CN104904693B - 基于物联网的太阳能杀虫装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于物联网的太阳能杀虫装置及其控制方法，该基于物联网的太阳能杀虫装置包括与控制模块连接的太阳能板和与控制模块连接的数据采集模块；数据采集模块包括与控制模块连接的温湿度传感器和电压采集模块。基于物联网的太阳能杀虫装置的控制方法包括采集太阳能板的输出电压和外界环境的环境湿度；接收输出电压和环境湿度，并时刻对输出电压与预先设定电压进行比较：当太阳能板的输出电压低于预先设定电压，开启杀虫灯并对杀虫灯的工作时间进行计时；同时比较工作时间与预先设定工作时长及环境湿度与预先设定湿度：若外界湿度达到预先设定湿度且杀虫灯工作时间未达到预先设定工作时长或杀虫灯工作时间达到预先设定工作时长，关闭杀虫灯。

Description

基于物联网的太阳能杀虫装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及太阳能杀虫灯，具体涉及一种基于物联网的太阳能杀虫装置及其控制方法。

背景技术

杀虫灯是根据昆虫具有趋光性的特点，利用昆虫敏感的特定光谱范围的诱虫光源，诱集昆虫并能有效杀灭昆虫，降低病虫指数，防治虫害和虫媒病害的专用装置。主要用于害虫的杀灭，减少杀虫剂的使用。

目前园区或田间安装的杀虫灯在工作时，普遍是采用人工开启和关闭。由于大部分害虫只在晚间某段时间活动，也即晚间不需要整晚都启动杀虫灯，于是工人会在凌晨去关闭杀虫灯，使得杀虫灯的开启非常的不方便；若夜间出现暴风雨等严重影响杀虫灯正常工作的天气，若工人不及时去关闭杀虫灯，恶劣的环境极易损坏杀虫灯。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的基于物联网的太阳能杀虫装置及其控制方法能够根据太阳能板的电压自动启动杀虫灯，并根据外界湿度或工作时长关闭杀虫灯。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

第一方面提供一种基于物联网的太阳能杀虫装置，其包括控制模块、与控制模块连接的太阳能板、与控制模块连接的数据采集模块和通过无线与所述控制模块进行通信、用于对控制模块上传的数据进行存储的远程服务器；

数据采集模块包括：与控制模块连接，用于对外界温度和湿度进行采集的温湿度传感器；以及分别与太阳能板和控制模块连接，用于对太阳能板上的输出电压进行采集的电压采集模块；

控制模块用于时刻对太阳能板的输出电压和温湿度传感器传递的湿度进行判断：当太阳能板的输出电压低于预先设定电压，开启杀虫灯并对杀虫灯的工作时间进行计时；当杀虫灯工作时间未达到预先设定工作时长且外界湿度达到预先设定湿度，关闭杀虫灯；当杀虫灯工作时间达到预先设定工作时长，关闭杀虫灯。

第二方面提供一种基于物联网的太阳能杀虫装置的控制方法，其包括以下步骤：

采集太阳能板的输出电压和外界环境的环境湿度；

接收输出电压和环境湿度，并时刻对输出电压与预先设定电压进行比较：

当太阳能板的输出电压低于预先设定电压，开启杀虫灯并对杀虫灯的工作时间进行计时；

同时比较工作时间与预先设定工作时长及环境湿度与预先设定湿度：

若外界湿度达到预先设定湿度且杀虫灯工作时间未达到预先设定工作时长，关闭杀虫灯；

若杀虫灯工作时间达到预先设定工作时长，关闭杀虫灯。

本发明的有益效果为；通过对采集的太阳能板的电压进行时刻判断，若是太阳能板电压较低说明外界光照较低，表明已进入夜晚，则启动杀虫灯进行杀虫；在启动杀虫灯的时候，控制模块就会对杀虫灯的工作时长进行计时，若时间达到设定时间则关闭杀虫灯。

采用这种方式进行杀虫灯的启动和关闭，采用物联网技术实现了杀虫灯批量的集中控制，降低了工人的劳动强度；同时用户还可以通过数据采集模块上传的数据对杀虫灯的工作状况进行掌握，对于检测维修故障设施提供了大量的事实依据，减少了设备维护人员的工作量，使得维护人员在办公场所就可以对所有设备进行状态查看，方便了用户的使用，减少了人力成本的支出。

