出信号；

所述养分调节输入检测装置用于检测养分调节装置的输入端是否存在养分调节输入信号；

当土壤养分的反馈调节故障时；

若养分输出检测装置检测到土壤养分检测装置的输出端不存在养分输出信号，则判定土壤养分检测装置故障；

若养分输出检测装置检测到土壤养分检测装置的输出端存在养分输出信号，养分输入检测装置检测到主控制器的输入端不存在养分输入信号，则判定土壤养分检测装置与主控制器之间的连接线路故障；

若养分输出检测装置检测到土壤养分检测装置的输出端存在养分输出信号，养分输入检测装置检测到主控制器的输入端存在养分输入信号，所述养分调节输出检测装置检测到主控制器的输出端不存在养分调节输出信号，则判定主控制器出现故障；

若养分输出检测装置检测到土壤养分检测装置的输出端存在养分输出信号，养分输入检测装置检测到主控制器的输入端存在养分输入信号，所述养分调节输出检测装置检测到主控制器的输出端存在养分调节输出信号，养分调节输入检测装置检测到养分调节装置的输入端不存在养分调节输入信号，则判定主控制器与养分调节装置之间的连接线路故障；

若养分输出检测装置检测到土壤养分检测装置的输出端存在养分输出信号，养分输入检测装置检测到主控制器的输入端存在养分输入信号，所述养分调节输出检测装置检测到主控制器的输出端存在养分调节输出信号，养分调节输入检测装置检测到养分调节装置的输入端存在养分调节输入信号，则判定养分调节装置故障。

进一步的，还包括光照输出检测装置、光照输入检测装置、光照调节输出检测装置、光照调节输入检测装置；光照输出检测装置、光照输入检测装置、光照调节输出检测装置、光照调节输入检测装置分别与所述主控制器连接；

所述光照输出检测装置用于检测光照检测装置的输出端是否存在光照输出信号；

所述光照输入检测装置用于检测主控制器的输入端是否存在光照输入信号；

所述光照调节输出检测装置用于检测主控制器的输出端是否存在光照调节输出信号；

所述光照调节输入检测装置用于检测光照调节装置的输入端是否存在光照调节输入信号；

当光照强度的反馈调节故障时；

若光照输出检测装置检测到光照检测装置的输出端不存在光照输出信号，则判定光照检测装置故障；

若光照输出检测装置检测到光照检测装置的输出端存在光照输出信号，光照输入检测装置检测到主控制器的输入端不存在光照输入信号，则判定光照检测装置与主控制器之间的连接线路故障；

若光照输出检测装置检测到光照检测装置的输出端存在光照输出信号，光照输入检测装置检测到主控制器的输入端存在光照输入信号，所述光照调节输出检测装置检测到主控制器的输出端不存在光照调节输出信号，则判定主控制器出现故障；

若光照输出检测装置检测到光照检测装置的输出端存在光照输出信号，光照输入检测装置检测到主控制器的输入端存在光照输入信号，所述光照调节输出检测装置检测到主控制器的输出端存在光照调节输出信号，光照调节输入检测装置检测到光照调节装置的输入端不存在光照调节输入信号，则判定主控制器与光照调节装置之间的连接线路故障；

若光照输出检测装置检测到光照检测装置的输出端存在光照输出信号，光照输入检测装置检测到主控制器的输入端存在光照输入信号，所述光照调节输出检测装置检测到主控制器的输出端存在光照调节输出信号，光照调节输入检测装置检测到光照调节装置的输入端存在光照调节输入信号，则判定光照调节装置故障。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：

本方案的一个创新点在于，对温室大棚内的空气温度、空气湿度、二氧化碳浓度、土壤养分、光照强度均进行了三种状态分类，根据不同的状态指定相应的智能调节措施，进一步完善了农业种植温室大棚的自动化控制调节机制；并且，设置了计时装置，对各个可调节异常状态的反馈调节进行实践检验，保证了反馈调节的有效进行，避免因为硬件设备故障而让相关种植工作人员误认为反馈调节正常运行，从而造成温室大棚的农业种植事故，引发不必要的经济损失；通过对温室大棚的各个硬件设备的输入输出信号进行严格监控，可进一步快速对硬件设备的故障进行定位。

附图说明

图1是本发明具体实施方式的结构示意图。

图2是本发明具体实施方式的故障定位结构示意图。

具体实施方式

下面结合本发明的附图1-2，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：

如图1所示，一种农业种植温室大棚智能调节系统，包括空气温度检测装置、空气湿度检测装置、二氧化碳检测装置、土壤养分检测装置、光照检测装置、主控制装置、数据存储装置、温度调节装置、湿度调节装置、二氧化碳调节装置、养分调节装置、光照调节装置、异常报警装置、无线通信装置和智能监控终端；所述主控制装置分别与所述空气温度检测装置、空气湿度检测装置、二氧化碳检测装置、土壤养分检测装置、光照检测装置、数据存储装置、温度调节装置、湿度调节装置、二氧化碳调节装置、养分调节装置、光照调节装置、异常报警装置、无线通信装置连接；所述主控制装置通过所述无线通信装置与所述智能监控终端网络连接；