CN104509414A - 一种能量自给型智能温室大棚控制系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种能量自给型智能温室大棚控制系统，其包括由照度仪、温度传感器、空气湿度传感器、土壤湿度传感器、气压传感器和土壤肥料测试仪组成的数据采集单元、中央控制单元以及由太阳能电池板、LED补光系统、地源热泵、水帘、风机、水泵、施肥器组成的功能模块。所述太阳能电池板安装于温室大棚的顶部，且所述太阳能电池板为可折叠结构，其并为中央控制单元和其它功能模块提供电源。本发明还公开了一种能量自给型智能温室大棚控制方法。本发明利用太阳能光伏发电为温室耗电设备提供电能，同时对温室大棚内的温度、湿度、光照及土壤肥料等参数进行在线监控和智能调整，使作物始终处于最佳的生长环境中，以达到高产、高效和节能环保的目的。

Description

一种能量自给型智能温室大棚控制系统及方法
技术领域
本发明涉及一种自动控制技术领域，特别是一种能量自给型智能温室大棚的控制系统及方法。
背景技术
目前，我国温室大棚快速发展的同时也存在极为突出的问题，温室生产能耗居高不下。虽然有不少光伏温室的案例，但大多是简单的将光伏组件安装于温室大棚的顶部，要么采用透明的光伏组件，发电效率不高，要么无法将光伏发电与植物采光有效平衡。此外，我国温室大棚还普遍存在自动化程度低，无法实现在线监测与自我调控的问题，不但无法为植物提供最佳的生产环境，而且浪费能源。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的之一在于提供一种能量自给型智能温室大棚控制系统，其利用太阳能光伏发电为温室耗电设备提供电能，同时对温室大棚内的温度、湿度、光照及土壤肥料等参数进行在线监控和智能调整，使作物始终处于最佳的生长环境中，以达到高产、高效和节能环保的目的。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：
一种能量自给型智能温室大棚控制系统，其包括：
数据采集单元，用于采集温室大棚内的各种参数；
中央控制单元，用于接收所述数据采集单元采集的参数，并将所述参数与相应的设定值进行比较，以控制功能模块的动作；
所述数据采集单元包括在设置于温室大棚内分别用于监测温室大棚内照度参数、温度参数、空气湿度参数、土壤湿度参数、气压参数以及土壤肥料参数的照度仪、温度传感器、空气湿度传感器、土壤湿度传感器、气压传感器和土壤肥料测试仪；
所述功能模块包括用于改变温室大棚内照度参数的太阳能电池板和LED补光系统、分别用于改变温室大棚内土壤湿度参数和土壤肥料参数的水泵和施肥器、用于改变温室大棚内温度参数的地源热泵以及同时改变温室大棚内温度参数和空气湿度参数的水帘、同时改变温室大棚内温度参数和气压参数的风机；
所述太阳能电池板安装于温室大棚的顶部，且所述太阳能电池板为可折叠结构，其并为中央控制单元和其它功能模块提供电源。
本发明的另一目的在于提供一种能量自给型智能温室大棚控制方法，其利用太阳能光伏发电为温室耗电设备提供电能，同时对温室大棚内的温度、湿度、光照及土壤肥料等参数进行在线监控和智能调整，使作物始终处于最佳的生长环境中，以达到高产、高效和节能环保的目的。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：
一种能量自给型智能温室大棚控制方法，其包括以下步骤：
通过照度仪监测温室大棚内的照度参数，当所述照度参数大于照度设定值时，自动将太阳能电池板平铺于温室大棚的顶部，当所述照度参数小于照度设定值时，收折所述太阳能电池板，如果太阳能电池板完全折叠后，所述照度参数仍小于照度设定值，则启动LED补光系统进行补光，直到照度达到设定值；
