CN105475056A - 茶果园气流扰动防霜控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了茶果园气流扰动防霜控制系统，包括如下组件：信息采集器，包括传感器组、信号调理及采集电路，用于采集茶果园天气信息，并进行信号传输和调理；防霜设备，包括高架风机的主电机和转动云台控制电机、电机驱动及控制电路；单片机及其输入输出接口电路，分别连接上述的信息采集电路和高架风机的电机驱动及控制电路，获取天气信息，然后按照设定阀值驱动高架风机作动；输入输出端口，连接在单片机上，包括键盘和显示器。本发明采用自动化设备对茶果园的防霜设备进行自动控制，使其自动开启或者关闭，进而达到了精确地消除茶果园在霜降天气或则其他类似霜降天气的而产生的逆温，从而保证了茶树具有较好的长势。

Description

茶果园气流扰动防霜控制系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及茶果园防霜控制技术领域，特别是涉及茶果园气流扰动防霜控制系统及其控制方法。

背景技术

茶树的分布，主要受雨量、温度、海拔、风力与日光等自然环境的支配，自北纬40度至南纬30度之间，均可栽培。影响其分布的主要因素有：雨量、温度、海拔、风与日光。土壤条件，优良茶区土壤首先需排水良好，表土深厚，在成分方面以含腐殖质及矿物质为佳，以PH值4.5～6最适合。

然而，在大多数茶树生长的地方，上述气候环境也不尽相同、土壤差异也较大，故而在茶树栽培以及生长过程中时，遭遇到霜降天气或者气温早晚变化较大时，茶树容易冻伤或者直接冻死，其成活率相对较低。

故而现在针对上述现象，特别研制了智能化防霜冻的系统，参见已经授权的专利，CN201310288428一种防除植物霜冻害的风扇系统控制方法及装置和CN101322466B一种防除植物霜冻害的风扇系统控制方法及装置，上述两个专利分别公开了防霜冻的系统结构，但是由于上述设备的立柱需要升高至至少12米的高空中，从高空对茶果园上空的气流扰动进行控制，实现防霜。虽然上述设备在一定程度上，起到了较好的防霜作用，但是由于立柱较高，安装于其上的转动云台和转动设备运行成本相对较高，并且维护不方便。究其根本原因在于，上述专利中的轴流风机的摆脚相对较小，扰动气流小。

此外，CN103688810A一种提高植物防霜机防霜效果的方法公开了，防霜的控制方法，但是该方法，首先需要人为判断霜降的天气，其次还需人工开启防霜机并且关闭，都需要认为判断，人为判断很难保证防霜的效果，并且防霜不及时，同样会造成对茶树的损失。

针对上述问题，申请人围绕“2012AA10A508_2012茶园智能化关键技术与装备开发”863项目特此对其进行了研究，并提出了如下解决的技术方案。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了茶果园气流扰动防霜控制系统及其控制方法，其目的在于采用自动化设备对茶果园的防霜设备进行自动控制，使其自动开启或者关闭，进而达到精确地消除茶果园在霜降天气或则其他类似霜降天气的而产生的逆温，从而保证了茶树具有较好的长势。

本发明所采用的技术方案是：茶果园气流扰动防霜控制系统，包括如下组件：

信息采集器，包括传感器组、信号调理及采集电路，用于采集茶果园天气信息，并进行信号传输和调理；防霜设备，包括高架风机的主电机和转动云台控制电机、电机驱动及控制电路；单片机及其输入输出接口电路，分别连接上述的信息采集电路和高架风机的电机驱动及控制电路，获取天气信息，然后按照设定阀值驱动高架风机作动；输入输出端口，连接在单片机上，包括键盘和显示器。本发明的防霜控制系统，在茶果园的相对位置设置了若干组传感器组，对其周围的温度、湿度进行采集，然后将这些天气信息传输至单片机上，单片机与高架风机相互连接，并且在单片机按照预算计算出相应的阀值之后，驱动高架风机进行运作以及停止。具有较高的自动化程度，保证了防霜的高架风机对茶果园的智能化防霜正常运行，最终确保了茶具有适宜的生长环境，使其具有较高的长势，使得茶果园得到品质和口感较好的茶叶。

本发明的进一步改进在于，高架风机为轴流风机，并且转动云台控制电机连接轴流风机并且为其提供驱动，转动云台控制电机驱动轴流风机转动以及摆动。从而提高了对高架风机的气流扰动强度的控制，保证了能够将轴流风机处的暖气流强迫对流至茶果园冠层处，使得茶果园保持较为适宜的温度。

本发明的进一步改进在于，轴流风机相对与转动云台的摆动角度可调。得到较好的空气对流范围。

本发明的进一步改进在于，信息传感器组茶果园环境传感器组和逆温层、茶树冠层温度湿度传感器组。方便采集其处的数据传送至单片机内。

本发明的进一步改进在于，环境传感器组至少包括温度传感器组、太阳辐射传感器组、风速风向传感器组中的一种传感器组。提高了防霜机对周围环境的敏感程度，便于茶果园获取较为适宜的环境生长温度。

