CN107797584A - 一种热泵机组在不同光照强度下的恒温控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及温室大棚技术领域，特别涉及一种热泵机组在不同光照强度下的恒温控制方法。所述方法包括：光照强度检测，光度传感模块通过检测外面环境的光照强度控制光度传感模块开关的启闭状态；若光度传感模块开关为连通状态，则，将热泵机组的运转模式调整为白天控制模式；所述白天控制模式分为白天制冷模式、白天制热模式和白天恒温停机模式；否则，将热泵机组的运转模式调整为黑夜控制模式；所述黑夜控制模式分为黑夜制冷模式、黑夜制热模式和黑夜恒温停机模式。本发明通过采用光度传感器判断当前是白天或黑夜，且精细化设置需要调节的目标温度，保证室内目标温度适宜，从而保证植物的健康生长。

Description

一种热泵机组在不同光照强度下的恒温控制方法

技术领域

本发明涉及温室大棚技术领域，特别涉及一种热泵机组在不同光照强度下的恒温控制方法。

背景技术

随着科技的进步和人民生活水平的提高，人们对设施蔬菜、花卉等作物的需求也越来越大，设施农业已经成为现代农业发展的显著标志。温室作为现代农业发展运用过程中最为普及的基础设施，也越来越受人们的关注。在世界人口快速增长而耕地不断减少的情况下，温室极大地提高了土地利用率和作物种植密度，缓解了耕地面积不足和人口快速增长的矛盾。

设施农业中无论是玻璃日光温室、简易塑料大棚、连栋塑料温室，冬季增温是基本的要求。采用有采暖设备的温室大棚工厂化设施农业可生产出附加值高的农业产品。温室大棚控制技术可以摆脱自然环境本身的束缚，如高温，低温，强暴雨，强风，霜冻，干燥等一系列恶劣环境的影响。同时，温室大棚智能技术可以实现周期性，全天候，反季节的作物的生长生产，这项技术在某种程度上克服了传统意义上的农业技术上十分困难度的约束余限制，从而使作物生长资源分配合理，增强了资源运用的高效性，大大提高农业的生产水平。

植物在整个生命周期中所发生的一切生物化学反应，都必须在一定的温度条件下进行。温度降至某一低温或超过某一高温时，作物会停止生长甚至死亡。维持在某一适温范围时，生长发育最好。温度是作物生长发育极其重要的环境因子。由于地球的自转和公转造成地表热量在时间和空间上的不平衡，形成地表温度在昼夜、季节和地区上的变化，往往不能完全满足作物生育适温的需要。因此，应根据温室设施的温度条件，随时采取必要的保温、加温与降温措施，以充分满足作物的适温要求。

目前，我国温室产业发展迅速，对农业大棚内环境因子进行手动调节已不能满足高品质农作物的生长要求，加上科学技术的不断进步，急需农业大棚自动控制系统来提高控制精度，并减轻操作人员工作强度.农业大棚内环境因子针对不同作物，同一作物不同生长阶段有不同控制要求，这就需要对大棚内环境因子温度、湿度、光照强度和二氧化碳浓度等进行实时监测与控制，以保证农作物生长在最适合的环境中，从而提高其质量与产量。

温度是温室环境中重要的一环，尤其是在气温较低的冬季，必须为温室选择适当的加温方式，并配备相应的加温设备，以保证夜间室温满足作物生长的需要。当环境温度不符合植物生长发育所需的适宜温度时，则会影响植物的健康生长，特别是对反季节植物的培养而言，温度就更显得尤为重要了。低温会降低植物叶片的光合速率，延迟发育，降低植物品质，畸形果增多。而高温时，会发生生育障碍，在夜间低温、白天高温的情况下，生育越发受到抑制。在我国，冬季大部分地区比较寒冷，要保证温室种植作物的正常生长和发育，就需要供热。

热泵是一种以消耗部分能量作为补偿条件使热量从低温物体(空气、水或土壤等)转移到高温物体的能量利用装置。通过热泵利用人工的方法将低温区无用的热量移送到高温区，成为有用的热量或者用途更大的热量。热泵作为一种高效节能装置，具有巨大的节能潜力。按照热源的种类来分，主要分为空气源热泵、水源热泵、土壤源热泵等。