通过温度传感器监测温室大棚内的温度参数，当所述温度参数小于温度设定值时，启动地源热泵的制热功能；当所述温度参数大于温度设定值时，同时通过空气湿度传感器和气压传感器分别监测温室大棚内的空气湿度参数和气压参数，此时，如果空气湿度参数小于空气湿度设定值，启动水帘对温室大棚进行加湿，如果气压参数小于气压设定值时，则启动风机进行加压，当空气湿度参数和气压参数均达到相应的设定值时，温度参数仍大于温度设定值时，启动地源热泵的制冷功能；
通过土壤湿度传感器监测温室大棚内的土壤湿度参数，当所述土壤湿度参数小于土壤湿度设定值时，启动水泵对土壤进行加湿；
通过土壤肥料测试仪监测温室大棚内的土壤肥料参数，当所述土壤肥料参数小于土壤肥料设定值时，启动施肥器对土壤进行施肥。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：通过对照度的实时监测，来及时调整太阳能电池板的铺设方式，既可最大限度的使用太阳能进行发电，又可保证植物所需光照；对温室大棚的温度、湿度、光照、气压、土壤肥料等参数实行实时监控，并将信号传给中央控制系统，对相关设备实行智能调整，使作物始终处于最佳生长环境；利用太阳能供电，实现能量自给，节能环保。
附图说明
图1是本发明一种能量自给型智能温室大棚控制系统的结构框图；
图2是本发明太阳能板状态控制及LED补光系统控制的逻辑流程图；
图3是本发明地源热泵控制、水帘及风机控制的逻辑流程图；
图4是本发明水泵控制的逻辑流程图；
图5是本发明施肥器的逻辑流程图。
图中：1、照度仪；2、温度传感器；3、空气湿度传感器；4、土壤湿度传感器；5、气压传感器；6、土壤肥料测试仪；7、太阳能电池板；8、LED补光系统；9、风机；10、水帘；11、地源热泵；12、水泵；13、施肥器；100、数据采集单元；200、中央控制单元；300、功能模块。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。
实施例
参照图1所示，本发明的一种能量自己型智能温室大棚系统，包括有：在温室大棚的顶部安装可活动的、可折叠的太阳能电池板7，在温室大棚的内部设若干个温度传感器2、空气湿度传感器3、土壤湿度传感器4、气压传感器5、照度仪1及土壤肥料测试仪6组成的数据采集单元100；还包括中央控制单元200和功能模块300，其中中央控制单元200接收数据采集单元100采集的各种参数数据，然后将这些参数数据与对应的设定值进行比对，如果这些参数数据与对应的设定值不一致时，则中央控制单元200启动相应的功能模块300改变不一致的参数数据，直至二者达到一致或接近一致，从而实现温室大棚的自动调控。
功能模块300具体包括给温室大棚供冷供暖的地源热泵11、给温室大棚降温加湿的水帘10、给温室大棚通风降温的风机9、给温室大棚补光的LED补光系统8、给植物施肥的施肥器13、给土壤加湿的水泵12，此外功能模块300还包括将太阳能电池板7的电能转换为用电设备可用电能的逆变器和储存电能的蓄电池。
参照图2所示，温室大棚的顶部安装有太阳能电池板7，太阳能电池板7是活动的、可以折叠的。当照度仪1反馈给中央控制单元200的照度高于植物所需设定值，通过中央控制单元200自动将太阳能电池板7平铺于温室大棚的顶部；当照度仪1反馈给中央控制单元200的照度低于植物所需设定值，则通过中央控制单元200自动将太阳能电池板7折叠起来。当太阳能电池板7全部折叠起来后，温室大棚内照度仪1反馈给中央控制单元200的照度还是未达到设定值，则通过中央控制单元200启动LED补光系统8，直至照度达到设定值。