该杀虫灯在启动的同时还能够判断外界湿度是否大于预先设定湿度，若是大于，则关闭杀虫灯，避免了雨水接触工作的高压电网致使高压电网损坏，从而提高了杀虫灯的使用寿命。

通过对杀灭的害虫的统计，可以使用户清楚集虫盒中收纳虫体的情况，以便及时的清理集虫盒；同时用户可以通过对害虫数量的统计了解该片区害虫的情况，调整园区或农田的用药量。

附图说明

图1为基于物联网的太阳能杀虫装置的原理框图。

图2为基于物联网的太阳能杀虫装置的结构示意图。

图3为基于物联网的太阳能杀虫装置的控制方法的流程图。

图4为虫体数量统计的方法一个实施例的流程图。

图5为虫体数量统计的方法另一个实施例的流程图。

其中，1、太阳能板；2、控制箱；3、杀虫灯；4、天线；5、电杆；6、蓄电池；7、箱体。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

参考图1，图1示出了基于物联网的太阳能杀虫装置的原理框图。如图1所示，该基于物联网的太阳能杀虫装置包括控制模块、与控制模块连接的太阳能板、与控制模块连接的数据采集模块和通过无线与控制模块进行通信、用于对控制模块上传的数据进行存储的远程服务器。

其中，数据采集模块包括：与控制模块连接，用于对外界温度和湿度进行采集的温湿度传感器；以及分别与太阳能板和控制模块连接，用于对太阳能板上的输出电压进行采集的电压采集模块。

控制模块用于时刻对太阳能板的输出电压和温湿度传感器传递的湿度进行判断：当太阳能板的输出电压低于预先设定电压，开启杀虫灯并对杀虫灯的工作时间进行计时；当杀虫灯工作时间未达到预先设定工作时长且外界湿度达到预先设定湿度(预先设定湿度为95％RH)，关闭杀虫灯；当杀虫灯工作时间达到预先设定工作时长，关闭杀虫灯。

随着光照的减弱，太阳能板的输出电压就越来越低，当太阳能板的输出电压达到1v左右时就说明已进入黑夜，为了保证一进入黑夜就启动杀虫灯，将上述的预先设定电压设置为1.2V。

由于夜间害虫主要在前半夜活动得比较频繁，为了避免不必要的电能浪费，将预先设定时长设为6h，这样控制模块一旦监控到杀虫灯已工作6个小时，就关闭杀虫灯。

参考图2，图2示出了基于物联网的太阳能杀虫装置的结构示意图。如图2所示，太阳能板1设置在电杆5的顶部，杀虫灯3安装在电杆5的中上部，在杀虫灯3所在段电杆5处安装有控制箱2，控制模块设置在该控制箱2内，在控制箱2的底部开设有一个小孔，与控制模块连接的无线收发模块(可以为GPRS模块)的天线4穿过小孔与远程服务器进行通信。在电杆5的底端侧面的箱体7内设置有与太阳能板1连接的蓄电池6，蓄电池6用于给整个杀虫装置供电。

杀虫灯只能对园区或农田的大部分害虫进行杀灭，为了能够实时掌握该片区害虫的情况，调整园区或农田的用药量。该数据采集模块还包括分别与控制模块和杀虫灯的高压电网连接，用于对杀虫灯的高压电网杀灭的害虫数量进行统计的虫体数量统计模块。

控制模块还包括读取虫体数量统计模块统计的虫体数量，并判断虫体数量是否达到预先设定数量：若虫体数量达到预先设定数量，通知用户更换集虫盒。

在本发明的一个实施例中，该虫体数量统计模块包括高压分压器、电压跟随器和处理器。其中，高压分压器与高压电网连接、用于获取高压电网的电压；电压跟随器与高压分压器连接、用于将电压信号与处理器的阻抗进行匹配。

处理器分别与控制模块和高压分压器连接，用于判断连续采集的三个电压的大小：若中间电压小于与其相邻的两个电压，且大于或等于预先设定阀值，将高压电网的放电次数自动累计一次；依据虫体数量与放电次数间的线性比例，计算得到杀虫灯杀灭害虫的虫体数量。

