[发明专利]一种食用菌工厂化栽培环境计算机控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种食用菌工厂化栽培环境计算机控制系统，特别是涉及分布式远程集中监控和数字化栽培管理技术，实现对多达100个以上菇房进行各自独立的环境小气候实时监控以及栽培生产管理，以满足食用菌工厂化栽培对菇房环境自动调控和数字化栽培生产管理的要求。 

背景技术

食用菌工厂化栽培在单位土地面积内，利用设施、设备人工调节食用菌的生长环境条件，创造出适宜不同菌类不同发育阶段的环境小气候，进行立体、大规模、高效率、反季节周年栽培，同时保证食用菌的高产量和高质量生产。

然而，目前食用菌工厂化栽培中，环境智能监控及栽培过程自动化和信息化水平偏低，因此食用菌的工厂化栽培仍然难以标准化、规范化，也因此难以扩大生产规模，产量和食用菌的质量未能在工厂化栽培中得到明显的提高，未能充分发挥食用菌工厂化栽培应有的优势和效率。因此食用菌工厂化栽培环境计算机控制系统与数字化栽培管理系统是食用菌工厂化栽培的核心关键技术。

目前食用菌工厂化栽培环境计算机控制系统构建仍然处在探索阶段，计算机控制系统主要不足在于系统架构不合理和功能还偏于简单。目前控制系统常见为两极结构模式：系统的中心上位机和多个下位机相连，监控多个菇房，构成两级计算机分散控制结构。这种系统结构中，下位机一般使用基于单片机的控制板，控制板连接传感器和执行机构等，功能包含控制、信号采集、数据处理、存储、通讯和用户操作设置界面等，这使得下位机控制板电路复杂，从而可靠性降低；另一方面由于单片机本身资源限制，控制板的功能、存储容量和性能被限制，不容易扩展；还有，由于各传感器和执行机构都必须使用星型布线集中到控制板，再由控制板连接到中心上位机，使得系统布线安装也较为复杂，现场安装、硬件端口设置和组态都不易灵活实现。

控制系统还有一种常见结构模式是基于工控机，工控机与传感器和执行器连接通过通用IO板卡相连，该种结构主要缺点是成本偏高，布线也是星型布线集中连接到工控机；当菇房数量增多时，IO板卡需求量相应增大，端口接线也更复杂。这种结构模式中，工控机及其IO板卡也常被PLC及其附属IO模块代替。

单从软件角度，现有食用菌工厂化栽培环境计算机控制系统中，上位机软件系统主要是以本地独立软件的形式，难以远程、多用户共享方式实现监控。部分系统添加Web服务器实现远程访问，但监控系统仍然是独立本地软件，Web服务器主要是提供远程数据共享，从而实现远程报表和数据显示，难以实现远程实时环境监控。

发明内容

 本发明的目的是提供一种食用菌工厂化栽培环境计算机控制系统，能够保证计算机控制系统计算和存储性能，又能提高系统可靠性和简化系统安装布线和远程多用户实时访问监控。并且系统成本降低，设置、维护和扩展升级方便。

本发明采用以下方案实现：一种食用菌工厂化栽培环境计算机控制系统，其特征在于包括：N个控制系统客户端、控制系统服务器、Modbus总线集线器、室外气象站以及设于菇房内的M个Modbus总线接口传感器和执行器；

所述的控制系统客户端经计算机通信网络与所述控制系统服务器连接；

所述控制系统服务器经Modbus总线集线器负责控制所述传感器和室外气象站的数据采集以及执行器的动作，并负责实现控制系统客户端服务请求响应；其中N、M为自然数。

在本发明一实施例中，所述控制系统服务器提供Web接口，客户端软件系统通过网络能远程多用户共享连接服务器的应用模式。

在本发明一实施例中，该系统能通过编辑设置Excel表格文件并导入控制系统服务器，即可完成系统组态设置。

在本发明一实施例中，所述控制系统服务器使用轻量级Web框架，无用户交互图形界面，控制系统客户端程序通过Http协议连接控制系统服务器完成数据实时通信，客户端软件系统实现控制系统用户远程集中监控操作、数据曲线及报表生成及显示。

在本发明一实施例中，该系统能通过增删改设置硬件端口和Modbus总线节点地址信息表格，并导入所述控制系统服务器，即可实现该系统硬件端口的设置。

在本发明一实施例中，所述控制系统服务器还负责实现一控制策略与控制算法的实现以及组态数据的管理。