参照图3所示，温度传感器2反馈给中央控制单元200的温度低于植物所需设定值，则启动地源热泵11升温；当温度传感器2反馈给中央控制单元200的温度高于设定值，则同时通过空气湿度传感器3和气压传感器5监测空气湿度和气压是否达到植物所需设定值；当温度高于设定值但空气湿度低于设定值，通过中央控制单元200启动水帘10；当温度高于设定值但气压低于设定值，通过中央控制单元200启动风机9；当温度高于设定值，同时空气湿度和气压均小于相应的设定值时，则同时启动水帘10和风机9；当空气湿度和气压都达到设定值，但温度还高于设定值，关闭水帘10和风机9，启动地源热泵11降温，直至温度达到设定值。
参照图4所示，土壤湿度传感器4反馈给中央控制单元200的湿度低于设定值，则通过中央控制单元200启动水泵12。
参照图5所示，土壤肥料测试仪6反馈给中央控制单元200的测试值低于设定值，则通过中央控制单元200启动施肥器13。
太阳能电池板7的调控(指控制太阳能电池板7收折和平铺的动力机构)、LED补光系统8、地源热泵11、风机9、水帘10、水泵12、施肥器13、中央控制单元200等用电设备所需电能全部由太阳能转换所得。
上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (2)

1.一种能量自给型智能温室大棚控制系统，其特征在于，其包括：
数据采集单元(100)，用于采集温室大棚内的各种参数；
中央控制单元(200)，用于接收所述数据采集单元(100)采集的参数，并将所述参数与相应的设定值进行比较，以控制功能模块(300)的动作；
所述数据采集单元(100)包括在设置于温室大棚内分别用于监测温室大棚内照度参数、温度参数、空气湿度参数、土壤湿度参数、气压参数以及土壤肥料参数的照度仪(1)、温度传感器(2)、空气湿度传感器(3)、土壤湿度传感器(4)、气压传感器(5)和土壤肥料测试仪(6)；
所述功能模块(300)包括用于改变温室大棚内照度参数的太阳能电池板(7)和LED补光系统(8)、分别用于改变温室大棚内土壤湿度参数和土壤肥料参数的水泵(12)和施肥器(13)、用于改变温室大棚内温度参数的地源热泵(11)以及同时改变温室大棚内温度参数和空气湿度参数的水帘(10)、同时改变温室大棚内温度参数和气压参数的风机(9)；
所述太阳能电池板(7)安装于温室大棚的顶部，且所述太阳能电池板(7)为可折叠结构，其并为中央控制单元(200)和其它功能模块(300)提供电源。
2.一种能量自给型智能温室大棚控制方法，其特征在于，其包括以下步骤：
通过照度仪(1)监测温室大棚内的照度参数，当所述照度参数大于照度设定值时，自动将太阳能电池板(7)平铺于温室大棚的顶部，当所述照度参数小于照度设定值时，收折所述太阳能电池板(7)，如果太阳能电池板(7)完全折叠后，所述照度参数仍小于照度设定值，则启动LED补光系统(8)进行补光，直到照度达到设定值；
通过温度传感器(2)监测温室大棚内的温度参数，当所述温度参数小于温度设定值时，启动地源热泵(11)的制热功能；当所述温度参数大于温度设定值时，同时通过空气湿度传感器(3)和气压传感器(5)分别监测温室大棚内的空气湿度参数和气压参数，此时，如果空气湿度参数小于空气湿度设定值，启动水帘(10)对温室大棚进行加湿，如果气压参数小于气压设定值时，则启动风机(9)进行加压，当空气湿度参数和气压参数均达到相应的设定值时，温度参数仍大于温度设定值时，启动地源热泵(11)的制冷功能；
通过土壤湿度传感器(4)监测温室大棚内的土壤湿度参数，当所述土壤湿度参数小于土壤湿度设定值时，启动水泵(12)对土壤进行加湿；
通过土壤肥料测试仪(6)监测温室大棚内的土壤肥料参数，当所述土壤肥料参数小于土壤肥料设定值时，启动施肥器(13)对土壤进行施肥。
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