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1、第八章第八章 温室配电设备温室配电设备及控制系统及控制系统第三节第三节 执行机构子系统的控制执行机构子系统的控制执行机构可分为两大类：执行机构可分为两大类：一类是一类是正反转运行电机正反转运行电机，如开窗、拉幕等；，如开窗、拉幕等；另一类是另一类是开关控制设备开关控制设备，如风机、水泵等。，如风机、水泵等。每类设备又根据不同控制方法：每类设备又根据不同控制方法：手动控制手动控制 自动控制自动控制按按温度温度的自动控制的自动控制按按时间时间控制的自动控制控制的自动控制与计算机连接与计算机连接的综合环境因子控制的综合环境因子控制 一、正反转设备控制原理一、正反转设备控制原理(一一)手动控制手动控制
2、 手动控制是由温室工作人员根据温室中手动控制是由温室工作人员根据温室中的温湿度及温室外的气象条件人为地控制的温湿度及温室外的气象条件人为地控制温室窗户和遮阳幕的开启和关闭。这种方温室窗户和遮阳幕的开启和关闭。这种方式控制简单、经济，但是费劳动力且控制式控制简单、经济，但是费劳动力且控制不精确。不精确。一、正反转设备控制原理一、正反转设备控制原理(二二)温度自动控制温度自动控制利用利用温度控制仪温度控制仪来自动控制窗户的开启或关闭。来自动控制窗户的开启或关闭。通过温室内温度传感器将温度传输到温控仪，并显通过温室内温度传感器将温度传输到温控仪，并显示出来。当温室内温度高于温控仪设定的上限温示出来。
3、当温室内温度高于温控仪设定的上限温度值时，温控仪发出指令控制电动机开窗。当温度值时，温控仪发出指令控制电动机开窗。当温室内温度下降到温控仪设定温度下限位时，温控室内温度下降到温控仪设定温度下限位时，温控仪发出指令控制电动机关窗。仪发出指令控制电动机关窗。(三三)时间控制时间控制以时间为基础的自动控制主要用于以时间为基础的自动控制主要用于拉幕拉幕系系统。统。一般将一天分为一般将一天分为4个时间段，个时间段，7:0010:00收拢收拢 10:0016:00展开展开 16:0019:00幕收拢幕收拢 19:00次日上午次日上午7:00幕展开幕展开 一、正反转设备控制原理一、正反转设备控制原理(四四)
4、计算机控制计算机控制 这种控制系统中窗户可以开在不同的开度水平，这种控制系统中窗户可以开在不同的开度水平，如果把窗户完全开度水平设为如果把窗户完全开度水平设为10，则可以根据不，则可以根据不同的温度、湿度、风速、风向和降雨条件控制窗同的温度、湿度、风速、风向和降雨条件控制窗户在户在010的开度水平上。的开度水平上。例如在下雨和风速在例如在下雨和风速在30m/s以上时，控制窗户处在以上时，控制窗户处在0开度水平开度水平(即关闭即关闭)；在无雨且室内温度较高时窗；在无雨且室内温度较高时窗户可开在户可开在10开度水平开度水平(完全打开完全打开)。在不同的温度。在不同的温度段可设置不同的开窗程序。段可
5、设置不同的开窗程序。一、正反转设备控制原理一、正反转设备控制原理 二、开关控制设备控制原理二、开关控制设备控制原理 温室中开温室中开/关控制设备有通风机、环流关控制设备有通风机、环流风机、水泵、暖风机、照明等。风机、水泵、暖风机、照明等。（一）手动控制（一）手动控制（二）温度控制（二）温度控制（三）计算机控制（三）计算机控制 二、开关控制设备控制原理二、开关控制设备控制原理（一）手动控制（一）手动控制(二二)温度控制温度控制当温室内温度高于温控仪设定的上限温度值当温室内温度高于温控仪设定的上限温度值时，温控仪发出指令控制风机启动降温。时，温控仪发出指令控制风机启动降温。当温室温度下降到设定温度
6、下限值时，温当温室温度下降到设定温度下限值时，温控仪发出指令控制风机停止。控仪发出指令控制风机停止。二、开关控制设备控制原理二、开关控制设备控制原理(三三)计算机控制计算机控制风机采用计算机控制的子系统控制电路与温控仪控风机采用计算机控制的子系统控制电路与温控仪控制基本相同，只是温控仪的接入制基本相同，只是温控仪的接入/接出端子换成了接出端子换成了计算机自动控制的相应端子。计算机自动控制的相应端子。需要说明的是计算机控制系统控制风机时，往往要需要说明的是计算机控制系统控制风机时，往往要与开窗、湿帘水泵、遮阳等联动控制。与开窗、湿帘水泵、遮阳等联动控制。二、开关控制设备控制原理二、开关控制设备控
