CN109028677A - 农业设施热泵空气能多功能错峰控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种农业设施热泵空气能多功能错峰控制系统及控制方法。所述农业设施热泵空气能多功能错峰控制系统包括：远程数据中心、无线传输模块、模块化热泵控制器、热泵机组、第一风阀、第二风阀；所述远程数据中心通过所述无线传输模块连接所述模块化热泵控制器，所述模块化热泵控制器连接所述热泵机组，并控制所述热泵机组的启停，所述热泵机组的出风口连通所述第一风阀、第二风阀和粮食冷藏保鲜库的入风口，从而向所述粮食烘干室、所述温室大棚和所述粮食冷藏保鲜库送风。本发明还提供一种基于农业设施热泵空气能多功能错峰控制系统的控制方法。

Description

农业设施热泵空气能多功能错峰控制系统及控制方法

技术领域

本发明属于计算机科学技术领域，具体地涉及一种农业设施热泵空气能多功能错峰控制系统及控制方法。

背景技术

根据农业与农村经济发展目标，粮食烘干作为粮食生产中耕作、播种、收获、干燥等粮食不落地入库作业环节的重要组成部分，是最后一个工作量大、作业时间短、作业要求高的工作环节。提高粮食烘干机械化是符合我国农业现代化发展道路的，也是实施乡村振兴战略的重要组成部分。

但是，目前设施农业生产供热以高能耗、高污染、自动化程度低的燃煤(燃油)型热风炉为主要热源，存在能源消耗高，烟尘、二氧化碳和二氧化硫等污染物排放高等问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷或问题，提供一种农业设施热泵空气能多功能错峰控制系统及控制方法。

本发明的技术方案如下：一种农业设施热泵空气能多功能错峰控制系统，所述农业设施包括温室大棚、粮食烘干室和粮食冷藏保鲜库，所述农业设施热泵空气能多功能错峰控制系统包括：远程数据中心、无线传输模块、模块化热泵控制器、热泵机组、第一风阀、第二风阀；所述远程数据中心通过所述无线传输模块连接所述模块化热泵控制器，所述模块化热泵控制器连接所述热泵机组，并控制所述热泵机组的启停，所述热泵机组的出风口连通所述第一风阀、第二风阀和粮食冷藏保鲜库的入风口，从而向所述粮食烘干室、所述温室大棚和所述粮食冷藏保鲜库送风。

优选地，还包括分别连接所述模块化热泵控制器的温室大棚室内控制单元和粮食烘干室内控制单元；所述农业设施热泵空气能多功能错峰控制系统的空气能错峰工作模式包括烘干模式、非烘干模式和并行模式：在烘干模式下，所述粮食烘干室内控制单元采集粮食烘干室内的温度信息，并反馈至所述模块化热泵控制器，所述模块化热泵控制器根据接收的温度信息控制所述热泵机组实现对所述粮食烘干室内温度的调节；在非烘干模式下，所述温室大棚室内控制单元采集温室大棚内的温度信息，并反馈至所述模块化热泵控制器，所述模块化热泵控制器根据接收的温度信息控制所述热泵机组实现对所述温室大棚内温度的调节；在所述并行模式下，所述粮食烘干室内控制单元和所述温室大棚室内控制单元分别采集粮食烘干室和温室大棚内的温度信息，并反馈至所述模块化热泵控制器，所述模块化热泵控制器根据接收的温度信息控制所述热泵机组分别实现对所述粮食烘干室和所述粮食烘干室内温度的调节。

优选地，所述粮食烘干室内控制单元和所述温室大棚室内控制单元均包括温度传感器组、MCU控制电路和通讯电路，所述温度传感器组和所述通讯电路分别与所述MCU控制电路电连接，且所述通讯电路与所述模块化热泵控制器通信连接；所述粮食烘干室内控制单元的温度传感器组用于监测粮食烘干室内的温度，所述温室大棚室内控制单元的温度传感器组用于监测温室大棚内的温度。

