电气工程在智能温室中的实现问题研究

【摘要】随着我国科学技术的不断进步，传统的农业生产方式已经不能满足人们生活的需求，电气自动化的不断加深，使其智能温室有效缓解两者之间的主要矛盾，很大程度提升农业生产的效率和产量。智能温室打破季节、温度、阳光、湿度等多方面外界客观因素，为人们提供生活所需的各种农产品。本篇论文就是针对智能温室的电气工程的设计方面做浅要分析.

【关键词】智能温室 电气工程 设计与实现

温室与电气自动化技术相结合形成智能温室，既自动化温室。其以计算机控制为核心，结合各类电动化技术分别由遮阳系统控制阳光照射面积和时间，喷滴灌系统控制湿度，风扇系控制温室温度，移动苗床系统控制栽种面积与密度等多种系统组合。

1 智能温室电气工程现状及问题

1.1 智能温室的现状

我国处于急速发展的阶段，由于改革开放，我国吸收来自外界很多先进的技术，促进我国科学技术的发展，从而促进我国经济产业的发展。我国智能温室电气工程利用当代传感器技术、电子技术、通讯技术、网络技术和采集技术等多种电气工程的先进技术共同构建智能温室的各个系统。智能温室的电气工程与农业种植技术相结合现农业产品连续生产并且高产量高品质的目标。

智能温室为农业产品创建良好的生长环境，避免受到季节、温度、湿度等客观条件限制的同时，也避免多种化学污染。随着自动化的不断深化，农业产品的成本不断降低，从而整体提升农业产品的经济效益；当代技术的加入，智能温室通过信息采集系统反应的全面精确的数据信息，加深对智能温室的控制力度和完善其管理体系。

1.2 智能温室的问题

我国近几年的智能温室技术主要引进国外的先进技术，由于市场的需求，我国对于智能温室的功能正在不断开发和研究中，不断完善智能温室的各项功能。我国目前智能温室存在以下缺点：一是建立温室结构标准体系。现今我国智能温室结构没有明确的国家标准，普遍遵循企业自身制定的标准，其结构往往各个不相同，从而导致农业产品质量、产量没有统一的标准；二是智能温室监控软件的引用。我国目前没有比较适合我国环境的温室监控系统，虽然引进的温室监控软件、设备成本过高，不符合市场经济的盈利原则，还存在不适合我国温室环境和季节气候标准的测定。除此之外，大多数温室监控软件不具备采集温室环境各个因素相互影响之间的信息数据，实际上环境中各个因素之间是相互影响，相互的制约的关系，彼此之间呈现动态的变化趋势，其造就的环境因素作用于温室中的农产品，鼓励人们积极开发研究智能温室的各个功效。

2 智能温室控制系统的设计与实现

智能温室系统的控制系统主要分为气候和营养液监控系统两部分组成。气候监控系统主要是对农作物所处的外界环境进行监控，例如温室中的湿度、温度、CO2含量、光照、风速等多种环境中会影响农作物生长的外界因素进行全面的监控，形成动态的数据图，随时将环境控制在对农作物生长最有利的状态；营养液的控制系统主要根据不同农作物所需的夺中国营养元素的含量控制，为农作物创建良好的生长环境，确保农产品的产量和品质。控制系统的构件由五部分组成：

2.1 上位机的设计与实现

上机位是以计算机为核心创建完善的监控系统，在计算机屏幕上呈现相关的时间以及对应的测量值和其动态曲线图，还要设计报警系统以及各个环结构件的运行状态，使其管理者随时了解温室中相关数据信息，保持温室的最佳状态。对于温室中出现的故障、关键数据信息、报警系统所传输的数据信息，要定时对其进行储存，并且将其打印成纸质的形式，对其进行存档，防止由于外界因素丢失数据，加强温室的控制力度和便于检修人员对数据信息

的调用。设定操作人员的权限，允许其根据农作的不同设定相关参数，并且有权在出现故障时强制停止。

2.2 下位机系统

下位机是接受上位机中所显示的数据信息，并且对其数据信息进行分析处理。下位机相对于上位机是一个相对独立的个体，其操作人员同样可以对温室中的相关数据进行监控和调整。下位机通过多种精密科学数据的处理，并且通过传输机构将分析结果传输给上位机，通过复杂程序的设定，对下位机下达相关指令，下位机严格按照指令行运行，实现温室中全面的监控系统。

2.3 通信通道的设计

通讯通道的设计是以稳定、便捷为主旨，确保各项功能的有效实施和对温室的控制力度。系统中通信通道采取 RS485 接口连接，该接口由于双接口、抗干扰功能和传输距离长的优势能够稳定、便捷传输。RS232 接口其无论是稳定性、传输距离还是快捷方式都不及RS485，这类非平衡的传输方式适用于 PC 机之间的链接，因此上位机和下位机之间的通讯方式根据其通信的方式特点选择不同的通信方式，并且实现两种通信方式之间的相互转换，保证信息之间的稳定、便捷的传输效率。

2.4 信号采集电路的设计

信号采集电路是根据各种传感器对于温室环境的测量和敏感度所获取的信息数据传输给上位机并对温室实施综合性的监控功能，既实现对于温室环境和营养液的监控功能。为了保证数据信息的精确性和高效性，传感器灵敏程度至关重要，同时其采集电路也要具有很强的抗干扰性和简约的特点，既选择数字型传感器则符合以上要求，经常被使用，同时为了保证各个数据信息之间不相互影响，从而设定为并联电路和各种信息的模拟转换器，保证数据信息的顺利传输。

2.5 执行部分的设计

智能温室的电器工程是通过天窗和遮阳帘开、关和角度，的电机来控制温室中农作物的光照面积和程度；通风电机控制其通风状况；加热设备控制温室的温度；喷淋设备控制温室内的湿度；CO2开放阀控制室内 CO2的含量；营养液的施放阀和营养液的配方保证营养液的平衡等各项执行部分为农作物创建良好的生长环境，从而提升农作物的产量和质量。

3 结束语

综上所述，智能温室是提升农业事业的有效手段，其打破季節、时间和环境各项的客观因素，为农作物创建最佳的生长环境。智能温室是由各类电气工程实现对室内的温度、湿度、光照、二氧化碳含量和营养液的释放量和成分配置等功能。其技术的不断完善推动农业事业的不断进步。

参考文献：

[1] 丁欣，孙智卿，郭鹏举 . 基于 ARM 的智能温室控制系统 [J]. 山西农业大学学报 ：自然科学版 ，2010（01）.

[2] 侯建华 . 智能温室远程控制系统的设计与 实 现 — 基 于 LPC2132[J]. 农 机 化 研究 ，2010（12）.

[3] 潘刚 . 温室环境远程智能监控系统的设计与实现 [J]. 微型机与应用 ，2014（07）.

[4] 谢彤 . 基于单片机的温室智能灌溉系统设计与实现 [J]. 安徽农业科学 ，2013（18）.

作者简介：

郭晓红，男，1987年3月2日，助理工程师，工作于和河南省北安建筑工程有限公司