CN106577059A - 一种农业大棚杀菌系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种农业大棚杀菌系统，包括温度传感器、湿度传感器、控制器、紫外线杀菌灯、定时器和电源装置，温度传感器、湿度传感器、紫外线杀菌灯、定时器、电源装置分别与控制器相连。本发明可在定时器上设置杀菌时间，控制器根据定时器上的时间，启动紫外线杀菌灯，对农作物进行杀菌，并且能够实时获取温湿度数据，进一步对农业大棚进行管控。

Description

一种农业大棚杀菌系统

技术领域

本发明涉及农业技术领域，具体涉及一种农业大棚杀菌系统。

背景技术

由于农业大棚常年处于封闭状态，通风较差，很容易滋生细菌，依附在农作物上。一般的杀菌方法，是将成熟的农作物摘下，放在封闭的空间内统一进行杀菌，或制作成品后进行杀菌，但是这种杀菌方式，并不彻底，长时间的细菌侵蚀，有的细菌以深入到农作物内部，很难通过一次性杀菌方式，将农作物上的细菌彻底清除，不利于食用者的健康。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提供一种农业大棚杀菌系统。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

提供了一种农业大棚杀菌系统，包括温度传感器、湿度传感器、控制器、紫外线杀菌灯、定时器和电源装置，温度传感器、湿度传感器、紫外线杀菌灯、定时器、电源装置分别与控制器相连。

本发明的有益效果为：可在定时器上设置杀菌时间，控制器根据定时器上的时间，启动紫外线杀菌灯，对农作物进行杀菌，并且能够实时获取温湿度数据，进一步对农业大棚进行管控。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是本发明的结构连接示意图；

图2是本发明的电源装置的组件连接示意图。

附图标记：

温度传感器1、湿度传感器2、控制器3、紫外线杀菌灯4、定时器5、电源装置6、显示器7、市电源8、复合储能模块9、电路切换模块10。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

参见图1、图2，本实施例的一种农业大棚杀菌系统，包括温度传感器1、湿度传感器2、控制器3、紫外线杀菌灯4、定时器5和电源装置6，温度传感器1、湿度传感器2、紫外线杀菌灯4、定时器5、电源装置6分别与控制器3相连。

优选的，所述农业大棚杀菌系统还包括用于显示温度传感器1和湿度传感器2的传感数据的显示器7。

优选的，所述电源装置6包括市电源8、复合储能模块9和电路切换模块10，所述电路切换模块10与控制器3连接，所述电路切换模块10用于供用户进行市电源8、复合储能模块9的电源供给选择。

本发明上述实施例可在定时器5上设置杀菌时间，控制器3根据定时器5上的时间，启动紫外线杀菌灯4，对农作物进行杀菌，并且能够实时获取温湿度数据，进一步对农业大棚进行管控。

优选的，所述复合储能模块9包括超级电容组、电池组、双向dc/dc变换器、第一开关、第二开关、第一二极管和第二二极管；

其中双向dc/dc变换器的高压端与超级电容组连接，双向dc/dc变换器的低压端与电池组连接，超级电容组通过并联的第一开关和第一二极管与负载连接，电池组通过并联的第二开关和第二二极管与负载连接；

其中，超级电容组由多个超级电容器组成，电池组由多个锂电池组成。

本优选实施例利用超级电容组和电池组作为复合储能模块9的组成部分，使复合储能模块9具有复合储能的功能，能够不断为农业大棚杀菌系统提供动力，保证系统持续正常运作，节能环保。

优选的，复合储能模块9选用优化的超级电容组和电池组的参数，其中超级电容组和电池组的参数的优化具体为：

(1)选择复合储能模块9的参数优化目标为复合储能模块9的总质量、容量、总体积、损耗、电池组的平均充放电倍率，选择参数优化变量为电池组并联锂电池数量以及电池组的功率限值，其中设定电池组并联锂电池数量的取值范围为[2,10]，设定电池组的功率限值的取值范围为[0,100kw]；