水源热泵技术是利用地球表面浅层水源如地下水、河流和湖泊中吸收的太阳能和地热能而形成的低温低位热能资源，并采用热泵原理，通过少量的高位电能输入，实现低位热能向高位热能转移的一种技术。水源热泵用于农业大棚制冷制热系统中，环保效益显著，且高效节能，应用范围广。

目前，热泵机组在农业中应用广泛，但是绝大多数热泵机组都只设定了一个固定的目标温度，而没有考虑不同植物在白天和夜晚状态下对于温度的不同需求。另外，光照强度大，对植物生长很不利。

因此，有必要对热泵机组的光照强度进行检测且对热泵机组的目标温度进行细分，考虑白天和黑夜热泵机组对温度的不同需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是热泵机组目标温度的设定未考虑植物在白天和夜晚状态下对于温度的不同需求。

为解决上述技术问题，本发明公开了一种热泵机组在不同光照强度下的恒温控制方法，所述方法包括：

光照强度检测，光度传感模块通过检测外面环境的光照强度控制光度传感模块开关的启闭状态；

若光度传感模块开关为连通状态，

则，

将热泵机组的运转模式调整为白天控制模式；

所述白天控制模式根据室内环境温度Tr与热泵机组的温度设定值之间满足的关系将热泵机组的工作模式分为分为白天制冷模式、白天制热模式和白天恒温停机模式；

否则，

将热泵机组的运转模式调整为黑夜控制模式；

所述黑夜控制模式根据室内环境温度Tr与热泵机组的温度设定值之间满足的关系将热泵机组的工作模式分为分为黑夜制冷模式、黑夜制热模式和黑夜恒温停机模式。

进一步的，所述热泵机组的温度设定值包括制冷温度设定值Tsc、制热温度设定值Tsh和温度回差设定值△Ts；所述白天控制模式包括：

当Tr＞Tsc+△Ts时，且持续预设时间，系统按照白天制冷模式运行，目标温度为Tsc；

当Tr＜Tsh－△Ts时，且持续预设时间时，系统按照白天制热模式运行，目标温度为Tsh；

当Tsh－△Ts≤Tr≤Tsc+△Ts时，系统进入白天恒温停机模式，但风机运行。

进一步的，所述白天控制模式系统按照白天制冷模式运行过程中，当Tr≤Tsc－温度偏差值时，系统恒温停机，但风机运行；

所述白天控制模式系统按照白天制热模式运行过程中，当Tr≥Tsh+温度偏差值时，系统恒温停机，但风机运行。

进一步的，所述热泵机组的温度设定值包括制冷温度设定值Tsc、制热温度设定值Tsh和温度回差设定值△Ts；所述黑夜控制模式包括：

当Tr＞Tsh+△Ts时，且持续预设时间时，系统按照黑夜制冷模式运行，目标温度为Tsh；

当Tr＜Tsh－△Ts时，且持续预设时间时，系统按照黑夜制热模式运行，目标温度为Tsh；

当Tsh－△Ts≤Tr≤Tsh+△Ts时，系统进入黑夜恒温停机模式，但风机运行。

进一步的，所述黑夜控制模式系统按照黑夜制冷模式运行过程中，当Tr≤Tsh－温度偏差值时，系统恒温停机，但风机运行；

所述黑夜控制模式系统按照黑夜制热模式运行过程中，当Tr≥Tsh+温度偏差值时，系统恒温停机，但风机运行。

进一步的，所述光度传感模块包括光度传感器和光度控制单元，所述光度传感器将检测到的光照强度信号传输给所述光度控制单元，所述光度控制单元判断光照强度是否处于期望的范围值内；

若是光照强度处于范围值内，则光度传感模块开关为连通状态；

否则，光度传感模块开关为断开状态。

优选的，所述预设时间为10s－15s。

进一步的，所述风机运行为系统恒温停机前的风速，且能够手动改换转速档调整风速。

优选的，所述温度偏差值为0.5℃－0.8℃。

进一步的，所述热泵机组包括：

开关信号采集处理模块：用于实时检测光度传感模块开关的启闭状态；

温度传感器：用于检测实时检测室内环境温度Tr，并将室内环境温度Tr传输至控制单元；

计时单元：用于计量持续时间，并将计时值传输至控制单元；

控制单元：用于根据所述光度传感模块开关信号状态确定热泵机组的白天控制模式或黑夜控制模式；且根据室内环境温度Tr与热泵机组设定的制冷温度设定值Tsc、制热温度设定值Tsh和温度回差设定值△Ts进行比较确定热泵机组的具体工作模式。

