CN106371489A - 一种基于太阳能的环境综合控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于太阳能的环境综合控制系统，包括测温模块、湿度传感器、液晶显示器、摄像头、语音电路、计时电路、加湿器开关、加热器开关、制冷器开关、路由器、光伏供电模块、存储器和控制中心。本发明基于太阳能的环境综合控制系统以单片机为核心对多种环境参数进行监测，可以分别通过传感器采集温度、湿度等环境参数进行显示和语音播报，如果超出限定范围可以报警，并且电源能够同时输出24V和12V直流电压供负载使用，并且电路还设置了稳压电路，能够有效的消除因光电转换不稳定造成的电压波动，还具有短路保护的功能，同时使用手机结合互联网络实现了远程监控，因此具有功能多样、远程监控、使用方便的优点。

Description

一种基于太阳能的环境综合控制系统

技术领域

本发明涉及一种控制系统，具体是一种基于太阳能的的环境综合控制系统。

背景技术

利用温室栽培植物已逐渐成为现代农业的重点项目，尤以温室的自动化系统控制技术更甚。另外，更倾向于采用无需仰赖土壤的水耕栽培法，也仰赖自动化系统控制。更者，大面积耕作环境，同样对自动化系统控制技术有其需求。目前的温室栽培自动化控制系统大都采用感测装置搭配控制器，并于控制器内预先设定多组控制模块。举例而言，设定固定时段以作动温室内的设备，例如洒水或照光等。或者，预设温室内的温度及湿度，通过感测装置来感测环境变化，并借以驱动控制器内的模块运作，使温室内维持特定的温度及湿度。这些方法都需要人工操作，使用很不方便。

发明内容

本发明的目的在于提供一种使用物联网作为通讯控制的环境监测仪，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于太阳能的的环境综合控制系统，包括测温模块、湿度传感器、液晶显示器、摄像头、语音电路、计时电路、加湿器开关、加热器开关、制冷器开关、路由器、光伏供电模块、存储器和控制中心；所述测温模块的信号输出端连接控制中心，控制中心还分别连接测温模块、湿度传感器、液晶显示器、摄像头、语音电路、计时电路、加湿器开关、加热器开关、制冷器开关、路由器、光伏供电模块和存储器；

所述测温模块包括热敏电阻RS、电阻R1、电位器RP1和芯片IC1，热敏电阻RS的一端连接电阻R1、电阻R2和电源VCC，热敏电阻RS的另一端接地，电阻R1的另一端连接电阻R4、电阻R3和芯片IC1的引脚3，电阻R2的另一端连接电位器RP1的固定端，电位器RP1的另一个固定端连接电阻R5，电阻R5的另一端接地，芯片IC1的引脚1连接电位器RP1的滑动端，芯片IC1的引脚4连接电阻R3的另一端和电阻R4，电阻R4的另一端连接电阻R6和芯片IC2的引脚3，芯片IC2的引脚1接地，芯片IC2的引脚4连接电阻值R6的另一端并输出信号OUT；

所述光伏供电模块包括太阳能板T、蓄电池E、三极管V1和芯片IC1；其特征在于，所述太阳能板T的一端连接二极管D4的阳极，二极管D4的阴极连接电阻R1、电容C1、三极管V1的集电极、三极管V2的集电极、二极管D5的阳极、蓄电池E的正极和负载H1，二极管D5的阴极连接二极管D6的阴极，二极管D6的阳极连接太阳能板T的另一端、蓄电池E的负极、负载H1的另一端、负载H2、电阻R1的另一端、电阻R2、电阻R7、二极管D2的阳极、电容C2、电容C3、二极管D7的阳极、三极管V3的发射极和芯片IC1的引脚1，二极管D5的阴极连接二极管D6的阴极，电容C1的另一端连接二极管D1的阳极和电阻R2的另一端，二极管D1的阴极连接二极管D3的阴极和三极管V3的基极，三极管V3的集电极连接电阻R3，电阻R3的另一端连接三极管V1的基极，三极管V1的发射极连接三极管V2的基极，三极管V2的发射极连接二极管D2的阴极和电感L1，电感L1的另一端连接电阻R4、电阻R5、电阻R6、电容C2的另一端、负载H2、芯片IC1的引脚4和芯片IC1的引脚8，电阻R4的另一端连接芯片IC1的引脚5和二极管D7的阴极，芯片IC1的引脚2连接电阻R6的另一端和电阻R7的另一端，芯片IC1的引脚6连接芯片IC1的引脚7、电阻R5的另一端和电容C3的另一端。