茶果园气流扰动防霜控制方法，包括如下步骤：

步骤一，在茶果园的茶树冠层和轴流风机位置分别设置温度传感器，并且将该两处采集的温度信息，实时传输至防霜控制系统的单片机上进行运算；

步骤二，在单片机上，设定茶树冠层获取的温度为Ta，轴流风机高度位置处的传感器获取的温度为Tu，则逆温△T表达为：

△T＝Tu-Ta＞T0（1）

并且设置一个逆温基准T0，当△T＞T0时，启动轴流风机；当△T≤T0时，关闭轴流风机。保证高架风机具有较好的工作性能，以及起到较好的作用，同时尽量节约能源，降低茶果园防霜的成本。

本发明的进一步改进在于，单片机获取的信息还包括茶果园的温度湿度、太阳辐射、风速风向、茶果园冠层温度湿度和逆温层的温度湿度。

本发明的进一步改进在于，逆温基准T0为0-5°C，但是根据不同的茶叶品种会有所不同。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的防霜控制系统，在茶果园的相对位置设置了若干组传感器组，对其周围的温度、湿度进行采集，然后将这些天气信息传输至单片机上，单片机与高架风机相互连接，并且在单片机按照预算计算出相应的阀值之后，驱动高架风机进行运作以及停止。具有较高的自动化程度，保证了防霜的高架风机对茶果园的智能化防霜正常运行，最终确保了茶具有适宜的生长环境，使其具有较高的长势，使得茶果园得到品质和口感较好的茶叶。

本发明的茶果园气流扰动防霜控制系统，采用自动化设备对茶果园的防霜设备进行自动控制，使其自动开启或者关闭，进而达到了精确地消除茶果园在霜降天气或则其他类似霜降天气的而产生的逆温，从而保证了茶树具有较好的长势。

附图说明

图1为茶果园气流扰动防霜控制系统的一个实施例的结构示意图；

图2为图1的实施例的控制系统的电路接线图；

图3为图1的实施例的控制系统工作的流程图；

其中：1-漏电保护器，2-中间继电器，3-单片机直流电源，4-键盘及显示器，5-转换开关，6-单片机，7-记录器，8-接线端子，9-交流接触器。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，该实施例仅用于解释本发明，并不对本发明的保护范围构成限定。

实施例1

如图1所示，茶果园气流扰动防霜控制系统，包括如下组件：

信息采集器，包括传感器组、信号调理及采集电路，用于采集茶果园天气信息，并进行信号传输和调理；防霜设备，包括高架风机的主电机和转动云台控制电机、电机驱动及控制电路；单片机及其输入输出接口电路，分别连接上述的信息采集电路和高架风机的电机驱动及控制电路，获取天气信息，然后按照设定阀值驱动高架风机作动；输入输出端口，连接在单片机上，包括键盘和显示器。本发明的防霜控制系统，在茶果园的相对位置设置了若干组传感器组，对其周围的温度、湿度进行采集，然后将这些天气信息传输至单片机上，单片机与高架风机相互连接，并且在单片机按照预算计算出相应的阀值之后，驱动高架风机进行运作以及停止。具有较高的自动化程度，保证了防霜的高架风机对茶果园的智能化防霜正常运行，最终确保了茶具有适宜的生长环境，使其具有较高的长势，使得茶果园得到品质和口感较好的茶叶。

在上述实施例中，高架风机为轴流风机，并且转动云台控制电机连接轴流风机并且为其提供驱动，转动云台控制电机驱动轴流风机转动以及摆动。从而提高了对高架风机的气流扰动强度的控制，保证了能够将轴流风机处的暖气流强迫对流至茶果园冠层处，使得茶果园保持较为适宜的温度。

在上述实施例中，轴流风机相对与转动云台的摆动角度可调。得到较好的空气对流范围。

在上述实施例中，信息传感器组茶果园环境传感器组和逆温层、茶树冠层温度湿度传感器组。方便采集其处的数据传送至单片机内。

在上述实施例中，环境传感器组至少包括温度传感器组、太阳辐射传感器组、风速风向传感器组中的一种传感器组。提高了防霜机对周围环境的敏感程度，便于茶果园获取较为适宜的环境生长温度。

茶果园气流扰动防霜控制方法，包括如下步骤：

步骤一，在茶果园的茶树冠层和轴流风机位置分别设置温度传感器，并且将该两处采集的温度信息，实时传输至防霜控制系统的单片机上进行运算；

步骤二，在单片机上，设定茶树冠层获取的温度为Ta，轴流风机高度位置处的传感器获取的温度为Tu，则逆温△T表达为：

△T＝Tu-Ta＞T0（1）

并且设置一个逆温基准T0，当△T＞T0时，启动轴流风机；当△T≤T0时，关闭轴流风机。保证高架风机具有较好的工作性能，以及起到较好的作用，同时尽量节约能源，降低茶果园防霜的成本。

