CN113849015A - 能源智慧温室及控制方法 - Google Patents

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CN113849015A CN202111171886.2A CN202111171886A CN113849015A CN 113849015 A CN113849015 A CN 113849015A CN 202111171886 A CN202111171886 A CN 202111171886A CN 113849015 A CN113849015 A CN 113849015A
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Abstract

本发明公开了一种能源智慧温室及控制方法，其中能源智慧温室包括温室本体、数据采集中心、下位机以及云端服务器、光伏发电设备、光伏发热设备、电能储能设备以及热能储能设备；所述温室本体内还设置有室内温度传感器、图像采集模块、无线通信模块、用于保存数据的存储模块、通风系统、散热片；其中，室内温度传感器、所述图像采集模块、所述无线通信模块、所述存储模块、所述通风系统均为用电设备；光伏控制器用于控制当前光伏发电设备进行光伏发电，并控制电能储能设备接收发电电能；同时数据采集中心检测当前的电能储能设备接收的发电电能，以及其向各个用电设备所需的用电电量；上述能源智慧温室通过智能积极调配，从多角度实现了保障了储能系统的长期使用可靠性。

Description

能源智慧温室及控制方法
技术领域
本发明涉及智能控制领域，尤其涉及一种能源智慧温室控制方法。
背景技术
太阳能是一种可再生能源，其是指太阳的热辐射能，主要表现就是常说的太阳光线。在化石燃料日趋减少的情况下，太阳能已成为人类使用能源的重要组成部分，并不断得到发展。太阳能的利用有光热转换和光电转换两种方式，太阳能发电是一种新兴的可再生能源。广义上的太阳能也包括地球上的风能、化学能、水能等。
然而研究人员发现，现有技术中的温室主要安装有通风系统、储能系统等设备，但是现有技术中的温室内设备相互独立，并没有经过智能化改造，这样就造成了温室内设备控制混乱；而且随着温室内的电气设备的增多，对于实现综合统筹的智能化控制的要求也越来越高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能源智慧温室及控制方法，解决了现有技术中指出的上述技术问题。
本发明提供了一种能源智慧温室，包括温室本体、数据采集中心、下位机以及云端服务器、光伏发电设备、光伏发热设备、电能储能设备以及热能储能设备；所述温室本体内还设置有室内温度传感器、图像采集模块、无线通信模块、用于保存数据的存储模块、通风系统、散热片；
其中，所述室内温度传感器、所述图像采集模块、所述无线通信模块、所述存储模块、所述通风系统均为用电设备；
所述下位机，用于实施接受云端服务器的控制指令，在云端服务器发送发电启动控制指令后，下位机向光伏控制器发送发电启动控制指令；
所述光伏控制器，用于控制当前光伏发电设备进行光伏发电，并控制电能储能设备接收发电电能；同时数据采集中心检测当前的电能储能设备接收的发电电能，以及其向各个用电设备所需的用电电量；所述数据采集中心将每个用电设备进行重要性优先级排序，得到第一初始优选级排序列表；所述第一初始优选级排序列表按照重要性由高到低顺序进行排列；
数据采集中心，用于检测判断当前光伏发电设备的发电电能的总量和电能储能设备的剩余电量之和是否低于温室本体内各个用电设备的总用电量；如果是，则顺序从第一初始优选级排序列表中最后一位用电设备进行剔除，更新得到修改后的第一初始优选级排序列表，再判断当前当前光伏发电设备的发电电能的总量和电能储能设备的剩余电量之和是否低于温室本体内修改后第一初始优选级排序列表中的用电设备的总用电量，重复多次迭代判断，直至修改后第一初始优选级排序列表中的用电设备的总用电量首次小于当前当前光伏发电设备的发电电能的总量和电能储能设备的剩余电量之和之后，则认定当前修改后第一初始优选级排序列表为目标优先级排序列表；