7、制原理1在强制通风过程中考虑因素：在强制通风过程中考虑因素：(1)温度温度 如果达到程序设定的温室内或温室外的最如果达到程序设定的温室内或温室外的最低温度条件值，强制通风就会停止，温室外温度低温度条件值，强制通风就会停止，温室外温度过高或过低也会延迟强制通风的运行。过高或过低也会延迟强制通风的运行。(2)湿度湿度 要设置强制通风的湿度条件。如果达到运要设置强制通风的湿度条件。如果达到运行湿度条件时，强制通风运行；当达到满意的湿行湿度条件时，强制通风运行；当达到满意的湿度条件，强制通风就会停止。度条件，强制通风就会停止。(3)时间时间 要设置强制通风运行时间的范围、时间段要设置强制通风运行时间的
8、范围、时间段和时间段的间隔时间。和时间段的间隔时间。(4)降温过程降温过程 在某一降温过程会停止强制通风、在某一降温过程会停止强制通风、(5)雾化过程雾化过程 雾化过程运行会延迟强制通风过程的雾化过程运行会延迟强制通风过程的运行。运行。2特殊通风运行控制原理特殊通风运行控制原理特殊通风是强制将温室内的污浊空气排出温室。影特殊通风是强制将温室内的污浊空气排出温室。影响特殊通风的有以下几个因素。响特殊通风的有以下几个因素。(1)温度温度 当温室内温度达到设定的最低温度条件时，当温室内温度达到设定的最低温度条件时，特殊通风便会停止运行。特殊通风便会停止运行。(2)时间时间 需要设定特殊通风的开始时间
9、和每次运行需要设定特殊通风的开始时间和每次运行的时间长度。的时间长度。(3)降温过程降温过程 降温过程优先于特殊通风，一个降温降温过程优先于特殊通风，一个降温过程运行时会停止或中断特殊通风。过程运行时会停止或中断特殊通风。(4)雾化过程雾化过程 雾化过程的运行会延迟特殊通风的运雾化过程的运行会延迟特殊通风的运行。行。第五节第五节 计算机控制系统计算机控制系统利用各种传感器将与温室环境有关的参数利用各种传感器将与温室环境有关的参数(如如空气温度、湿度、光照等空气温度、湿度、光照等)采集进来并能按采集进来并能按照一定的规则控制温室的各种执行驱动设照一定的规则控制温室的各种执行驱动设备备(如天窗、风
10、机、湿帘等如天窗、风机、湿帘等)以达到人工控以达到人工控制温室环境目的并具有完全自动化和一定制温室环境目的并具有完全自动化和一定智能化的计算机系统。智能化的计算机系统。1.按照控制仪表分类：按照控制仪表分类：数字式控制仪控制系统数字式控制仪控制系统单片机或可编程控制器控制系统单片机或可编程控制器控制系统计算机控制系统计算机控制系统2.按照控制方式按照控制方式单因子控制单因子控制多因子综合控制多因子综合控制3.按功能按功能气候（环境）控制系统气候（环境）控制系统灌溉施肥控制系统灌溉施肥控制系统育苗控制系统育苗控制系统温室计算机控制系统的两种模式温室计算机控制系统的两种模式主机主机终端模式（终端模
11、式（Host-Terminal Mode）服务器服务器客户模式（客户模式（Sever-Client Mode）一、温室控制系统的作用与必要性一、温室控制系统的作用与必要性控制系统基于其控制软件统一协调各系统的正常运控制系统基于其控制软件统一协调各系统的正常运转。其基本作用可归纳为：转。其基本作用可归纳为：(1)实时监测生物和环境特征；实时监测生物和环境特征；(2)自动利用知识与推理系统进行决策分析；自动利用知识与推理系统进行决策分析；(3)对环境要素与温室辅助设备进行实时控制和自对环境要素与温室辅助设备进行实时控制和自动控制，如通风与降温等操作；动控制，如通风与降温等操作；(4)是用户实现环境
12、控制策略的有效手段，如制定是用户实现环境控制策略的有效手段，如制定以市场实效为目标的控制方案、以节能为目标的以市场实效为目标的控制方案、以节能为目标的控制方案等。控制方案等。二、温室控制系统的组成二、温室控制系统的组成信息检测系统信息检测系统智能控制单元智能控制单元执行驱动系统执行驱动系统(一一)系统结构系统结构采用智能传感器及控制设备与前台机联结，组成采用智能传感器及控制设备与前台机联结，组成底层基本系统，多个底层系统与主机星形联结。底层基本系统，多个底层系统与主机星形联结。可以修改前台机的参数设定值，以实现对所有各可以修改前台机的参数设定值，以实现对所有各点参数的远程集中监控。点参数的远程