优选地，所述热泵机组包括分别连通所述第一风阀和所述第二风阀的第一风阀输出通道和第二风阀输出通道；当模块化热泵控制器接收到所述粮食烘干室内控制单元的反馈信号后，控制所述热泵机组开启第一风阀输出通道；当模块化热泵控制器接收到温室大棚室内控制单元的反馈信号后，控制热泵机组开启第二风阀输出通道；当模块化热泵控制器同时接收到粮食烘干室内控制单元与温室大棚室内控制单元的反馈信号时，则同步开启所述第一风阀输出通道和所述第二风阀输出通道。

优选地，还包括烘干室除尘装置控制模块和温室大棚实施装置控制模块，所述无线传输模块设有透传接口，所述烘干室除尘装置控制模块、所述温室大棚实施装置控制模块和所述模块化热泵控制器均通过所述透传接口连接所述无线传输模块。

一种根据上述的农业设施热泵空气能多功能错峰控制系统的控制方法，包括如下步骤：当所述农业设施热泵空气能多功能错峰控制系统的空气能错峰工作模式为烘干模式或并行模式，粮食烘干室内控制单元开始工作，传感器组实时监测粮食烘干室内温度和环境温度，并将加载的能量数反馈给模块化热泵控制器；当所述农业设施热泵空气能多功能错峰控制系统的空气能错峰工作模式为非烘干模式或并行模式，温室大棚室内控制单元开始工作，传感器组实时监测温室大棚室内温度和环境温度，并将将加载的能量数反馈给模块化热泵控制器。

优选地，包括如下步骤：模块化热泵控制器接收到粮食烘干室内控制单元反馈信号后，开启第一风阀输出通道，所述第一风阀输出通道通过第一风阀向粮食烘干室输送热风；模块化热泵控制器接收到温室大棚室内控制单元反馈信号后，开启第二风阀输出通道；所述第一风阀输出通道通过第一风阀向温室大棚室输送热风。

优选地，粮食烘干室内控制单元与温室大棚室内控制单元分别反馈能量数e1和e2至所述模块化热泵控制器；所述模块化热泵控制器比较能量数e1与能量数e2的大小，判定当前的系统数量e3，从而选择所述模块化热泵控制器处于加载区、保持区或卸载区：如果所述模块化热泵控制器处于加载区，则以每个子模块的一个系统为单位即一个压缩机，逐台加载压缩机制冷热,优先加载的是停机时间最长的压缩机；如果所述模块化热泵控制器处于保持区，则不再关闭已加载的压缩机，也不加载新的压缩机；如果所述模块化热泵控制器处于卸载区，则根据运行时间的长短，以每个子模块的一个系统为单位,先关闭运行时间最长的压缩机。

优选地，当max(e1,e2)>e3，选择所述模块化热泵控制器处于加载区；当min(e1,e2)<e3，选择模块化热泵控制器处于卸载区；当e3≥max(e1,e2)或e3≤min(e1,e2)，选择模块化热泵控制器处于能量保持区；再根据需要控制第一风阀与第二风阀的工作状态。

本发明提供的技术方案具有如下有益效果：

本发明提出的农业设施热泵空气能多功能错峰控制系统和控制方法的控制原理科学，工艺简便，控制精度高，节省人力，能耗低，故障率低，寿命长；其控制设备结构简单，控制可靠，适应范围广，控制环境友好；可代替农业设施燃煤、燃气、电锅炉提供能量，更节能、舒适、环保、安全，改善城市大气环境、节约能源的一条有效途径。

附图说明

图1是本发明实施例提供的农业设施热泵空气能多功能错峰控制系统的控制原理示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明中的步骤虽然用标号进行了排列，但并不用于限定步骤的先后次序，除非明确说明了步骤的次序或者某步骤的执行需要其他步骤作为基础，否则步骤的相对次序是可以调整的。可以理解，本文中所使用的术语“和/或”涉及且涵盖相关联的所列项目中的一者或一者以上的任何和所有可能的组合。

如图1所示，本发明实施例提供一种农业设施热泵空气能多功能错峰控制系统。而且，所述农业设施包括但不限于温室大棚、粮食烘干室和粮食冷藏保鲜库。

具体地，所述农业设施热泵空气能多功能错峰控制系统包括：远程数据中心、无线传输模块、模块化热泵控制器、热泵机组、第一风阀、第二风阀、温室大棚室内控制单元、粮食烘干室内控制单元、烘干室除尘装置控制模块和温室大棚实施装置控制模块。