光伏控制器，还用于控制光伏发电设备以及电能储能设备直接向目标优先级排序列表中的用电设备供给电能。
优选的，作为一种可实施方案；所述电能储能设备为蓄电池组；所述热能储能设备包括热能交换设备和储能存储设备。
优选的，作为一种可实施方案；所述光伏发电设备包括光伏发电机组和逆变器；所述光伏发电机组通过逆变器与所述电能储能设备电连接；所述光伏发热设备包括太阳能热水器机组和管道系统；所述太阳能热水器机组通过管道系统与温室本体内的散热片连通；所述太阳能热水器机组还通过管道系统与热能交换设备连通交换热能。
优选的，作为一种可实施方案；还包括用于与用户交互及监控的显示模块；所述显示模块与所述云端服务器建立通信连接；所述显示模块用于显示云端服务器接收的下位机传送的监控数据。
优选的，作为一种可实施方案；所述无线通信模块为GPRS通信模块。
相应地，本发明提供了一种能源智慧温室控制方法，对能源智慧温室实施智能控制，包括如下操作步骤：
步骤S10:下位机实施接受云端服务器的控制指令，在云端服务器发送发电启动控制指令后，下位机向光伏控制器发送发电启动控制指令；
步骤S20:光伏控制器控制当前光伏发电设备进行光伏发电，并控制电能储能设备接收发电电能；同时数据采集中心检测当前的电能储能设备接收的发电电能，以及其向各个用电设备所需的用电电量；所述数据采集中心将每个用电设备进行重要性优先级排序，得到第一初始优选级排序列表；所述第一初始优选级排序列表按照重要性由高到低顺序进行排列；
数据采集中心检测判断当前光伏发电设备的发电电能的总量和电能储能设备的剩余电量之和是否低于温室本体内各个用电设备的总用电量；如果是，则顺序从第一初始优选级排序列表中最后一位用电设备进行剔除，更新得到修改后的第一初始优选级排序列表，再判断当前当前光伏发电设备的发电电能的总量和电能储能设备的剩余电量之和是否低于温室本体内修改后第一初始优选级排序列表中的用电设备的总用电量，重复多次迭代判断，直至修改后第一初始优选级排序列表中的用电设备的总用电量首次小于当前当前光伏发电设备的发电电能的总量和电能储能设备的剩余电量之和之后，则认定当前修改后第一初始优选级排序列表为目标优先级排序列表；
步骤S30:光伏控制器控制光伏发电设备以及电能储能设备直接向目标优先级排序列表中的用电设备供给电能。
优选的，作为一种可实施方案；在步骤S30之后，还包括对光伏发热设备进行智能控制操作：
步骤S40:下位机实施接受云端服务器的控制指令，在云端服务器发送发热启动控制指令后，下位机向光伏控制器发送发热启动控制指令；
步骤S50:光伏控制器控制当前光伏发热设备进行光伏发热，并控制热能储能设备接收热能。
优选的，作为一种可实施方案；在执行步骤S50同时，还包括执行如下操作步骤:
步骤S51：数据采集中心检测当前温室本体内的室内温度传感器的数值；
步骤S52：若当前室内温度的数值低于最低温度阈值，则控制热能储能设备直接向散热片输送热能，直至当前室内温度的数值高于最低温度阈值时停止操作。
优选的，作为一种可实施方案；在执行步骤S50同时，还包括执行如下操作步骤:
步骤S53：数据采集中心检测当前温室本体内的室内温度传感器的数值；
步骤S54：若当前室内温度的数值高于最高温度阈值，且检测室外温度的数值低于室内温度的数值时，则控制通风系统实施向温室本体输送冷空气的操作。
优选的，作为一种可实施方案；所述最高温度阈值的数值大于所述最低温度阈值的数值。
本申请提供的能源智慧温室及控制方法，具有的技术效果有：
分析本发明实施例提供的上述能源智慧温室及控制方法可知，其主要设计有温室本体、数据采集中心、下位机以及云端服务器、光伏发电设备、光伏发热设备、电能储能设备以及热能储能设备；所述温室本体内还设置有室内温度传感器、图像采集模块、无线通信模块、用于保存数据的存储模块、通风系统、散热片；