作为本发明的优选方案：所述控制中心的核心元件为SPCE061A型单片机。

作为本发明的优选方案：所述路由器还通过无线网络连接手机。

作为本发明的优选方案：所述摄像头为针孔摄像头。

作为本发明的优选方案：所述加湿器开关、加热器开关和制冷器开关均为继电器。

作为本发明的优选方案：所述液晶显示器为带有触摸屏的液晶显示器。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明基于太阳能的的环境综合控制系统以单片机为核心对多种环境参数进行监测，可以分别通过传感器采集温度、湿度等环境参数进行显示和语音播报，如果超出限定范围可以报警，并且电源能够同时输出24V和12V直流电压供负载使用，并且电路还设置了稳压电路，能够有效的消除因光电转换不稳定造成的电压波动，还具有短路保护的功能，同时使用手机结合互联网络实现了远程监控，因此具有功能多样、远程监控、使用方便的优点。

附图说明

图1为环境监测仪的结构框图；

图2为测温模块的电路图；

图3为光伏供电模块的电路图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-3，一种基于太阳能的的环境综合控制系统，包括测温模块、湿度传感器、液晶显示器、摄像头、语音电路、计时电路、加湿器开关、加热器开关、制冷器开关、路由器、光伏供电模块、存储器和控制中心；所述测温模块的信号输出端连接控制中心，控制中心还分别连接测温模块、湿度传感器、液晶显示器、摄像头、语音电路、计时电路、加湿器开关、加热器开关、制冷器开关、路由器、光伏供电模块和存储器；

所述测温模块包括热敏电阻RS、电阻R1、电位器RP1和芯片IC1，热敏电阻RS的一端连接电阻R1、电阻R2和电源VCC，热敏电阻RS的另一端接地，电阻R1的另一端连接电阻R4、电阻R3和芯片IC1的引脚3，电阻R2的另一端连接电位器RP1的固定端，电位器RP1的另一个固定端连接电阻R5，电阻R5的另一端接地，芯片IC1的引脚1连接电位器RP1的滑动端，芯片IC1的引脚4连接电阻R3的另一端和电阻R4，电阻R4的另一端连接电阻R6和芯片IC2的引脚3，芯片IC2的引脚1接地，芯片IC2的引脚4连接电阻值R6的另一端并输出信号OUT；

所述光伏供电模块包括太阳能板T、蓄电池E、三极管V1和芯片IC1；其特征在于，所述太阳能板T的一端连接二极管D4的阳极，二极管D4的阴极连接电阻R1、电容C1、三极管V1的集电极、三极管V2的集电极、二极管D5的阳极、蓄电池E的正极和负载H1，二极管D5的阴极连接二极管D6的阴极，二极管D6的阳极连接太阳能板T的另一端、蓄电池E的负极、负载H1的另一端、负载H2、电阻R1的另一端、电阻R2、电阻R7、二极管D2的阳极、电容C2、电容C3、二极管D7的阳极、三极管V3的发射极和芯片IC1的引脚1，二极管D5的阴极连接二极管D6的阴极，电容C1的另一端连接二极管D1的阳极和电阻R2的另一端，二极管D1的阴极连接二极管D3的阴极和三极管V3的基极，三极管V3的集电极连接电阻R3，电阻R3的另一端连接三极管V1的基极，三极管V1的发射极连接三极管V2的基极，三极管V2的发射极连接二极管D2的阴极和电感L1，电感L1的另一端连接电阻R4、电阻R5、电阻R6、电容C2的另一端、负载H2、芯片IC1的引脚4和芯片IC1的引脚8，电阻R4的另一端连接芯片IC1的引脚5和二极管D7的阴极，芯片IC1的引脚2连接电阻R6的另一端和电阻R7的另一端，芯片IC1的引脚6连接芯片IC1的引脚7、电阻R5的另一端和电容C3的另一端。