其中，所述远程数据中心用于对数据进行远程存储和监管。而且，所述远程数据中心通过所述无线传输模块连接所述模块化热泵控制器、烘干室除尘装置控制模块和温室大棚实施装置控制模块；

所述模块化热泵控制器连接所述热泵机组，并控制所述热泵机组的启停，所述热泵机组的出风口连通所述第一风阀、第二风阀和粮食冷藏保鲜库的入风口，从而向所述粮食烘干室、所述温室大棚和所述粮食冷藏保鲜库送风。

具体地，在本实施例中，所述热泵机组实现冷热气体分离，所述热泵机组连通并输送热风至所述第一风阀和所述第二风阀，所述第一风阀向所述粮食烘干室供热风，所述第二风阀向所述温室大棚供热风；且所述热泵机组向所述粮食冷藏保鲜库输送冷风。

需要说明的是，在其他可替代实施例中，所述热泵机组还可以根据所述温室大棚的需要，对所述温室大棚提供常温新风或冷风，本发明对此不做限定。

所述温室大棚室内控制单元、粮食烘干室内控制单元分别连接所述模块化热泵控制器。

所述无线传输模块设有透传接口，而且所述烘干室除尘装置控制模块、所述温室大棚实施装置控制模块和所述模块化热泵控制器均通过所述透传接口连接所述无线传输模块。

具体地，所述热泵机组的基本功能是粮食烘干机热源，该热源能够持续24小时不间断自动运行，为烘干机提供稳定的热风；设备实现了冷热气体分离，经过热交换系统后排出的冷风可直接输送到库房用于粮食冷藏保鲜，实现资源的再利用。

而且，所述热泵机组包括分别连通所述第一风阀和所述第二风阀的第一风阀输出通道和第二风阀输出通道。即，所述热泵机组通过所述第一风阀输出通道和所述第二风阀输出通道向所述第一风阀和所述第二风阀输送热风。

此外，所述粮食烘干室内控制单元和所述温室大棚室内控制单元均包括温度传感器组、MCU控制电路和通讯电路，所述温度传感器组和所述通讯电路分别与所述MCU控制电路电连接，且所述通讯电路与所述模块化热泵控制器通信连接；

所述粮食烘干室内控制单元的温度传感器组用于监测粮食烘干室的室内温度和环境温度，所述温室大棚室内控制单元的温度传感器组用于监测温室大棚的室内温度和环境温度。

在本实施例中，所述农业设施热泵空气能多功能错峰控制系统的空气能错峰工作模式包括烘干模式、非烘干模式和并行模式：

在烘干模式下，所述粮食烘干室内控制单元采集粮食烘干室的温度信息，并反馈至所述模块化热泵控制器，所述模块化热泵控制器根据接收的温度信息控制所述热泵机组实现对所述粮食烘干室内温度的调节，同时烘干室除尘装置控制模块开始工作；

在非烘干模式下，所述温室大棚室内控制单元采集温室大棚的温度信息，并反馈至所述模块化热泵控制器，所述模块化热泵控制器根据接收的温度信息控制所述热泵机组实现对所述温室大棚内温度的调节，同时温室大棚实施装置控制模块开始工作；

在所述并行模式下，所述粮食烘干室内控制单元和所述温室大棚室内控制单元分别采集粮食烘干室和温室大棚内的温度信息，并反馈至所述模块化热泵控制器，所述模块化热泵控制器根据接收的温度信息控制所述热泵机组分别实现对所述粮食烘干室和所述粮食烘干室内温度的调节，同时烘干室除尘装置控制模块和温室大棚实施装置控制模块开始工作。

实际上，当模块化热泵控制器接收到所述粮食烘干室内控制单元的反馈信号后，控制所述热泵机组开启第一风阀输出通道；当模块化热泵控制器接收到温室大棚室内控制单元的反馈信号后，控制热泵机组开启第二风阀输出通道；当模块化热泵控制器同时接收到粮食烘干室内控制单元与温室大棚室内控制单元的反馈信号时，则同步开启所述第一风阀输出通道和所述第二风阀输出通道。