在进行农田和农业管理时，管理者需要对该片区内的光照、温度、湿度和害虫的活动情况等进行分析，于是在该片区数据采集模块还包括与控制模块连接，用于采集太阳照度的光线传感器。该杀虫装置还包括通过无线收发模块与控制模块进行通信的移动终端。

这样设置之后，控制模块能够将高压电网、外界温度、湿度、光照和太阳能板的电压等信息通过无线收发模块传递给远程服务器和移动终端进行存储，这样用户可以通过远程服务器和移动终端实时掌握该片区所有杀虫灯的工作情况。

采用本发明的杀虫灯，用户可以实时监测、统计各运行监测网点的杀虫灯数据信息，提高了数据获取的便捷性、实时性。将数据存入远程服务器和移动终端的数据库，方便了后续农业过程监控、科学研究和实时服务工作的开展进行。

参考图3，图3为基于物联网的太阳能杀虫装置的控制方法的流程图。如图3所示，该基于物联网的太阳能杀虫装置的控制方法包括以下步骤：

采集太阳能板的输出电压和外界环境的环境湿度；

接收输出电压和环境湿度，并时刻对输出电压与预先设定电压进行比较：

当太阳能板的输出电压低于预先设定电压，开启杀虫灯并对杀虫灯的工作时间进行计时；

同时比较工作时间与预先设定工作时长及环境湿度与预先设定湿度：

若外界湿度达到预先设定湿度且杀虫灯工作时间未达到预先设定工作时长，关闭杀虫灯；

若杀虫灯工作时间达到预先设定工作时长，关闭杀虫灯。

在本发明的一个实施例中，为了通过该控制方法对农田和园区内的害虫的情况，调整园区或农田的用药量，该控制方法还能够对该片区内杀灭的害虫进行统计，具体的做法是：读取统计的虫体数量；判断虫体数量是否达到预先设定数量：若虫体数量达到预先设定数量，通知用户更换集虫盒。

参考图4，图4示出了虫体数量统计的方法一个实施例400的流程图；该统计方法400包括步骤401至步骤404。

在步骤401中，采集杀虫灯的高压电网的电压。此处的电压可以是一段时间内的平均电压，也可以是每隔一个固定时间段采集的一个瞬时电压。在对高压电网的电压采集过程中，采集的每个电压数据均需要进行存储。

在本发明的一个实施例中，采集杀虫灯的高压电网的电压可以进一步细化为：

获取高压电网的高压电信息，并对高压电信息进行分压；具体地为将高压分压器与高压电网连接，通过高压分压器按两分压比200：1的比例进行分压。

读取分压后的低压信号，对低压信号进行阻抗匹配；具体地为取高压分压器的低压臂电压，这时获取的电压信号的幅度已经降得很低。

此时获取的低压信号的阻抗与处理器的阻抗不匹配，于是采用电压跟随器使低压信号的阻抗与处理器的阻抗匹配。由于输出的低压信号存在比较多影响高压电网放电次数分析的噪声，于是采用一个1Khz的RC低通滤波器对低压信号进行滤波后输入处理器。

在步骤402中，判断连续采集的三个电压的大小；

若中间电压小于与其相邻的两个电压，且大于或等于预先设定阀值，将高压电网的放电次数自动累计一次；

在步骤403中，在判断时，若中间电压小于与其相邻的两个电压，(为了更直观地理解某个时刻与其相邻时刻处电压的比较关系，可以将这三个时刻的高压电网的电压命名为U_t-1、U_t和U_t+1，在进行判断时，三个连续的电压必须满足U_t-1＞U_t＜U_t+1)并将满足上述条件的电压单独存储于一个数据库中。

存储满足上述判断条件的电压的同时将其与处理器内部预先设定阀值进行比较，若是该电压大于预先设定阀值，则将高压电网的放电次数自动累计一次。

此处的预先设定阀值为用户根据高压电网放电瞬间，高压电网电压能够降低的最大幅度进行确定的，通过大量实验数据表明，优选该预先设定阀值选取为4kv。

在步骤404中，依据虫体数量与放电次数间的线性比例，计算得到杀虫灯杀灭害虫的虫体数量，并将该处表征虫体数量的数据覆盖处理器内存储的表征虫体数量的数据。

具体地为，采用本方法针对不同型号的杀虫灯进行试验时，发现不同型号杀虫灯杀虫的数量与高压电网放电次数存在一个线性关系，即N＝kn，其中N表示害虫数量，n为高压电网放电次数，k为线性系数。