(2)分别计算每个电池组并联锂电池数量和电池组的功率限值组成的方案的复合储能模块9的总质量、总体积、损耗、电池组的平均充放电倍率以及复合储能模块9的容量；

(3)设定总质量、总体积、损耗、电池组的平均充放电倍率以及复合储能模块9的容量的阈值，对超出各参数阈值的该电池组并联锂电池数量和电池组的功率限值组成的方案对应的数据进行剔除预处理；

(4)设由电池组并联锂电池数量取值为i和电池组的功率限值取值为j时组成的方案的能源供给模块4的总质量为C_ij、容量为G_ij、总体积为D_ij、损耗为E_ij、电池组的平均充放电倍率为F_ij，对剩余的数据按照下式进行无量纲化处理：

式中，H_1ij表示对C_ij进行无量纲化处理后的结果，H_2ij表示对D_ij进行无量纲化处理后的结果，H_3ij表示对E_ij进行无量纲化处理后的结果，H_4ij表示对F_ij进行无量纲化处理后的结果，H_5ij表示对G_ij进行无量纲化处理后的结果；

其中，i＝2,3,…,10，j＝0,10,…,100，i、j在取值时皆不考虑已剔除的数据；

另外，max(C)为能源供给模块4的总质量C的极大值，max(D)为能源供给模块4的总体积的极大值，max(E)为能源供给模块4的损耗的极大值，max(F)为能源供给模块4的平均充放电倍率的极大值，max(G)为能源供给模块4的容量的极大值；

(5)对i、j进行优化取值。

本优选实施例按照上述公式进行数据的预处理和无量纲化处理，不会造成所需数据的信息损失，保证了复合储能模块9的超级电容组和电池组的参数优化处理的精度，从而使得复合储能模块9能够更高效地为农业大棚杀菌系统提供所需的动力，使系统节能环保。

优选的，设I_ij为电池组并联锂电池数量取值为i、电池组的功率限值参数取值为j时的优化值，H_kij表示在{H_1ij,H_2ij,H_3ij,H_4ij,H_5ij}中与k对应的取值，k＝1,…,5，对i、j进行优化取值，具体执行：

式中，i、j在取值时皆不考虑已剔除的数据，A_k为对应H_kij、采用专家打分方法获得的加权系数，B_k为对应H_kij、采用历史经验确定的加权系数，且

选择I_ij为最小时所对应的i、j取值作为最终的优化变量参数。

本优选实施例能够更为精确地进行优化变量参数的选择，从而进一步提高复合储能模块9的工作效率，保证农业大棚杀菌系统的动力供应。

优选的，所述复合储能模块9按照改进的电功率分配策略对电池组和超级电容组的功率进行最优分配，实现将电池组充放电功率限制在一定范围内，从而达到提高复合储能模块9效率、延长电池组的寿命的目的；所述改进的电功率分配策略包括：

(1)设J_y(σ)为在下一时刻σ的预测负载功率限值，N_dF′为参数优化后选择的电池组的功率限值，按照下列公式确定预测负载功率限值：

1)N_dF′≥0.95J_dF(σ)×F(σ)时

J_y(σ)＝N_dF′

2)N_dF′<0.95J_dF(σ)×F(σ)时

J_y(σ)＝J_dF(σ)×F(σ)

式中，J_dF(σ)为可能出现下一时刻σ的负载功率，F(σ)为下一时刻σ负载功率J_dF(σ)出现的概率；

(2)当负载需求的电功率超过预测负载功率限值时，电池组提供限值以内的功率，超过预测负载功率限值的部分由超级电容组提供；当负载需求的电功率小于预测负载功率限值时，由电池组提供系统需求的电功率。

本优选实施例考虑了参数优化后选择的电池组的功率限值和预测负载功率限值，提高了电池组功率限值的计算准确度，从而使对电池组和超级电容组的功率的分配更为精确，进一步提高复合储能模块9效率，并延长电池组的寿命。

