孫佳星 孫盛旭 羅 丹

(沈陽工學(xué)院，遼寧 撫順 113122)

在農(nóng)作物種植過程中，農(nóng)作物的生長、質(zhì)量和大棚內(nèi)的環(huán)境緊密聯(lián)系在一起，在溫室大棚內(nèi)使用智能化的環(huán)境溫濕度控制系統(tǒng)是我國農(nóng)業(yè)發(fā)展能夠更上一層樓的重要保障，通過對農(nóng)作物種植環(huán)境的調(diào)節(jié)，能夠使農(nóng)作物達(dá)到優(yōu)質(zhì)、高效、高產(chǎn)的種植目的。如今還有很多的溫室大棚采用人工管理的方式，這種方式存在很多弊端，例如監(jiān)控間隔時間不穩(wěn)定、溫濕度計判定精度低、勞動時間長等，這些弊端直接導(dǎo)致的結(jié)果就是不僅浪費(fèi)人力資源，而且生產(chǎn)產(chǎn)能嚴(yán)重降低，難以達(dá)到理想的種植效果。因此，為了實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化、科學(xué)化的農(nóng)業(yè)種植，必須要著重于發(fā)展自動化的蔬菜大棚，同時這也是實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物質(zhì)量高、效益高、產(chǎn)能高的重要方式。

1 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)大棚自動控制設(shè)計系統(tǒng)功能

農(nóng)業(yè)大棚自動控制系統(tǒng)共分為手動和自動控制兩種工作模式，對溫室大棚中的各項指標(biāo)進(jìn)行檢測，例如溫度、濕度和光照強(qiáng)度。PLC作為主要的控制系統(tǒng)，對大棚內(nèi)傳感器傳送回來的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，從而控制大棚內(nèi)的各種設(shè)備自動操作，維持溫室大棚內(nèi)環(huán)境一直處于農(nóng)作物生長的最優(yōu)階段。當(dāng)溫室大棚內(nèi)處于手動操作模式時，能夠通過人機(jī)交互界面對大棚內(nèi)的各項環(huán)境參數(shù)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，由工作人員操作手動控制開關(guān)調(diào)整大棚內(nèi)的環(huán)境參數(shù)。

2 大棚自動控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計

2.1 系統(tǒng)硬件的組成原理

當(dāng)大棚內(nèi)環(huán)境調(diào)節(jié)處于自動模式時，操作人員能夠利用人機(jī)交互界面設(shè)定環(huán)境參數(shù)要求的上下限值，PLC自動控制大棚內(nèi)環(huán)境調(diào)節(jié)設(shè)備達(dá)到各項參數(shù)的設(shè)定范圍，調(diào)節(jié)溫室大棚內(nèi)的溫度、濕度和光照強(qiáng)度，直至各項參數(shù)處于設(shè)定的上下限范圍內(nèi)為止。當(dāng)大棚內(nèi)環(huán)境調(diào)節(jié)處于手動模式時，工作人員通過人機(jī)交互的界面對大棚內(nèi)的各項參數(shù)指標(biāo)變化進(jìn)行觀察，當(dāng)參數(shù)超出需求范圍之后，調(diào)節(jié)設(shè)備的控制按鈕，對大棚內(nèi)的環(huán)境進(jìn)行調(diào)節(jié)。

2.2 PLC的選用

在溫室大棚中，需要一套完善的自動化溫室控制系統(tǒng)完成所有任務(wù)，該系統(tǒng)是以PLC作為整個核心的控制部分，利用傳感器對溫室大棚內(nèi)的各項環(huán)境參數(shù)進(jìn)行檢測，將測量數(shù)據(jù)傳輸至PLC中，經(jīng)過PLC的處理，對相關(guān)設(shè)備發(fā)出指令。PLC是一種可編程控制器，是一種通用的自動控制設(shè)備，同時也具有一些特殊的優(yōu)點(diǎn)，例如抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高、對環(huán)境要求低和易于更改線路等。PLC能夠抵抗強(qiáng)烈的電磁干擾，PLC的平均無故障時間能夠達(dá)到幾十萬小時，具有很高的穩(wěn)定性，同時對于環(huán)境溫濕度的要求較低，抗震抗沖擊性能好，對于電源電壓的要求也不高，能夠直接與其他裝配設(shè)備進(jìn)行連接，PLC只需要對內(nèi)部梯形圖更改，對外部接線更改要求較少，所以該P(yáng)LC更改線路就比普通電氣線路容易很多。隨著PLC制造技術(shù)的不斷發(fā)展，PLC產(chǎn)品的種類和型號也越來越多，并且和相同種類的產(chǎn)品比較來說價格便宜，也便于調(diào)試和故障查找。

2.3 溫濕度傳感器模塊設(shè)計

DHT11是一種數(shù)字型的溫濕度傳感器，能夠?qū)Σ杉降沫h(huán)境溫濕度數(shù)據(jù)直接以數(shù)字的形式顯示，該傳感器應(yīng)用專業(yè)的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，以保證產(chǎn)品的溫濕度測量精度和穩(wěn)定能力。DHT11溫濕度傳感器采用的是單總線通信，因此只需將PLC的一個I/O端口與DHT11的通信接口連接就能夠?qū)崿F(xiàn)測量數(shù)據(jù)的采集和傳輸，在操作方面更為簡便。DHT11溫濕度傳感器具有很多特性，例如信號傳輸距離長、測量精度高、運(yùn)行速度快、抗干擾能力強(qiáng)、耗電量小和性價比高等，因此在現(xiàn)代的多種環(huán)境測量應(yīng)用中DHT11溫濕度傳感器都是最佳選擇，例如在環(huán)境調(diào)節(jié)器、溫濕度計制造和醫(yī)療等領(lǐng)域都可以進(jìn)行應(yīng)用。

3 結(jié)束語

基于PLC的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)大棚自動控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對大棚內(nèi)相應(yīng)環(huán)境參數(shù)的實(shí)時監(jiān)測與調(diào)節(jié)，為農(nóng)作物提供優(yōu)質(zhì)的生長環(huán)境，不僅僅能夠有效地提高農(nóng)作物的生長質(zhì)量和產(chǎn)能，同時還能夠減少大量的人力工作資源。除此之外，利用人機(jī)交互界面和控制箱就能夠完成所有的手動和自動控制，操作起來也簡單方便，該設(shè)計能夠加速推動我國的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展，有廣泛的發(fā)展前景。