通过选取各种型号的杀虫灯对其在同一地点，同一时间段杀灭的害虫进行统计，各种型号的杀虫灯杀灭的害虫与高压电网的线性系数位于1-1.5之间，每个型号的杀虫灯均对应于唯一的线性系数。

通过统计高压电网电压为6500V，电网面积为0.15m²的自动清网频振式杀虫灯的线性系数为1.12；高压电网电压为6800V，电网面积为0.15m²的自动清网频振式杀虫灯的线性系数为1.08；高压电网电压为6700V，电网面积为0.15m²的自动清网频振式杀虫灯的线性系数为1.01。

高压电网电压为6400V，电网面积为0.15m²的普通频振式杀虫灯的线性系数为1.3；高压电网电压为6700V，电网面积为0.15m²的普通频振式杀虫灯的线性系数为1.25；高压电网电压为6500V，电网面积为0.15m²的普通频振式杀虫灯的线性系数为1.28。

高压电网电压为6450V，电网面积为0.15m²的普通太阳能杀虫灯的线性系数为1.31；高压电网电压为6600V，电网面积为0.15m²的普通太阳能杀虫灯的线性系数为1.25；高压电网电压为6700V，电网面积为0.15m²的普通太阳能杀虫灯的线性系数为1.23。

参考图5，图5示出了杀虫灯杀灭害虫的计数方法另一个实施例200的流程图；该计数方法500包括步骤501至步骤508。

在步骤501中，首先判断杀虫灯是否启动；此处可以通过采集高压电网上的电流，通过判断电流是否为零进行确定，也可以采集杀虫灯开关处的变化量。

在步骤502中，若确定杀虫灯已启动，采集高压电网的电压，该步骤与图4所示方法400中的步骤401类似，这里不再赘述。

在步骤503中，判断在步骤502中连续采集的电压，在连续三个电压中，位于中间的电压小于与其相邻的两个电压时进入步骤504，若是连续的三个电压不能够满足上述条件，返回步骤502继续采集电压。

在满足步骤503中的条件的电压并不一定都是高压电网的放电电压，其也有可能是给高压电网供电的电压出现波动时造成的，于是还需要对上述满足步骤503的条件的电压(也即位于连续三个电压中间的数据)进行再次筛选。

在步骤504中，将步骤503中获得的电压与处理器内部预先设置阀值进行对比，若是中间电压大于预先设定阀值，则进行步骤505，否则进入步骤502继续采集电压。

在步骤505中，若中间电压满足步骤504中的条件，将高压电网的放电次数累计一次，该步骤与图1所示方法400中的步骤403类似，这里不再赘述。

在步骤506中，依据虫体数量与放电次数间的线性比例，计算得到杀虫灯的虫体数量。该步骤与图4所示方法400中的步骤404类似，这里不再赘述。

此处需要说明的是，该步骤操作完成之后需要返回步骤502中继续电压采集。在步骤502至步骤506整个处理过程实则为瞬间完成的一个判断处理过程。

当高压电网上粘附有害虫虫体时，高压电网会持续放电，若高压电网存在持续放电时，其电压会一直处于低压状态，当处于这样一个状态时，电压较低难以电击杀害害虫，而影响杀虫灯的使用效率及害虫的分布情况和在某段时间内的活动规律。

于是在采集高压电网的电压的同时还需要对电压的状态进行判断，在步骤507中，时刻对采集的电压进行判断，判断其在连续一段时间内，高压电网的电压是否处于低压状态；若在连续一段时间内，高压电网的电压持续处于低压状态，进入步骤508。

此处的连续一段时间一般设置成3秒，低压状态选取为1kv。

在步骤508中，启动杀虫灯的清网装置，清理高压电网上的虫体。

至此描述了根据本发明实施例的杀虫灯杀灭害虫的计数方法。

综上所述，该基于物联网的太阳能杀虫装置及其控制方法能够根据太阳能板的电压自动启动杀虫灯，并根据外界湿度或工作时长关闭杀虫灯。

Claims (6)