作为另一优选实施例，所述改进的电功率分配策略包括：

(1)确定当前时刻ρ的负载的功率需求J_dF(ρ)和超级电容组的电压U_SUP，计算ρ+1时刻的预测负载功率限值；

(2)按照下列负载功率分配规则进行功率分配；

1)当J_dF(ρ)>J_dF(ρ+1)>0and U_SUP≥U_T时，则当前由超级电容组输出80％的电功率，其中U_T为超级电容组的额定电压；

当J_dF(ρ+1)>J_dF(ρ)>0时，则当前由超级电容组输出25％的电功率；

2)当J_dF(ρ+1)>0andJ_dF(ρ)<0and U_SUP≥U_T时，则当前由超级电容组输出10％的电功率；

当J_dF(ρ+1)>0and J_dF(ρ)<0and U_SUP<U_T时，则提高并维持超级电容组的电压到U_T；

3)当J_dF(ρ+1)<0and J_dF(ρ)>0and U_SUP>U_T时，则降低并维持超级电容组的电压到U_T；

当J_dF(ρ+1)<0and J_dF(ρ)>0and U_SUP<U_T时，则提高超级电容组输出的功率；

4)当J_dF(ρ+1)<0and J_dF(ρ)<0，则平衡当前超级电容组和电池组的回收功率。

本优选实施例对电功率分配策略进行设计，制定了负载功率分配规则，使对电池组和超级电容组的功率的分配更为精确，进一步提高复合储能模块9效率，并延长电池组的寿命，保证农业大棚杀菌系统的电力供应，降低系统运作的故障率。

发明人采用本实施例进行了一系列测试，以下是进行测试得到的实验数据：

农业大棚杀菌系统运作情况	成本节约率	运作故障率
			紫外线杀菌灯数量：5，杀菌时间：2h	5％	0％
紫外线杀菌灯数量：5，杀菌时间：4h	4％	0％
			紫外线杀菌灯数量：10，杀菌时间：2h	5％	0％
紫外线杀菌灯数量：10，杀菌时间：4h	7％	0％
			紫外线杀菌灯数量：10，杀菌时间：6h	8％	0％

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (5)

1.一种农业大棚杀菌系统，其特征是：包括温度传感器、湿度传感器、控制器、紫外线杀菌灯、定时器和电源装置，温度传感器、湿度传感器、紫外线杀菌灯、定时器、电源装置分别与控制器相连。

2.根据权利要求1所述的一种农业大棚杀菌系统，其特征是：还包括用于显示温度传感器和湿度传感器的传感数据的显示器。

3.根据权利要求2所述的一种农业大棚杀菌系统，其特征是：所述电源装置包括市电源、复合储能模块和电路切换模块，所述电路切换模块与控制器连接。

4.根据权利要求3所述的一种农业大棚杀菌系统，其特征是：所述复合储能模块包括超级电容组、电池组、双向dc/dc变换器、第一开关、第二开关、第一二极管和第二二极管，其中，超级电容组由多个超级电容器组成，电池组由多个锂电池组成，其中双向dc/dc变换器的高压端与超级电容组连接，双向dc/dc变换器的低压端与电池组连接，超级电容组通过并联的第一开关和第一二极管与负载连接，电池组通过并联的第二开关和第二二极管与负载连接。

5.根据权利要求4所述的一种农业大棚杀菌系统，其特征是：所述复合储能模块按照改进的电功率分配策略对电池组和超级电容组的功率进行最优分配；所述改进的电功率分配策略包括：

(1)设J_y(σ)为在下一时刻σ的预测负载功率限值，N_dF′为参数优化后选择的电池组的功率限值，按照下列公式确定预测负载功率限值：

1)N_dF′≥0.95J_dF(σ)×F(σ)时

J_y(σ)＝N_dF′

2)N_dF′<0.95J_dF(σ)×F(σ)时

J_y(σ)＝J_dF(σ)×F(σ)

式中，J_dF(σ)为可能出现下一时刻σ的负载功率，F(σ)为下一时刻σ负载功率J_dF(σ)出现的概率；

(2)当负载需求的电功率超过预测负载功率限值时，电池组提供限值以内的功率，超过预测负载功率限值的部分由超级电容组提供；当负载需求的电功率小于预测负载功率限值时，由电池组提供系统需求的电功率。