[实用新型]一种基于FPGA和无线射频RF的温室智能控制装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及温室环境智能控制，为一种基于FPGA和无线射频RF的温室智能控制装置。

背景技术

现有技术中，温室环境控制装置多数采用可编程控制器PLC和单片机等控制单元，通过有线方式连接，实现温室环境参数采集与控制。大型温室要实现智能控制，需实时采集温室室内外的环境参数，所以在温室室内外合理布置各种传感器，实时采集相应环境参数，为实现智能控制提供控制依据。通过控制单元控制各种输出设备，如遮阳网、天窗等，实现对温室环境的智能控制。

在大型温室中需使用很多传感器以及外围执行机构，如果各种输入设备和输出设备，均采用有线方式连接，那么在温室室内和室外，需要使用大量的连接线，给温室环境智能控制的设备安装带来很大的不便，并且提高了温室环境监控的成本，以及设备后期维护与位置调整带来不便。传统控制单元采用PLC和单片机较多，由于其IO接口有限，已不适合现代大型多栋温室环境智能控制。

发明内容

本实用新型要解决的问题是：现有温室环境控制系统接线复杂，不易维护，不能满足大型多栋温室环境智能控制。

本实用新型的技术方案为：一种基于FPGA和无线射频RF的温室智能控制装置，包括室外FPGA控制器、室内FPGA控制器、温室环境控制执行机构、上位机监控系统和温室环境控制柜，室外FPGA控制器连接温室室外环境参数检测传感器，室内FPGA控制器连接温室室内环境参数监控传感器以及温室环境控制柜；其中室外FPGA控制器和室内FPGA控制器分别通过RF无线射频模块连接上位机监控系统，上位机监控系统和温室环境控制柜之间数据连接，温室环境控制执行机构通过执行机构驱动电路与室内FPGA控制器、上位机监控系统和温室环境控制柜中的至少一种连接。

所述温室室外环境参数检测传感器包括温度传感器、湿度传感器、太阳总辐射传感器、风速传感器和风向传感器，各传感器的信号经A/D模数转换器，通过有线或无线方式输出至室外FPGA控制器，各传感器检测范围分别为：温度传感器0～80℃，湿度传感器0～100％，太阳总辐射传感器0～2000W/m²，风速传感器0～30m/s，风向传感器0～360°，正北向为0°。

所述温室室内环境参数监控传感器包括温度传感器、湿度传感器、光照度传感器和土壤湿度传感器，所述各传感器位于温室内，通过RF无线射频模块连接室内FPGA控制器，各传感器检测范围分别为：温度传感器0～80℃，湿度传感器0～100％，光照度传感器0～60000Lux，土壤湿度传感器0～100％。

室外FPGA控制器、室内FPGA控制器与上位机监控系统连接的RF无线射频模块天线增益倍数为14DB，室内FPGA控制器与温室室内环境参数监控传感器连接的RF无线射频模块天线增益倍数为5DB。

所述温室环境控制执行机构包括：外遮阳网开电机、外遮阳网关电机、内遮阳网开电机、内遮阳网关电机、天窗开电机、天窗关电机、滴灌设备、通风设备、增温设备和喷淋设备。

本实用新型创造的有益效果是：

(1)无线数据传输方式：本实用新型改善传统温室环境控制方式，温室环境参数数据传输采用无线方式，为大型多栋温室环境智能控制设备安装带来便利，节约温室环境监控设备成本，为设备维护与位置调整带来便利。

(2)温室环境控制模式：本实用新型温室环境控制装置具有三种控制模式：智能控制模式、远程手动控制模式和现场手动控制模式；室内FPGA控制器根据实时采集的各传感器数值，调用预先编写的智能控制模式程序，自动控制调节执行机构的动作状态，从而实现温室环境自调节功能；温室管理人员可通过上位机监控系统，实现远程手动控制执行机构的动作状态；温室管理人员也可以通过温室环境控制柜手动控制执行机构。

(3)上位机监控系统：在上位机监控系统中，可实时显示各温室中环境参数，可分别设置各传感器信号采集频率，并将采集的各传感器数值保存到数据库中，以便后期的查询与分析使用。

(4)采用FPGA控制器：本实用新型采用FPGA控制器，具有IO接口丰富、运行速度快以及内部程序可并行运行等优点。

本实用新型特别适用于大型多栋温室环境智能控制以及温室离监控室较远的场合。

附图说明

图1为本实用新型温室环境智能控制装置整体结构示意图。

图2为本实用新型温室室外环境参数检测部分结构示意图。

图3为本实用新型温室室内环境参数监控部分结构示意图。

图4为本实用新型上位机监控系统结构示意图。