一种根据如图1所示的农业设施热泵空气能多功能错峰控制系统的控制方法，包括如下步骤：

一、当所述农业设施热泵空气能多功能错峰控制系统的空气能错峰工作模式为烘干模式或并行模式，粮食烘干室内控制单元开始工作，传感器组实时监测粮食烘干室内温度和环境温度，并将加载的能量数反馈给模块化热泵控制器；

二、当所述农业设施热泵空气能多功能错峰控制系统的空气能错峰工作模式为非烘干模式或并行模式，温室大棚室内控制单元开始工作，传感器组实时监测温室大棚室内温度和环境温度，并将将加载的能量数反馈给模块化热泵控制器。

实际上，在步骤一和步骤二中均包括如下步骤：

模块化热泵控制器接收到粮食烘干室内控制单元反馈信号后，开启第一风阀输出通道，所述第一风阀输出通道通过第一风阀向粮食烘干室输送热风；

模块化热泵控制器接收到温室大棚室内控制单元反馈信号后，开启第二风阀输出通道；所述第一风阀输出通道通过第一风阀向温室大棚室输送热风。

实际上，在本实施例提供的控制方法中，粮食烘干室内控制单元与温室大棚室内控制单元分别反馈能量数e1和e2至所述模块化热泵控制器；

所述模块化热泵控制器比较能量数e1与能量数e2的大小，判定当前的系统数量e3，从而选择所述模块化热泵控制器处于加载区、保持区或卸载区：

如果所述模块化热泵控制器处于加载区，则以每个子模块的一个系统为单位即一个压缩机，逐台加载压缩机制冷热,优先加载的是停机时间最长的压缩机；

如果所述模块化热泵控制器处于保持区，则不再关闭已加载的压缩机，也不加载新的压缩机；

如果所述模块化热泵控制器处于卸载区，则根据运行时间的长短，以每个子模块的一个系统为单位,先关闭运行时间最长的压缩机。

而且，所述模块化热泵控制器比较能量数e1与能量数e2的大小，判定当前的系统数量e3，从而选择所述模块化热泵控制器处于加载区、保持区或卸载区的比较过程如下：

当max(e1,e2)>e3，选择所述模块化热泵控制器处于加载区；

当min(e1,e2)<e3，选择模块化热泵控制器处于卸载区；

当e3≥max(e1,e2)或e3≤min(e1,e2)，选择模块化热泵控制器处于能量保持区；再根据需要控制第一风阀与第二风阀的工作状态。

需要说明的是，所述能量数e1和e2分别代表粮食烘干室与温室大棚室所需要的压缩机的功率数，而系统数量e3则代表系统目前的正在工作的压缩机的功率数。

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 (9)

1.一种农业设施热泵空气能多功能错峰控制系统，其特征在于：所述农业设施包括温室大棚、粮食烘干室和粮食冷藏保鲜库，所述农业设施热泵空气能多功能错峰控制系统包括：远程数据中心、无线传输模块、模块化热泵控制器、热泵机组、第一风阀、第二风阀；

所述远程数据中心通过所述无线传输模块连接所述模块化热泵控制器，所述模块化热泵控制器连接所述热泵机组，并控制所述热泵机组的启停，所述热泵机组的出风口连通所述第一风阀、第二风阀和粮食冷藏保鲜库的入风口，从而向所述粮食烘干室、所述温室大棚和所述粮食冷藏保鲜库送风。

2.根据权利要求1所述的一种农业设施热泵空气能多功能错峰控制系统，其特征在于，还包括分别连接所述模块化热泵控制器的温室大棚室内控制单元和粮食烘干室内控制单元；

所述农业设施热泵空气能多功能错峰控制系统的空气能错峰工作模式包括烘干模式、非烘干模式和并行模式：

在烘干模式下，所述粮食烘干室内控制单元采集粮食烘干室内的温度信息，并反馈至所述模块化热泵控制器，所述模块化热泵控制器根据接收的温度信息控制所述热泵机组实现对所述粮食烘干室内温度的调节；

在非烘干模式下，所述温室大棚室内控制单元采集温室大棚内的温度信息，并反馈至所述模块化热泵控制器，所述模块化热泵控制器根据接收的温度信息控制所述热泵机组实现对所述温室大棚内温度的调节；