采用上述技术方案，本发明所述的具有如下有益效果：

1)本发明通过采用光度传感器，判断当前是白天或黑夜状态，从而根据光度传感模块的启闭状态自动切换室内的不同控制模式，精细化设置需要调节的目标温度，保证室内目标温度适宜，从而保证植物的健康生长；

2)增加光度传感器及时检测光照强度，如果光照强度过大，便于进行遮阳措施，保护植物的健康生长。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为热泵机组在不同光照强度下的恒温控制方法控制方法流程图；

图2为热泵机组白天控制模式示意图；

图3为热泵机组黑夜控制模式示意图。

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作出创造性劳动的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。

实施例1：

如图1所示，一种热泵机组在不同光照强度下的恒温控制方法，所述方法包括：

光照强度的检测，光度传感模块通过检测外面环境的光照强度控制光度传感模块开关的启闭状态；

若光度传感模块开关为连通状态，

则，

将热泵机组的运转模式调整为白天控制模式；

所述白天控制模式根据室内环境温度Tr与热泵机组的温度设定值之间满足的关系将热泵机组的工作模式分为分为白天制冷模式、白天制热模式和白天恒温停机模式；

否则，

将热泵机组的运转模式调整为黑夜控制模式；

所述黑夜控制模式根据室内环境温度Tr与热泵机组的温度设定值之间满足的关系将热泵机组的工作模式分为分为黑夜制冷模式、黑夜制热模式和黑夜恒温停机模式。

如图1和图2所示，所述热泵机组的温度设定值包括制冷温度设定值Tsc、制热温度设定值Tsh和温度回差设定值△Ts；所述白天控制模式包括：

当Tr＞Tsc+△Ts时，且持续预设时间，系统按照白天制冷模式运行，目标温度为Tsc；

当Tr＜Tsh－△Ts时，且持续预设时间时，系统按照白天制热模式运行，目标温度为Tsh；

当Tsh－△Ts≤Tr≤Tsc+△Ts时，系统进入白天恒温停机模式，但风机运行。

所述白天控制模式系统按照白天制冷模式运行过程中，当Tr≤Tsc－温度偏差值时，系统恒温停机，但风机运行；

所述白天控制模式系统按照白天制热模式运行过程中，当Tr≥Tsh+温度偏差值时，系统恒温停机，但风机运行。

结合图1和3所示，所述热泵机组的温度设定值包括制冷温度设定值Tsc、制热温度设定值Tsh和温度回差设定值△Ts；所述黑夜控制模式包括：

当Tr＞Tsh+△Ts时，且持续预设时间时，系统按照黑夜制冷模式运行，目标温度为Tsh；

当Tr＜Tsh－△Ts时，且持续预设时间时，系统按照黑夜制热模式运行，目标温度为Tsh；

当Tsh－△Ts≤Tr≤Tsh+△Ts时，系统进入黑夜恒温停机模式，但风机运行。

所述黑夜控制模式系统按照黑夜制冷模式运行过程中，当Tr≤Tsh－温度偏差值时，系统恒温停机，但风机运行；

所述黑夜控制模式系统按照黑夜制热模式运行过程中，当Tr≥Tsh+温度偏差值时，系统恒温停机，但风机运行。

所述光度传感模块包括光度传感器和光度控制单元，所述光度传感器将检测到的光照强度信号传输给所述光度控制单元，所述光度控制单元判断光照强度是否处于期望的范围值内；

若是光照强度处于范围值内，则光度传感模块开关为连通状态；

否则，光度传感模块开关为断开状态。

所述预设时间为10s。

所述风机运行为系统恒温停机前的风速，且能够手动改换转速档调整风速。

所述温度偏差值为0.5℃。

所述热泵机组包括：

开关信号采集处理模块：用于实时检测光度传感模块开关的启闭状态；

温度传感器：用于检测实时检测室内环境温度Tr，并将室内环境温度Tr传输至控制单元；

计时单元：用于计量持续时间，并将计时值传输至控制单元；

控制单元：用于根据所述光度传感模块开关信号状态确定热泵机组的白天控制模式或黑夜控制模式；且根据室内环境温度Tr与热泵机组设定的制冷温度设定值Tsc、制热温度设定值Tsh和温度回差设定值△Ts进行比较确定热泵机组的具体工作模式。