13、集中监控。前台机的核心是单片机，具有底层系统环境参数前台机的核心是单片机，具有底层系统环境参数存储及报警功能，完成参数的检测和控制以及与存储及报警功能，完成参数的检测和控制以及与主机的通讯，用于接受主机发布的命令，并执行主机的通讯，用于接受主机发布的命令，并执行相应的操作。相应的操作。(二二)软件结构软件结构系统软件包括上位机软件和下位机软件，系统软件包括上位机软件和下位机软件，下位机软件固化在程序存储器中。下位机软件固化在程序存储器中。系统软件通常由以下模块组成：系统软件通常由以下模块组成：实时监测模块、智能决策模块、系统参数实时监测模块、智能决策模块、系统参数设定模块、控制参数设定模块、数
14、据处理设定模块、控制参数设定模块、数据处理模块、帮助文件模块和文件管理模块。模块、帮助文件模块和文件管理模块。三、控制系统的主要功能三、控制系统的主要功能1.测量、存储功能测量、存储功能2.数据管理功能数据管理功能3.数据显示、打印功能数据显示、打印功能4.调控功能调控功能5.故障处理功能故障处理功能1测量、存储功能测量、存储功能测量的功能是按操作人员指定或系统默认的测量的功能是按操作人员指定或系统默认的巡检方式，对各种农业设施进行各种环境巡检方式，对各种农业设施进行各种环境参数的检测，参数的检测，所测参数可自动在线存入数所测参数可自动在线存入数据库，全部数据可自动或手动备份。据库，全部数据可
15、自动或手动备份。2数据管理功能数据管理功能 所有在线监测数据和手工键入的数据，按数所有在线监测数据和手工键入的数据，按数据种类存入各种数据库，操作人员可将满据种类存入各种数据库，操作人员可将满足一定约束条件的数据快速检索出来，以足一定约束条件的数据快速检索出来，以表格或其他形式显示并打印出来，可随时表格或其他形式显示并打印出来，可随时对这些数据进行查询、统计、制表和绘制对这些数据进行查询、统计、制表和绘制曲线。曲线。3数据显示、打印功能数据显示、打印功能 所测参数可在投影仪或计算机上实时显示并所测参数可在投影仪或计算机上实时显示并输出各种环境参数动态变化图。输出各种环境参数动态变化图。4调控功
16、能调控功能对系统中需进行控制的设备可在主机上通过对系统中需进行控制的设备可在主机上通过系统设置窗口来设置，实现自动调控；也系统设置窗口来设置，实现自动调控；也可往前台机上进行手动调控。主机上调控可往前台机上进行手动调控。主机上调控程序时，操作入员需通过密码方可进行设程序时，操作入员需通过密码方可进行设置，操作人员发出的调控命令前台机收到置，操作人员发出的调控命令前台机收到后再回传，待操作人员确认后才能正式执后再回传，待操作人员确认后才能正式执行。行。5.故障处理功能故障处理功能分为故障报警和故障诊断两部分功能。分为故障报警和故障诊断两部分功能。当实测任何一个参数超出预设范围时，系统当实测任何一
17、个参数超出预设范围时，系统采用多媒体技术，自动进行声、光报警并采用多媒体技术，自动进行声、光报警并将有关数据存入数据库。将有关数据存入数据库。故障诊断功能可指出故障的位置、性质和解故障诊断功能可指出故障的位置、性质和解决方法，从而有效地加快维修进度。决方法，从而有效地加快维修进度。四、分布式智能化温室计算机控制系统四、分布式智能化温室计算机控制系统把多个基本的控制系统把多个基本的控制系统(如可编程控制器及其配套的如可编程控制器及其配套的控制装置控制装置)通过网络联结起来，由一个计算机作为通过网络联结起来，由一个计算机作为网络服务器，可对有许多温室构成的温室群实现网络服务器，可对有许多温室构成的
18、温室群实现管理和控制的抑制系统。管理和控制的抑制系统。在这种控制系统中，如果控制中心计算机在这种控制系统中，如果控制中心计算机(网络服务网络服务器器)没有启动，网络中各个可编程控制器将根据各没有启动，网络中各个可编程控制器将根据各自的固化内存中的控制程序和得到的数据信息保自的固化内存中的控制程序和得到的数据信息保持各自独立的控制系统的运转。持各自独立的控制系统的运转。五、温室控制系统的发展趋势五、温室控制系统的发展趋势1.数字式智能化传感器技术数字式智能化传感器技术2.嵌入式单片微机系统嵌入式单片微机系统3.信息的无线传输技术信息的无线传输技术4.计算机图像处理及识别技术计算机图像处理及识别技术5.农业专家系统农业专家系统6.Internet网络通讯技术网络通讯技术