其中，所述室内温度传感器、所述图像采集模块、所述无线通信模块、所述存储模块、所述通风系统均为用电设备；所述下位机，用于实施接受云端服务器的控制指令，在云端服务器发送发电启动控制指令后，下位机向光伏控制器发送发电启动控制指令；
在具体应用时，上述能源智慧温室采用无线网络方式构建控制架构，通过无线网络实现光伏控制器、用电设备以及数据采集中心进行通信。本发明实施例具有智能化更高、低功耗和有序控制等技术特定，而且光伏控制器通过逻辑判断和执行，提高温室大棚内用电设备的用电量的协调控制，保障了温室大棚内的智能运行的可靠性。将每个用电设备进行重要性优先级排序，得到第一初始优选级排序列表；多次迭代运算后，认定当前修改后第一初始优选级排序列表为目标优先级排序列表；最终光伏控制器控制光伏发电设备以及电能储能设备直接向目标优先级排序列表中的用电设备供给电能，通过上述技术算法实现了按需供电，按重要性选择供电等功能。然而，研究发现，现有技术中温室其储能控制并没有采用智能综合管控操作，这样将会造成能源储存变化混乱，能源管控不能够智能化。
附图说明
图1为能源智慧温室的整体控制架构示意图；
图2为能源智慧温室中的温室本体的用电设备的架构示意图；
图3为能源智慧温室控制方法的主要流程示意图；
图4为能源智慧温室控制方法的一具体流程示意图；
图5为能源智慧温室控制方法的另一具体流程示意图；
图6为能源智慧温室控制方法的再一具体示意图。
标号：温室本体10；数据采集中心20；下位机30；云端服务器40；室内温度传感器11；图像采集模块12；无线通信模块13；用于保存数据的存储模块14；通风系统15。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
需要说明的是，除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限值本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例一：
参见图1以及图2，本发明实施例一提供了一种能源智慧温室，包括温室本体10、数据采集中心20、下位机30以及云端服务器40、光伏发电设备、光伏发热设备、电能储能设备以及热能储能设备；所述温室本体内还设置有室内温度传感器11、图像采集模块12、无线通信模块13、用于保存数据的存储模块14、通风系统15、散热片(图中未示出)；
其中，所述室内温度传感器11、所述图像采集模块12、所述无线通信模块13、所述存储模块14、所述通风系统15均为用电设备；
所述下位机30，用于实施接受云端服务器的控制指令，在云端服务器发送发电启动控制指令后，下位机向光伏控制器发送发电启动控制指令；
所述光伏控制器50，用于控制当前光伏发电设备进行光伏发电，并控制电能储能设备接收发电电能；同时数据采集中心检测当前的电能储能设备接收的发电电能，以及其向各个用电设备所需的用电电量；所述数据采集中心将每个用电设备进行重要性优先级排序，得到第一初始优选级排序列表；所述第一初始优选级排序列表按照重要性由高到低顺序进行排列；
数据采集中心20，用于检测判断当前光伏发电设备的发电电能的总量和电能储能设备的剩余电量之和是否低于温室本体内各个用电设备的总用电量；如果是，则顺序从第一初始优选级排序列表中最后一位用电设备进行剔除，更新得到修改后的第一初始优选级排序列表，再判断当前当前光伏发电设备的发电电能的总量和电能储能设备的剩余电量之和是否低于温室本体内修改后第一初始优选级排序列表中的用电设备的总用电量，重复多次迭代判断，直至修改后第一初始优选级排序列表中的用电设备的总用电量首次小于当前当前光伏发电设备的发电电能的总量和电能储能设备的剩余电量之和之后，则认定当前修改后第一初始优选级排序列表为目标优先级排序列表，将目标优先级排序列表发送给光伏控制器50；
光伏控制器50，还用于控制光伏发电设备以及电能储能设备直接向目标优先级排序列表中的用电设备供给电能。