实施例2：

如图1所示，一种热泵机组在不同光照强度下的恒温控制方法，所述方法包括：

光照强度的检测，光度传感模块通过检测外面环境的光照强度控制光度传感模块开关的启闭状态；

若光度传感模块开关为连通状态，

则，

将热泵机组的运转模式调整为白天控制模式；

所述白天控制模式根据室内环境温度Tr与热泵机组的温度设定值之间满足的关系将热泵机组的工作模式分为分为白天制冷模式、白天制热模式和白天恒温停机模式；

否则，

将热泵机组的运转模式调整为黑夜控制模式；

所述黑夜控制模式根据室内环境温度Tr与热泵机组的温度设定值之间满足的关系将热泵机组的工作模式分为分为黑夜制冷模式、黑夜制热模式和黑夜恒温停机模式。

结合图1和2所示，所述热泵机组的温度设定值包括制冷温度设定值Tsc、制热温度设定值Tsh和温度回差设定值△Ts；所述白天控制模式包括：

当Tr＞Tsc+△Ts时，且持续预设时间，系统按照白天制冷模式运行，目标温度为Tsc；

当Tr＜Tsh－△Ts时，且持续预设时间时，系统按照白天制热模式运行，目标温度为Tsh；

当Tsh－△Ts≤Tr≤Tsc+△Ts时，系统进入白天恒温停机模式，但风机运行。

所述白天控制模式系统按照白天制冷模式运行过程中，当Tr≤Tsc－温度偏差值时，系统恒温停机，但风机运行；

所述白天控制模式系统按照白天制热模式运行过程中，当Tr≥Tsh+温度偏差值时，系统恒温停机，但风机运行。

结合图1和3所示，所述热泵机组的温度设定值包括制冷温度设定值Tsc、制热温度设定值Tsh和温度回差设定值△Ts；所述黑夜控制模式包括：

当Tr＞Tsh+△Ts时，且持续预设时间时，系统按照黑夜制冷模式运行，目标温度为Tsh；

当Tr＜Tsh－△Ts时，且持续预设时间时，系统按照黑夜制热模式运行，目标温度为Tsh；

当Tsh－△Ts≤Tr≤Tsh+△Ts时，系统进入黑夜恒温停机模式，但风机运行。

所述黑夜控制模式系统按照黑夜制冷模式运行过程中，当Tr≤Tsh－温度偏差值时，系统恒温停机，但风机运行；

所述黑夜控制模式系统按照黑夜制热模式运行过程中，当Tr≥Tsh+温度偏差值时，系统恒温停机，但风机运行。

所述光度传感模块包括光度传感器和光度控制单元，所述光度传感器将检测到的光照强度信号传输给所述光度控制单元，所述光度控制单元判断光照强度是否处于期望的范围值内；

若是光照强度处于范围值内，则光度传感模块开关为连通状态；

否则，光度传感模块开关为断开状态。

所述预设时间为15s。

所述风机运行为系统恒温停机前的风速，且能够手动改换转速档调整风速。

所述温度偏差值为0.8℃。

所述热泵机组包括：

开关信号采集处理模块：用于实时检测光度传感模块开关的启闭状态；

温度传感器：用于检测实时检测室内环境温度Tr，并将室内环境温度Tr传输至控制单元；

计时单元：用于计量持续时间，并将计时值传输至控制单元；

控制单元：用于根据所述光度传感模块开关信号状态确定热泵机组的白天控制模式或黑夜控制模式；且根据室内环境温度Tr与热泵机组设定的制冷温度设定值Tsc、制热温度设定值Tsh和温度回差设定值△Ts进行比较确定热泵机组的具体工作模式。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种热泵机组在不同光照强度下的恒温控制方法，其特征在于，所述方法包括：

