陈 冰

（漯河职业技术学院，河南 漯河 462000）

1 智能温室电气工程现状及问题

我国的智能温室普及程度较低，但是需求量是非常大的，目前还处于极速发展的阶段。智能温室涵盖的电子技术、通讯技术、传感技术和网络技术等多种电气工程还都需要进一步改进。智能温室与现代农业种植技术的结合还有待相关政策的支持，相关的农业生产和销售链也需要得到保障。最近一些年，我国的智能温室技术主要是依靠国外，自主开发的部分比较少，在很大程度上依靠进口。一方面我们国家在开发和研究上的投入显然还是不够，只有政府进一步加大对智能温室的资金投入才能使我国的现代化农业早日赶上世界先进水平；另一方面温室构建标准的模糊，这就导致了市场的混乱以及各样农产品的质量难以得到保障，再者智能温室在监控软件高昂的价格也令一部分农民望而却步。

2 智能温室控制系统的设计与实现

现代化的智能温室的控制系统由两部分组成，一部分是对于气候的调节，将温室内的温度湿度等调节到能够适宜农作物生长的气候，从而实现反季节作物的种植可能；另一个就是对于营养液的监控，监控并调节作物在生长的时候土壤里的各种微生物、矿物质和各种养分。在气候调节环节，监控系统对温室内部的温度、湿度、二氧化碳含量以及光照甚至是风速都要进行监控和调节，这是一个非常复杂的系统，而且还需要根据种植的作物的不同来设定不同的监控标准，通过控制这些外部因素来绘制全面地生长曲线，从而达到全面监控作物生长的目的。在营养液调节环节，该套系统需要对土壤中的各种微生物及矿物质进行检测，通过实时动态的监控来调节作物的生长土壤各种必需元素的含量，为作物提供源源不断的养分，使其能够正常茁壮地成长，从而确保作物的产量和质量。

2.1 上位机的设计与实现

上位机是整个控制系统最为关键的部分，它以计算机为核心建立起了包括各类测量值的动态曲线，把握着整个种植环节的，同时还对有可能出现的危机提出预警。在上位机设计的时候，需要将所有的信息综合过来，利用计算机技术进行汇总，将各个时段的测量值绘制出相应的生长曲线，根据不同的作物进行相应的计算机分析，进而完整地了解和把握作物整个生长过程。在作物的生长遇到有可能出现病状或是其他状况的时候，该套系统也应根据之前所统计的信息做出相应的预警，就像天气预报一样，这就需要相关的专业人士对这些经济作物进行分析和研究，再将其用计算机语言阐述出来，用上位机系统实现。最后就是在设计的时候还应该将系统所传输的数据信息进行储存，这样就方便维修人员进行维修；如果可以的话我还建议建立起一个信息共享平台，将这些作物的种植信息共享道该平台上，方便其他人进行学习，进而促进整个智能温室的发展和完善。图1就完整地阐述了上位机的主要功能。

图1 上位机功能示意图

2.2 下位机系统

下位机就是上位机命令的实现，它相对于上位机来讲是一个相对独立的系统，功能就是接受并处理上位机的信息，按照命令进行相应的操作。上位机将收集的信息进行综合性的处理，然后将命令传输给下位机，下位机再根据此命令进行一些相应的动作，它可以是将温度调高、或是打开二氧化碳控制阀等具体的指令。在概念上，上位机和下位机是服务与被服务的关系。一般来说下位机还要不停地读取相关设备上的状态信息，然后把这些信息上传到上位机中，从而让上位机再次进行分析得出最优的解决方案。简言之如此，但是万变不离其宗，下位机的设计仍然需要一些编程上的处理。在设计下位机系统的时候，操作人员也应该能够手动地对相关条件进行手动的调节，从而避免因为系统错误而造成的大规模损失。在上位机向下位机传达命令的时候，下位机系统应该能够严格按照指令执行，进而实现整个温室的全面监控。这些科学数据的处理都需要经过精密的计算，下位机系统的设计同样需要相关的计算机和电气专业人士进行设计和处理。手动控制系统的设计示意图如图2所示：

图2 下位机手动控制示意图

2.3 通信通道的设计

通讯通道在设计的时候主要还是要保证稳定便捷，一定要确保信息能够及时、畅通地进行上下传达。我建议使用RS485接口进行通信管道的连接，因为这种管道采用的是双接口，具有非常强的抗干扰和远距离传输的优势，是目前较为可靠的传输通道之一。上位机和下位机的通讯是至关重要的，在两种通信方式相互转换的过程中，信息的稳定是至关重要的，这种双接口的通信方式能够保证转换的过程中尽量少地出现未知错误，这就在恒大程度上减少了信息在传输过程中的变形，保证了信息传输的稳定和传输效率。

2.4 信号采集电路的设计

信号采集电路主要是一些传感器的测量，该电路在设计的时候尽量保证传感器能够真实有效地将事实信息传送给上位机即可。信号采集电路所收集的信号主要是一些传感器传来的模拟信号，该电路的示意图如图3所示，电路在工作的时候主要是在规定的时刻接受相应的电压，并在输出端保持该电压从而实现信息的传输。在进行采样的时候，一定要注意保证采样状态和保持状态一致，这样才能够实现信息的正确传输。在进行模拟信号传输时，可以借用目前国内一直研究的使用磷化铟作为采样开关，同时使用低速的传统ADC作为数据转换的中间介质，这样就可以实现高宽带、高位数和高采样率的精准模拟，开关一旦断开传感器就会及时停止收集数据，整个跟踪过程就会立刻停止，它也就能够保持在开关断开的瞬间的信号的瞬时值。为了保证传感器能够高效精确地将信息上传，应该尽可能地采用数字式的传感器，这是目前较为先进的传感器，能够保证各种信息相互之间不受影响，从而保证信息的准确性，同时电路也应该设计为并联电路，这样做的目的也是保证数据的顺利传输，彼此之间不受影响。

图3 信号采集电路示意图

2.5 执行部分的设计

智能温室的执行部分主要是天窗和遮阳窗帘开关的角度，以及各种通风机等控制湿度和温度的大型设备。这些设备在设计和安装的时候尽量保证位置合理，工作过程稳定即可，值得注意的是二氧化碳的开放阀在安装的时候一定要注意其密闭性，喷淋设备隔一段时间也需要进行相应的维护。营养液的释放阀一定要确保用量准确，一旦出现土壤中某种元素的含量超标，一定要及时去关停这些阀门。另外，在进行相关设备安装的时候也一定要注意安全措施，因为大型的风扇和二氧化碳控制室以及一些相关元素的投放都有可能对操作人员造成一定的安全威胁，所以这些大型的电机设备上在使用的时候一定要注意安全，严格要求工作人员遵守相关的规章制度，按照规范进行生产，确保安全第一。

3 结语

综上所述，智能温室是提升农业事业的有效手段，其打破季节、时间和环境各项的客观因素制约，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。其技术不断完善推动农业事业的不断进步。