控制中心的核心元件为SPCE061A型单片机。路由器还通过无线网络连接手机。摄像头为针孔摄像头。加湿器开关、加热器开关和制冷器开关均为继电器。液晶显示器为带有触摸屏的液晶显示器。

本发明的工作原理是：图3为本设计的新能源供电电路，太阳能板T采用单晶硅太阳能板，具有光电转换效率高的优点，并将转换的电能一部分储存在蓄电池E中，另一部分给负载H1和负载H2供电，二极管D5和二极管D6将传输的电压钳位到稳定值，加在负载H1两端的电压为24V，电路中的芯片IC1及其外围元件组成脉冲振荡器，芯片IC1的5脚皆有稳压管以获得+6V的基准电压，芯片IC1的2脚从电阻R6、电阻R7组成的取样电路中获得取样电压，当芯片IC1的2脚电压小于+3V时，芯片IC1的2脚输出高电平，加在三极管V3的基极，使得三极管V3导通，从而使得三极管V1和三极管V2饱和导通，向负载H2供电，加在负载H2两端的电压为12V，与此同时，电能经过电阻R5向电容C3充电，当芯片IC1的引脚6和引脚7的电位达到+9V时，若芯片IC1的2脚也达到+3V以上，则芯片IC1的3脚输出低电平，电容C3经芯片IC1的7脚放电，三极管V1、V2和V3截止，当芯片IC1的2脚电压小于+3V时，再次重复上述动作，达到稳定输出电压的目的。稳压二极管D2可以滤除太阳能电池板T输出尖峰脉冲，达到保护元器件的目的，系统采用SPCE061A单片机作为主控芯片，SPCE061A是一种高性能、低功耗、带32K闪存( FLASH )的16位单片微型计算机芯片,采用CMOS制造工艺，同时增加了软件激发的弱振方式、空闲方式和掉电方式，极大地降低了功耗，该处理器工作电压范围大，能在低电压供电时正常工作，且能用电池供电。这对于其在便携仪器领域中的应用具有特殊的意义。SPCE061A可靠性高、速度快、系统掉电后数据不会丢失，较高的处理速度使其能够非常容易、快速地处理复杂的数字信号。图2中，热敏电阻RS采集温度信号，通过运放IC1得到反应温度大小的电压值，再通过运放IC2调整放大比例，得到满足一定灵敏度要求的电压值来表征当前环境温度，电路中用电位器RP1对IC2的增益进行调整。监测仪通过传感器及接口电路对数据进行采集、转换后得到一个模拟电量送到单片机进行A/D转换，控制电路采用82C55A对CPU端口进行扩展，经光电隔离、驱动放大后对继电器的分、合进行控制，其中驱动放大采用MC1416B，它是由7个NPN达林顿管并排组成，具有较大的驱动能力，系统中继电器1-继电器n主要是控制一些启停和提示信号，系统使用的显示屏及矩阵摄像头内部的显示屏为GXM12232L点阵图形式液晶模块，可以图形、字符以及二者合成的方式进行显示，还可以实现字符方式下的特征显示和屏拷贝操作，该系统可以显示当前数据和参数。摄像头可以进行画面监控，CPU可根据当前LED上显示或语音播报的参数对操作进行控制。系统使用物联网无线终端作为远程通讯装置，能够通过3G无线网络实现环境监控装置和使用者手机、监控中心的远程数据传输，实现了远程控制和监控功能。