在所述并行模式下，所述粮食烘干室内控制单元和所述温室大棚室内控制单元分别采集粮食烘干室和温室大棚内的温度信息，并反馈至所述模块化热泵控制器，所述模块化热泵控制器根据接收的温度信息控制所述热泵机组分别实现对所述粮食烘干室和所述粮食烘干室内温度的调节。

3.根据权利要求2所述的一种农业设施热泵空气能多功能错峰控制系统，其特征在于，所述粮食烘干室内控制单元和所述温室大棚室内控制单元均包括温度传感器组、MCU控制电路和通讯电路，所述温度传感器组和所述通讯电路分别与所述MCU控制电路电连接，且所述通讯电路与所述模块化热泵控制器通信连接；

所述粮食烘干室内控制单元的温度传感器组用于监测粮食烘干室内的温度，所述温室大棚室内控制单元的温度传感器组用于监测温室大棚内的温度。

4.根据权利要求2所述的一种农业设施热泵空气能多功能错峰控制系统，其特征在于，所述热泵机组包括分别连通所述第一风阀和所述第二风阀的第一风阀输出通道和第二风阀输出通道；

当模块化热泵控制器接收到所述粮食烘干室内控制单元的反馈信号后，控制所述热泵机组开启第一风阀输出通道；当模块化热泵控制器接收到温室大棚室内控制单元的反馈信号后，控制热泵机组开启第二风阀输出通道；当模块化热泵控制器同时接收到粮食烘干室内控制单元与温室大棚室内控制单元的反馈信号时，则同步开启所述第一风阀输出通道和所述第二风阀输出通道。

5.根据权利要求1-4所述的一种农业设施热泵空气能多功能错峰控制系统，其特征在于，还包括烘干室除尘装置控制模块和温室大棚实施装置控制模块，

所述无线传输模块设有透传接口，

所述烘干室除尘装置控制模块、所述温室大棚实施装置控制模块和所述模块化热泵控制器均通过所述透传接口连接所述无线传输模块。

6.一种根据如权利要求5所述的农业设施热泵空气能多功能错峰控制系统的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

当所述农业设施热泵空气能多功能错峰控制系统的空气能错峰工作模式为烘干模式或并行模式，粮食烘干室内控制单元开始工作，传感器组实时监测粮食烘干室内温度和环境温度，并将加载的能量数反馈给模块化热泵控制器；

当所述农业设施热泵空气能多功能错峰控制系统的空气能错峰工作模式为非烘干模式或并行模式，温室大棚室内控制单元开始工作，传感器组实时监测温室大棚室内温度和环境温度，并将将加载的能量数反馈给模块化热泵控制器。

7.一种根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

模块化热泵控制器接收到粮食烘干室内控制单元反馈信号后，开启第一风阀输出通道，所述第一风阀输出通道通过第一风阀向粮食烘干室输送热风；

模块化热泵控制器接收到温室大棚室内控制单元反馈信号后，开启第二风阀输出通道；所述第一风阀输出通道通过第一风阀向温室大棚室输送热风。

8.一种根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于：粮食烘干室内控制单元与温室大棚室内控制单元分别反馈能量数e1和e2至所述模块化热泵控制器；

所述模块化热泵控制器比较能量数e1与能量数e2的大小，判定当前的系统数量e3，从而选择所述模块化热泵控制器处于加载区、保持区或卸载区：

如果所述模块化热泵控制器处于加载区，则以每个子模块的一个系统为单位即一个压缩机，逐台加载压缩机制冷热，优先加载的是停机时间最长的压缩机；

如果所述模块化热泵控制器处于保持区，则不再关闭已加载的压缩机，也不加载新的压缩机；

如果所述模块化热泵控制器处于卸载区，则根据运行时间的长短，以每个子模块的一个系统为单位,先关闭运行时间最长的压缩机。

9.一种根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于：当max(e1,e2)>e3，选择所述模块化热泵控制器处于加载区；

当min(e1,e2)<e3，选择模块化热泵控制器处于卸载区；

当e3≥max(e1,e2)或e3≤min(e1,e2)，选择模块化热泵控制器处于能量保持区；再根据需要控制第一风阀与第二风阀的工作状态。