在上述实施例中，单片机获取的信息还包括茶果园的温度湿度、太阳辐射、风速风向、茶果园冠层温度湿度和逆温层的温度湿度。逆温基准T0为0-5°C，但是根据不同的茶叶品种会有所不同。例如正对龙井43号茶树来说，T0取值应当大于1.5°C，因为其发生冻害的临界叶面温度为-2~-3°C，其逆温一般取比其发生冻害的温度大4-6°。

实施例2

如图2所示，为实施例1中的控制系统结构的电路连接图，其中用于提供电压和电流的是电子式漏电断路器1，额定电压为380V，额定电流为40A，额定极限短路分断能力5LcuKA；中间继电器2，用来控制电路中的低电压控制高电压。低电压使继电器中的线圈吸收合高电压开关从而达到控制目的，由于电机的工作电压为380V，而继电器的触点容量小，所以将继电器与交流接触器配合使用，以达到对高压电的控制。单片机直流电源3为单片机的电路部分提供电源；键盘及显示器4用来控制单片机系统；转换开关5为手动转换开关，便于在需要认为启动的环境状况下进行转换；单片机6采用232接口与温湿度记录仪连接获取相关的温湿度信息；记录器7与两路温度传感器连接，用于采集风机高度和茶树冠层的温度；接线端子8，便于控制箱内的接线有序连接；交流接触器9，用于对交流接触器做后续的放大，最后执行控制电路开关任务，从而密不继电器的功率不够的缺陷；熔顺器10连接中间继电器2和漏电保护其1对中间继电器进行进一步保护。最终得到一个较为安全可靠的防霜控制电路。

实施例3

如图3所示，为实施例1的工作流程图，控制系统以软件为载体，软件启动后，首先对系统内的软硬件资源进行初始化，随后显示器刷新驱动、键盘扫描处理、功能散转处理，这些准备工作完成之后，数据采集与处理、逆温判断、系统参数、日历时钟等修改与处理同时进行。与此同时，最为关键的逆温及其强度判断也随之开始，对满足气动条件的逆温气动防霜设备，不满足的关闭防霜设备。对与需要气动防霜设备的，防霜系统启动，并运行在对应的设备上运行相关参数。如此循环运作。

本发明的茶果园气流扰动防霜控制系统，采用自动化设备对茶果园的防霜设备进行自动控制，使其自动开启或者关闭，进而达到了精确地消除茶果园在霜降天气或则其他类似霜降天气的而产生的逆温，从而保证了茶树具有较好的长势。

本发明的实施例公布的是较佳的实施例，但并不局限于此，本领域的普通技术人员，极易根据上述实施例，领会本发明的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱离本发明的精神，都在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.茶果园气流扰动防霜控制系统，其特征在于：包括如下组件：

信息采集器，包括传感器组、信号调理及采集电路，用于采集茶果园天气信息，并进行信号传输和调理；

防霜设备，包括高架风机的主电机和转动云台控制电机、电机驱动及控制电路；

单片机及其输入输出接口电路，分别连接上述的信息采集电路和高架风机的电机驱动及控制电路，获取天气信息，然后按照设定阀值驱动高架风机作动；

输入输出端口，连接在单片机上，包括键盘和显示器。

2.根据权利要求1所述的茶果园气流扰动防霜控制系统，其特征在于：所述高架风机为轴流风机，并且所述转动云台控制电机连接轴流风机并且为其提供驱动，所述转动云台控制电机驱动轴流风机转动以及摆动。

3.根据权利要求2所述的茶果园气流扰动防霜控制系统，其特征在于：所述轴流风机相对与转动云台的摆动角度可调。

4.根据权利要求1所述的茶果园气流扰动防霜控制系统，其特征在于：所述信息传感器组茶果园环境传感器组和逆温层、茶树冠层温度湿度传感器组。

5.根据权利要求4所述的茶果园气流扰动防霜控制系统，其特征在于：所述环境传感器组至少包括温度传感器组、太阳辐射传感器组、风速风向传感器组中的一种传感器组。

6.茶果园气流扰动防霜控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一，在茶果园的茶树冠层和轴流风机位置分别设置温度传感器，并且将该两处采集的温度信息，实时传输至防霜控制系统的单片机上进行运算；

步骤二，在单片机上，设定茶树冠层获取的温度为Ta，轴流风机高度位置处的传感器获取的温度为Tu,则逆温△T表达为：

△T＝Tu-Ta＞T0(1)

并且设置一个逆温基准T0，当△T＞T0时，启动轴流风机；当△T≤T0时，关闭轴流风机。

7.根据权利要求6所述的茶果园气流扰动防霜控制方法，其特征在于：所述单片机获取的信息还包括茶果园的温度湿度、太阳辐射、风速风向、茶果园冠层温度湿度和逆温层的温度湿度。

8.根据权利要求6所述的茶果园气流扰动防霜控制方法，其特征在于：所述逆温基准T0为0-5°C。