光照强度检测，光度传感模块通过检测外面环境的光照强度控制光度传感模块开关的启闭状态；

若光度传感模块开关为连通状态，

则，

将热泵机组的运转模式调整为白天控制模式；

所述白天控制模式根据室内环境温度Tr与热泵机组的温度设定值之间满足的关系将热泵机组的工作模式分为白天制冷模式、白天制热模式和白天恒温停机模式；

否则，

将热泵机组的运转模式调整为黑夜控制模式；

所述黑夜控制模式根据室内环境温度Tr与热泵机组的温度设定值之间满足的关系将热泵机组的工作模式分为分为黑夜制冷模式、黑夜制热模式和黑夜恒温停机模式。

2.根据权利要求1所述的一种热泵机组在不同光照强度下的恒温控制方法，其特征在于，所述热泵机组的温度设定值包括制冷温度设定值Tsc、制热温度设定值Tsh和温度回差设定值△Ts；

当Tr＞Tsc+△Ts时，且持续预设时间，系统按照白天制冷模式运行，目标温度为Tsc；

当Tr＜Tsh－△Ts时，且持续预设时间时，系统按照白天制热模式运行，目标温度为Tsh；

当Tsh－△Ts≤Tr≤Tsc+△Ts时，系统进入白天恒温停机模式，但风机运行。

3.根据权利要求2所述的一种热泵机组在不同光照强度下的恒温控制方法，其特征在于，所述白天控制模式系统按照白天制冷模式运行过程中，当Tr≤Tsc－温度偏差值时，系统恒温停机，但风机运行；

所述白天控制模式系统按照白天制热模式运行过程中，当Tr≥Tsh+温度偏差值时，系统恒温停机，但风机运行。

4.根据权利要求1所述的一种热泵机组在不同光照强度下的恒温控制方法，其特征在于，所述热泵机组的温度设定值包括制冷温度设定值Tsc、制热温度设定值Tsh和温度回差设定值△Ts；

当Tr＞Tsh+△Ts时，且持续预设时间时，系统按照黑夜制冷模式运行，目标温度为Tsh；

当Tr＜Tsh－△Ts时，且持续预设时间时，系统按照黑夜制热模式运行，目标温度为Tsh；

当Tsh－△Ts≤Tr≤Tsh+△Ts时，系统进入黑夜恒温停机模式，但风机运行。

5.根据权利要求4所述的一种热泵机组在不同光照强度下的恒温控制方法，其特征在于，所述黑夜控制模式系统按照黑夜制冷模式运行过程中，当Tr≤Tsh－温度偏差值时，系统恒温停机，但风机运行；

所述黑夜控制模式系统按照黑夜制热模式运行过程中，当Tr≥Tsh+温度偏差值时，系统恒温停机，但风机运行。

6.根据权利要求1所述的一种热泵机组在不同光照强度下的恒温控制方法，其特征在于，所述光度传感模块包括光度传感器和光度控制单元，所述光度传感器将检测到的光照强度信号传输给所述光度控制单元，所述光度控制单元判断光照强度是否处于期望的范围值内；

若是光照强度处于范围值内，则光度传感模块开关为连通状态；

否则，光度传感模块开关为断开状态。

7.根据权利要求3或4所述的一种热泵机组在不同光照强度下的恒温控制方法，其特征在于，所述预设时间为10s－15s。

8.根据权利要求1－5任一项所述的一种热泵机组在不同光照强度下的恒温控制方法，其特征在于，所述风机运行为系统恒温停机前的风速，且能够手动改换转速档调整风速。

9.根据权利要求4所述的一种热泵机组在不同光照强度下的恒温控制方法，其特征在于，所述温度偏差值为0.5℃－0.8℃。

10.根据权利要求1－5任意一项所述的热泵机组，其特征在于，所述热泵机组包括：

开关信号采集处理模块：用于实时检测光度传感模块开关的启闭状态；

温度传感器：用于检测实时检测室内环境温度Tr，并将室内环境温度Tr传输至控制单元；

计时单元：用于计量持续时间，并将计时值传输至控制单元；

控制单元：用于根据所述光度传感模块开关信号状态确定热泵机组的白天控制模式或黑夜控制模式；且根据室内环境温度Tr与热泵机组设定的制冷温度设定值Tsc、制热温度设定值Tsh和温度回差设定值△Ts进行比较确定热泵机组的具体工作模式。