分析本发明实施例提供的上述能源智慧温室及控制方法可知，其主要设计有温室本体、数据采集中心、下位机以及云端服务器、光伏发电设备、光伏发热设备、电能储能设备以及热能储能设备；所述温室本体内还设置有室内温度传感器、图像采集模块、无线通信模块、用于保存数据的存储模块、通风系统、散热片；
其中，所述室内温度传感器、所述图像采集模块、所述无线通信模块、所述存储模块、所述通风系统均为用电设备；所述下位机，用于实施接受云端服务器的控制指令，在云端服务器发送发电启动控制指令后，下位机向光伏控制器发送发电启动控制指令；
在具体应用时，上述能源智慧温室采用无线网络方式构建控制架构，通过无线网络实现光伏控制器、用电设备以及数据采集中心进行通信。本发明实施例具有智能化更高、低功耗和有序控制等技术特定，而且光伏控制器通过逻辑判断和执行，提高温室大棚内用电设备的用电量的协调控制，保障了温室大棚内的智能运行的可靠性。将每个用电设备进行重要性优先级排序，得到第一初始优选级排序列表；多次迭代运算后，认定当前修改后第一初始优选级排序列表为目标优先级排序列表；最终光伏控制器控制光伏发电设备以及电能储能设备直接向目标优先级排序列表中的用电设备供给电能，通过上述技术算法实现了按需供电，按重要性选择供电等功能。然而，研究发现，现有技术中温室其储能控制并没有采用智能综合管控操作，这样将会造成能源储存变化混乱，能源管控不能够智能化。
在本发明实施例的具体技术方案中，所述电能储能设备为蓄电池组；所述热能储能设备包括热能交换设备和储能存储设备。
在本发明实施例的具体技术方案中，所述光伏发电设备包括光伏发电机组和逆变器；所述光伏发电机组通过逆变器与所述电能储能设备电连接；所述光伏发热设备包括太阳能热水器机组和管道系统；所述太阳能热水器机组通过管道系统与温室本体内的散热片连通；所述太阳能热水器机组还通过管道系统与热能交换设备连通交换热能。
在本发明实施例的具体技术方案中，本发明实施例一提供的能源智慧温室，其还包括用于与用户交互及监控的显示模块；所述显示模块与所述云端服务器建立通信连接；所述显示模块用于显示云端服务器接收的下位机传送的监控数据。
在本发明实施例的具体技术方案中，所述无线通信模块为GPRS通信模块。
实施例二
参见图3，相应地，本发明实施例二提供了一种能源智慧温室控制方法，对能源智慧温室实施智能控制，包括如下操作步骤：
步骤S10:下位机实施接受云端服务器的控制指令，在云端服务器发送发电启动控制指令后，下位机向光伏控制器发送发电启动控制指令；
步骤S20:光伏控制器控制当前光伏发电设备进行光伏发电，并控制电能储能设备接收发电电能；同时数据采集中心检测当前的电能储能设备接收的发电电能，以及其向各个用电设备所需的用电电量；所述数据采集中心将每个用电设备进行重要性优先级排序，得到第一初始优选级排序列表；所述第一初始优选级排序列表按照重要性由高到低顺序进行排列；
步骤S30:数据采集中心检测判断当前光伏发电设备的发电电能的总量和电能储能设备的剩余电量之和是否低于温室本体内各个用电设备的总用电量；如果是，则顺序从第一初始优选级排序列表中最后一位用电设备进行剔除，更新得到修改后的第一初始优选级排序列表，再判断当前当前光伏发电设备的发电电能的总量和电能储能设备的剩余电量之和是否低于温室本体内修改后第一初始优选级排序列表中的用电设备的总用电量，重复多次迭代判断，直至修改后第一初始优选级排序列表中的用电设备的总用电量首次小于当前当前光伏发电设备的发电电能的总量和电能储能设备的剩余电量之和之后，则认定当前修改后第一初始优选级排序列表为目标优先级排序列表；
步骤S40:光伏控制器控制光伏发电设备以及电能储能设备直接向目标优先级排序列表中的用电设备供给电能。
参见图4，在本发明实施例的具体技术方案中，在步骤S40之后，还包括对光伏发热设备进行智能控制操作：
步骤S50:下位机实施接受云端服务器的控制指令，在云端服务器发送发热启动控制指令后，下位机向光伏控制器发送发热启动控制指令；
