温室采用计算机监控系统若干问题的研究
本文分析了目前温室采用计算机监控系统存在的问题，提出要以温室承担的任务来选择计算机监控系统。严格区分以研究作物生产规律为目标的小温室和以生产作物为目标的大温室。对两种温室，选择计算机监控系统的原则和注意事项进行研究，并提出建设性意见。
温室采用计算机进行综合控制，这是农业设施发展的一个方向，也是农作物，花卉栽培向智能化，自动化方向迈进的基础工作。但是，目前温室计算机监控系统普遍存在着利用率低，性价比高，可靠性差，软件大而全，花样多，界面花俏,操作复杂,在参数调节处理上追求理论上深和高，致使简单问题复杂处理；不重视机械、物理知识的应用；不细致了解传感器参数的特征和适用范围，轻视操作机构的机械化、电气化,从而导致控制效果不理想,阻碍温室计算机监控系统推广应用。
笔者认为要克服上述缺陷，就要加强作物栽培工作者和计算机应用工作者的协作，强化系统概念，明确控制对象和控制目标，区分研究作物规律的小温室和生产作物的大温室，以温室承担的任务来设计选配计算机监控系统,只有这样才会使计算机监控系统在温室作物研究和生产中发挥作用。
小温室计算机监控系统设计要则
1.小温室承担的任务和注意事项
小温室主要承担研究作物生产的规律，研究作物各个时期（例如：发芽期、生产期、开花期、结果期）所需的温度、湿度、光照和二氧化碳浓度。通过反复的试验、比较，寻找作物各个生产过程所需最佳的温度、湿度、光照和二氧化碳浓度，为大温室作物生产提供必要控制模式。
因此，小温室各个参量的检测应力求精密和准确，尽可能消除检测的随机误差和系统误差；控制温度升降、湿度高低、光照度大小、二氧化碳浓度高低的装置和操作机构应可靠安全；手动操作应反映灵敏，便于调节适合于研究作物的专家手工操作。
2.小温室计算机监控系统的设计
根据小温室承担的任务，计算机监控系统主要功能是精确地记录作物生产过程各个参数的数据，因此可采用各参数量传感器和接口电路与PC机构成，小温室计算机监控系统如图1。 该系统运行软件主要设计作物在各生产时期四种参数（温度、湿度、二氧化碳浓度、光照）变化的曲线和图表，为分析和总结作物生产规律提供必要的历史数据。
可采用电热取暖器和空调改变温度。采用抽风机和水管喷淋改变湿度，采用遮阳装置和灯光改变光照度。采用二氧化碳发生器和抽风机改变室内二氧化碳浓度。同时，传感器精度尽量选高，注意安装位置、电源波动等外界因素对传感器测量效果的影响，保证四个参数测量数据的可靠性。
图1 小温室计算机监控系统
大温室计算机监控系统设计要则
1.大温室计算机监控系统两大功能
（1）以作物生产规律为控制模型，自适应实现作物生产环境。
大温室是以高产、优质生产作物为目标，因此，如何低成本、智能化、自动化地生产作物是大温室计算机监控系统必须探究的一个问题。以四个参数（温度、湿度、光照、二氧化碳浓度）在作物各个生产期量化指标为具体目标值是计算机监控系统的给定值。温度升降发生器及操作机构，光照度、二氧化碳浓度改变操作机构均接受计算机监控系统的命令。自动按照计算机命令、实现作物生产最优的环境。
（2）收集过程数据，进一步研究作物生产规律
大温室的作物生产和小温室作物生产规律有一定的差别，因此，要做好大温室作物生产各个时期的过程记录，进一步研究作物生产规律，寻找某作物在大温室内优质高产的客观规律是大温室计算机监控系统必须完成的功能之一。
2.大温室计算机监控系统的设计
（1）大温室计算机监控系统的硬件设计
根据大温室计算机监控系统应具备的两大功能（自动控制和数据处理）的要求，其硬件框图如图2所示。在图2中各种传感器信号通过接口电路送入PLC（或工控机），实现整个系统的控制功能（由于PLC抗干扰性能强、更适应于顺序控制和温室环境，因此选用PLC做为控制器更合理。）同时送给PC实行数据处理，对作物各个时期参数进行记录。
PC机和PLC间实现通讯。智能给定发生器是由时钟电路和存贮器构成，其含有对应时间的数据的给定通过PC通讯给PLC，实现温室环境智能变给定的要求。各种驱动机构包括通风机、排风机，驱动喷淋管或滴灌的电磁阀，驱动遮阳装置的电机及发光装置，二氧化碳发生器的电磁阀，电热产生装置及空调装置。各种装置如何协调工作完全取决于作物生产规律的要求。园艺工作者和作物专家从实践总结的经验，例如：各种作物各个时期所需温度、湿度、光照和二氧化碳的图表曲线，就是计算机编程序的依据。
图2 大温室计算机监控系统硬件配置原理框图
（2）大温室计算机监控系统软件编写注意事项
大温室计算机监控系统软件编写可分为两大部分。一部分为控制模块，另一部分为数据处理、记录、图表模块，这部分软件完全可采用小温室计算机控制系统的软件。控制模块软件编写应在充分理解作物生产规律的前提下，并熟悉各驱动机构动作后对参数变化的影响，以达到自适应模拟作物生产最佳环境的目的。
因此，笔者建议在多参数协调控制情况下，尽量采用位式控制，利用回差（作物生产允许情况下）分开上下限进行各驱动机构启、停控制，尽量避免采用PID调节把简单问题复杂化，还达不到应有的控制效果。同时编写软件应与硬件作用配套，有时硬件不到位，再好的软件也仅是形同虚设，这点应引起研究者广泛的注意。
（3）大温室计算机监控系统用电安全注意事项
因为大温室中的环境较为潮湿，计算机监控系统中的驱动机构的用电安全问题，应引起注意。建议采用独立支路，配有漏电保护的断路器或采用1：1隔离变压器。有条件的，传感器工作电源，驱动机构操作电源，尽量使用不高于24V的安全电压。用电系统还应配有绝缘报警装置。只有这样才会保证大温室计算机监控系统用电安全。
结论
温室计算机监控系统是农业作物栽培向智能化、自动化方向发展的基础设施，又是涉及多方面综合知识的应用领域。因此，有必要对其进行研究，本文从小温室和大温室对计算机监控系统要求不同这一前提出发，对小温室和大温室计算机监控系统功能要求进行研究，对设计和选择计算机监控系统和用电安全等方面提出笔者见解，对温室计算机监控系统设计，选型应用有一定使用价值。
（摘编自《电气技术》，原文标题为“温室采用计算机监控系统若干问题的研究”，作者为王琳基、王研兆、王苏潭等。）