CN102929316A - 一种温湿度和光照度测控系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种温湿度和光照度测控系统,特别涉及一种用于农作物大棚中的温度、湿度和光照度的测量和控制。它包含多个检测控制点和一个主控制器并通过公共的电力线供电和通信。它提供一种在田间环境下安装便捷并且安全的测控系统,实现对田间农作物大棚小环境参数检测与控制的集中管理。

Description

一种温湿度和光照度测控系统

（一）技术领域： 

本发明涉及温湿度和光照度的检测控制, 特别涉及一种用于农作物大棚中的温湿度和光照度测量和控制, 它包含多个检测控制点和一个主控制器并通过公共的电力线供电和通信。

 

（二）背景技术： 

　温度、湿度、光照度是农作物生长的重要参数, 一切绿色植物必须在阳光下才能进行光合作用,植物体重量的增加与光照强度密切相关。根据植物对光需求程度的不同,要想农业作物顺利完成生长发育,就必需有一定的物质能量基础积累及适合作物生长的外部环境,而气象因素中的温度、湿度、光照度等因素就成了农业生产所必需的气候条件,也是影响农业生产的最活跃因素。不同的农作物在不同的生长阶段对于温度、湿度、光照度有不同的要求,在设施农业中的对这些参数的检测越来越得到广泛的重视。

设施栽培技术主要是指利用普通的塑料大棚或温室大棚来生产蔬菜、水果等农作物的技术。目前设施农业大棚环境检测控制, 传统的方法是用温度表、毛发湿度表、双金属式测量计等进行测量,有许多甚至仅凭人的经验用目测方法检测,它通过人对光照的感觉、观测植物的生长情况等手段，进行评估,对不符合温度、湿度、光照度要求的环境进行通风、去湿、降温、采光等工作。由于目测误差大,有的采用手持测量设备进行定时或不定时测量,, 但是一个要求田间昼夜连续测温测光测湿的问题, 采用人工测量就有诸多不便,就要构成一个智能测控系统,但它由于需要通信线其布线安装就很复杂,不便于田间操作。

 

（三）发明内容：

温度、湿度、光照度是工业农业生产不可缺少的因素，目前市场上出现的自动检测控制用的各种检测仪器, 对环境参数检测大都是单点测量，因此温湿度、光照度信息传递过程容易产生误差，不利于根据温度、湿度、光照度变化做出控制决定，特别是对田间农作物大棚小环境参数的检测与控制, 传统均采用人工测试方法甚至有许多是采用人工凭经验目测,既费时又费力、效率又低，且测试的误差大，精度达不到要求，随机性大, 少数在田间安装测控系统,还须特别注重设备的使用安全和安装方便。本发明提供一种能够实时了解所处环境质量信息的测控系统，包括温度、湿度、光照度的检测控制，使人们能够及时获知信息并做出相应的调整。

本发明涉及一种温湿度和光照度测控系统,它包含多个检测控制点和一个主控制器,用于田间农作物大棚的小气候管理,每一个农作物大棚都作为一个检测控制点都有一个检测控制装置,用于检测大棚内温度、湿度和光照度并产生控制信号, 其特征是各检测控制装置均由蓄电池供电,并通过电力网对蓄电池充电,采用蓄电池供电是考虑其检测控制装置及其线路对人不构成安全威胁。用于控制温度、湿度和光照度的通风、加温、喷水和照明的执行装置则由电力网供电,系统是通过公共的电力线供电和通信,并由一个空气开关作为总开关接通或关断电力网供电电路, 用于保护执行装置和系统的安全。主控制器和各检测控制装置采用电力网周波上的特征值作为同步信号, 这里采用周波过零信号作为其特征值,连续地对该特征值进行判定、计数,并将计数值作为同步时间基准,各检测控制装置在所述计数值所表示的预置同步时间里通信,以使该预置同步时间间隔可达1小时或2小时或更长时间,并不影响系统使用常规时间基准,当人工根据农作物大棚内外气候特点和农作物生长状况需要进行干预控制时,它是将该控制信号存储,然后在通信时间里发送,由于通信时间很短不影响电力网供电。实践证明用所述计数值作为同步时间基准没有累积误差,具有永久的同步性和很好的稳定性,由于电力网频率低周期固定检测电力网周波上的特征值只需在确定的电力网周波特征值附近,例如电力网周波过零点,就滤除了大多数干扰,对于大多数环境即使误判也可在后面检测到的特征值后,根据电力网周期自我获得纠正。如果采用常规时间基准由于其时基电路误差, 不到数十秒就会产生不同步而运行错乱。系统主控制器和各检测控制装置均采用2路电子开关,其中一路用于接通或关断单片机的异步通信口经通信接口电路与电力网的连接, 另一路电子开关用于接通或关断电力网对执行装置和蓄电池充电的供电电路,但主控制器无须执行装置和蓄电池,它是用于在预置的系统通信时间开始前,各检测控制装置先关断执行装置的电路,然后由主控制器关断各检测控制装置的电力网供电电路, 之后由主控制器和各检测控制装置接通通信用电子开关,上述是由预置同步时间安排,在通信时间结束后先关断通信用电子开关,然后由主控制器和各检测控制装置接通电力网供电电路,所述各电子开关接通或关断动作是以电力网周波的过零时间为基准,同时该电子开关带有过压过流保护, 单片机通信接口电路是通过光电隔离与电子开关相接。   