1.基于物联网的太阳能杀虫装置，包括控制模块、与控制模块连接的太阳能板和与控制模块连接的数据采集模块；其特征在于，

还包括通过无线与所述控制模块进行通信、用于对控制模块上传的数据进行存储的远程服务器；所述数据采集模块包括：

与控制模块连接，用于对外界温度和湿度进行采集的温湿度传感器；以及

分别与太阳能板和控制模块连接，用于对太阳能板上的输出电压进行采集的电压采集模块；

所述控制模块用于时刻对太阳能板的输出电压和温湿度传感器传递的湿度进行判断：

当太阳能板的输出电压低于预先设定电压，开启杀虫灯并对杀虫灯的工作时间进行计时；

当杀虫灯工作时间未达到预先设定工作时长且外界湿度达到预先设定湿度，关闭杀虫灯；

当杀虫灯工作时间达到预先设定工作时长，关闭杀虫灯；

所述数据采集模块还包括分别与控制模块和杀虫灯的高压电网连接，用于对杀虫灯的高压电网杀灭的害虫数量进行统计的虫体数量统计模块；

所述控制模块还用于读取虫体数量统计模块统计的虫体数量，并判断虫体数量是否达到预先设定数量：若虫体数量达到预先设定数量，通知用户更换集虫盒；

所述虫体数量统计模块包括：

高压分压器，与所述高压电网连接、用于获取高压电网的电压；

电压跟随器，与所述高压分压器连接、用于将电压信号与处理器的阻抗进行匹配；

处理器，分别与所述控制模块和所述高压分压器连接，用于判断连续采集的三个电压的大小：

若中间电压小于与其相邻的两个电压，且大于或等于预先设定阀值，将高压电网的放电次数自动累计一次；

依据虫体数量与放电次数间的线性比例，计算得到杀虫灯杀灭害虫的虫体数量。

2.根据权利要求1所述的基于物联网的太阳能杀虫装置，其特征在于，所述数据采集模块还包括与控制模块连接，用于采集太阳照度的光线传感器。

3.根据权利要求1或2所述的基于物联网的太阳能杀虫装置，其特征在于，所述预先设定电压为1.2V；所述预先设定工作时长为6h；所述预先设定湿度为95％RH。

4.基于物联网的太阳能杀虫装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

采集太阳能板的输出电压和外界环境的环境湿度；

接收输出电压和环境湿度，并时刻对输出电压与预先设定电压进行比较：

当太阳能板的输出电压低于预先设定电压，开启杀虫灯并对杀虫灯的工作时间进行计时；

同时比较工作时间与预先设定工作时长及环境湿度与预先设定湿度：

若外界湿度达到预先设定湿度且杀虫灯工作时间未达到预先设定工作时长，关闭杀虫灯；

若杀虫灯工作时间达到预先设定工作时长，关闭杀虫灯；

基于物联网的太阳能杀虫装置的控制方法还包括：

读取统计的虫体数量；

判断虫体数量是否达到预先设定数量：

若虫体数量达到预先设定数量，通知用户更换集虫盒；

所述虫体数量统计的方法包括以下步骤：

采集杀虫灯的高压电网的电压；

判断连续采集的三个电压的大小：

若中间电压小于与其相邻的两个电压，且大于或等于预先设定阀值，将高压电网的放电次数自动累计一次；

依据虫体数量与放电次数间的线性比例，计算得到杀虫灯杀灭害虫的虫体数量。

5.根据权利要求4所述的基于物联网的太阳能杀虫装置的控制方法，其特征在于，所述采集杀虫灯的高压电网的电压进一步包括：

获取高压电网的高压电信息，并对所述高压电信息进行分压；

读取分压后的低压信号，对低压信号的阻抗与处理器的阻抗进行匹配；

过滤进行阻抗匹配后的低压信号中的高频信号，获得高压电网的电压。

6.根据权利要求4或5所述的基于物联网的太阳能杀虫装置的控制方法，其特征在于，所述虫体数量与放电次数间线性比例进一步为虫体数量与放电次数的线性系数设置在1-1.5之间。