系统以单片机为核心对多种环境参数进行监测，可以分别通过传感器采集温度、湿度等环境参数进行显示和语音播报，如果超出限定范围可以报警，并且电路使用小体积的太阳板节省直流升压芯片功能，既节能环保，又减小了电源的体积，同时使用手机结合互联网络实现了远程监控，因此具有功能多样、远程监控、使用方便的优点。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种基于太阳能的的环境综合控制系统，包括测温模块、湿度传感器、液晶显示器、摄像头、语音电路、计时电路、加湿器开关、加热器开关、制冷器开关、路由器、光伏供电模块、存储器和控制中心；其特征在于，所述测温模块的信号输出端连接控制中心，控制中心还分别连接测温模块、湿度传感器、液晶显示器、摄像头、语音电路、计时电路、加湿器开关、加热器开关、制冷器开关、路由器、光伏供电模块和存储器；

所述测温模块包括热敏电阻RS、电阻R1、电位器RP1和芯片IC1，热敏电阻RS的一端连接电阻R1、电阻R2和电源VCC，热敏电阻RS的另一端接地，电阻R1的另一端连接电阻R4、电阻R3和芯片IC1的引脚3，电阻R2的另一端连接电位器RP1的固定端，电位器RP1的另一个固定端连接电阻R5，电阻R5的另一端接地，芯片IC1的引脚1连接电位器RP1的滑动端，芯片IC1的引脚4连接电阻R3的另一端和电阻R4，电阻R4的另一端连接电阻R6和芯片IC2的引脚3，芯片IC2的引脚1接地，芯片IC2的引脚4连接电阻值R6的另一端并输出信号OUT；

所述光伏供电模块包括太阳能板T、蓄电池E、三极管V1和芯片IC1；其特征在于，所述太阳能板T的一端连接二极管D4的阳极，二极管D4的阴极连接电阻R1、电容C1、三极管V1的集电极、三极管V2的集电极、二极管D5的阳极、蓄电池E的正极和负载H1，二极管D5的阴极连接二极管D6的阴极，二极管D6的阳极连接太阳能板T的另一端、蓄电池E的负极、负载H1的另一端、负载H2、电阻R1的另一端、电阻R2、电阻R7、二极管D2的阳极、电容C2、电容C3、二极管D7的阳极、三极管V3的发射极和芯片IC1的引脚1，二极管D5的阴极连接二极管D6的阴极，电容C1的另一端连接二极管D1的阳极和电阻R2的另一端，二极管D1的阴极连接二极管D3的阴极和三极管V3的基极，三极管V3的集电极连接电阻R3，电阻R3的另一端连接三极管V1的基极，三极管V1的发射极连接三极管V2的基极，三极管V2的发射极连接二极管D2的阴极和电感L1，电感L1的另一端连接电阻R4、电阻R5、电阻R6、电容C2的另一端、负载H2、芯片IC1的引脚4和芯片IC1的引脚8，电阻R4的另一端连接芯片IC1的引脚5和二极管D7的阴极，芯片IC1的引脚2连接电阻R6的另一端和电阻R7的另一端，芯片IC1的引脚6连接芯片IC1的引脚7、电阻R5的另一端和电容C3的另一端。

2.根据权利要求1所述的一种基于太阳能的的环境综合控制系统，其特征在于，所述控制中心的核心元件为SPCE061A型单片机。

3.根据权利要求1所述的一种基于太阳能的的环境综合控制系统，其特征在于，所述路由器还通过无线网络连接手机。

4.根据权利要求1所述的一种基于太阳能的的环境综合控制系统，其特征在于，所述摄像头为针孔摄像头。

5.根据权利要求1所述的一种基于太阳能的的环境综合控制系统，其特征在于，所述加湿器开关、加热器开关和制冷器开关均为继电器。

6.根据权利要求1所述的一种基于太阳能的的环境综合控制系统，其特征在于，所述液晶显示器为带有触摸屏的液晶显示器。