由于接通空气开关时会产生机械触点抖动,因此主控制器须在接通空气开关后接通电力网电子开关,系统才开始对电力网周波上的特征值计数。

本系统采用单片机作为控制核心，并使用温湿度传感器和光照度传感器，将传感器输出经数据处理后的数字量送单片机处理,并由单片机按各参数预置的上下限值, 送出通风、加温、喷水和照明设备的启停控制指令,实现了环境温度，湿度，光照度三个参数数据的检测、运算、存储和显示控制等功能。同时主控制器还可以与PC机进行通信。

本系统由下列模块构成:

主控制器, 由单片机、周波检测、电子开关、通信开关、通信接口电路、存储器、键盘显示器和电源构成,用于向检测控制装置发送地址信号并接收检测到的数据和向检测控制装置发出控制指令。

检测控制装置, 由单片机、周波检测、电子开关、通信开关、通信接口电路、执行装置、温湿度光照度测量和电源构成,用于检测控制、接收地址信号并向控制器发送检测数据。

 

（四）附图说明：

图1是一种温湿度和光照度测控系统的系统构成示意图。

 

（五）具体实施方式： 

本实施例硬件均以51系列单片机为核心，用于周波检测的电路对周波过零信号检测。该系列单片机自带异步通信口，为了增加通信距离在通信接口电路中接SN75176芯片使之转换成485总线,同时为了实现总线与单片机系统的隔离，在51系列单片机的异步通信口与SN75176之间也采用光耦TIL117隔离。同时主控制器1还可以通过RS485总线与PC机进行通信。

其中主控制器1, 由电子开关01、电源02、单片机03、键盘显示器04、存储器05、周波检测06、通信接口电路07和通信开关08构成,其中通信开关08是通信用的电子开关, 单片机采用AT89C52。主控制器1用于向检测控制装置发送地址信号并接收检测到的数据和向检测控制装置发出控制指令。

检测控制装置2, 由电子开关11、电源12、单片机13、温湿度光照度测量14、执行装置15、周波检测16、通信接口电路17和通信开关18构成, 其中通信开关08是通信用的电子开关, 单片机13采用AT89C4051, 温湿度光照度测量14中采用SHT10数字式集成温湿度传感器、光照度传感器TSL2561这类传感器都是数字量输出,均可与单片机P1口相接,接口简单, TSL2561具有数字式输出端口和标准I2C总线接口,SHT10为两线串行接口。检测控制装置2用于接收地址信号并向控制器发送检测数据,并用于农作物大棚的小气候控制。

Claims (2)

1.本发明涉及一种温湿度和光照度测控系统,它包含多个检测控制点和一个主控制器,用于田间农作物大棚的小气候管理,每一个农作物大棚都作为一个检测控制点都有一个检测控制装置,用于检测大棚内温度、湿度和光照度并产生控制信号, 其特征是各检测控制装置均由蓄电池供电,并通过电力网对蓄电池充电,用于控制温度、湿度和光照度的通风、加温、喷水和照明的执行装置则由电力网供电,系统是通过公共的电力线供电和通信,主控制器和各检测控制装置采用电力网周波上的特征值作为同步信号, 这里采用周波过零信号作为其特征值,连续地对该特征值进行判定、计数,并将计数值作为同步时间基准,各检测控制装置在所述计数值所表示的预置同步时间里通信,以使该预置同步时间间隔可达1小时或2小时或更长时间,并不影响系统使用常规时间基准,当人工根据农作物大棚内外气候特点和农作物生长状况需要进行干预控制时,它是将该控制信号存储,然后在通信时间里发送,由于通信时间很短不影响电力网供电,系统主控制器和各检测控制装置均采用2路电子开关,其中一路用于接通或关断单片机的异步通信口经通信接口电路与电力网的连接, 另一路电子开关用于接通或关断电力网对执行装置和蓄电池充电的供电电路,但主控制器无须执行装置和蓄电池,它是用于在预置的系统通信时间开始前,各检测控制装置先关断执行装置的电路,然后由主控制器关断各检测控制装置的电力网供电电路, 之后由主控制器和各检测控制装置接通通信用电子开关,上述是由预置同步时间安排,在通信时间结束后先关断通信用电子开关,然后由主控制器和各检测控制装置接通电力网供电电路,所述各电子开关接通或关断动作是以电力网周波的过零时间为基准,同时该电子开关带有过压过流保护, 单片机通信接口电路是通过光电隔离与电子开关相接。

2.根据权利要求1所述的一种温湿度和光照度测控系统,其特征在于它包括:

主控制器, 由单片机、周波检测、电子开关、通信开关、通信接口电路、存储器、键盘显示器和电源构成,用于向检测控制装置发送地址信号并接收检测到的数据和向检测控制装置发出控制指令;

检测控制装置, 由单片机、周波检测、电子开关、通信开关、通信接口电路、执行装置、温湿度光照度测量和电源构成,用于检测控制、接收地址信号并向控制器发送检测数据。

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