步骤S60:光伏控制器控制当前光伏发热设备进行光伏发热，并控制热能储能设备接收热能。
参见图5，在本发明实施例的具体技术方案中，在执行步骤S60同时，还包括执行如下操作步骤:
步骤S61：数据采集中心检测当前温室本体内的室内温度传感器的数值；
步骤S62：若当前室内温度的数值低于最低温度阈值，则控制热能储能设备直接向散热片输送热能，直至当前室内温度的数值高于最低温度阈值时停止操作。
参见图6，在本发明实施例的具体技术方案中，在执行步骤S60同时，还包括执行如下操作步骤:
步骤S63：数据采集中心检测当前温室本体内的室内温度传感器的数值；
步骤S64：若当前室内温度的数值高于最高温度阈值，且检测室外温度的数值低于室内温度的数值时，则控制通风系统实施向温室本体输送冷空气的操作。
在本发明实施例的具体技术方案中，所述最高温度阈值的数值大于所述最低温度阈值的数值。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；本领域的普通技术人员可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种能源智慧温室，其特征在于，包括温室本体、数据采集中心、下位机以及云端服务器、光伏发电设备、光伏发热设备、电能储能设备以及热能储能设备；所述温室本体内还设置有室内温度传感器、图像采集模块、无线通信模块、用于保存数据的存储模块、通风系统、散热片；
其中，所述室内温度传感器、所述图像采集模块、所述无线通信模块、所述存储模块、所述通风系统均为用电设备；
所述下位机，用于实施接受云端服务器的控制指令，在云端服务器发送发电启动控制指令后，下位机向光伏控制器发送发电启动控制指令；
所述光伏控制器，用于控制当前光伏发电设备进行光伏发电，并控制电能储能设备接收发电电能；同时数据采集中心检测当前的电能储能设备接收的发电电能，以及其向各个用电设备所需的用电电量；所述数据采集中心将每个用电设备进行重要性优先级排序，得到第一初始优选级排序列表；所述第一初始优选级排序列表按照重要性由高到低顺序进行排列；
数据采集中心，用于检测判断当前光伏发电设备的发电电能的总量和电能储能设备的剩余电量之和是否低于温室本体内各个用电设备的总用电量；如果是，则顺序从第一初始优选级排序列表中最后一位用电设备进行剔除，更新得到修改后的第一初始优选级排序列表，再判断当前当前光伏发电设备的发电电能的总量和电能储能设备的剩余电量之和是否低于温室本体内修改后第一初始优选级排序列表中的用电设备的总用电量，重复多次迭代判断，直至修改后第一初始优选级排序列表中的用电设备的总用电量首次小于当前当前光伏发电设备的发电电能的总量和电能储能设备的剩余电量之和之后，则认定当前修改后第一初始优选级排序列表为目标优先级排序列表；
光伏控制器，还用于控制光伏发电设备以及电能储能设备直接向目标优先级排序列表中的用电设备供给电能。
2.如权利要求1的能源智慧温室，其特征在于，所述电能储能设备为蓄电池组；所述热能储能设备包括热能交换设备和储能存储设备。
3.如权利要求2的能源智慧温室，其特征在于，所述光伏发电设备包括光伏发电机组和逆变器；所述光伏发电机组通过逆变器与所述电能储能设备电连接；所述光伏发热设备包括太阳能热水器机组和管道系统；所述太阳能热水器机组通过管道系统与温室本体内的散热片连通；所述太阳能热水器机组还通过管道系统与热能交换设备连通交换热能。
4.如权利要求2的能源智慧温室，其特征在于，还包括用于与用户交互及监控的显示模块；所述显示模块与所述云端服务器建立通信连接；所述显示模块用于显示云端服务器接收的下位机传送的监控数据。
5.如权利要求2的能源智慧温室，其特征在于，所述无线通信模块为GPRS通信模块。
6.一种能源智慧温室控制方法，其特征在于，对权利要求1-5任一项所述的能源智慧温室实施智能控制，包括如下操作步骤：
步骤S10:下位机实施接受云端服务器的控制指令，在云端服务器发送发电启动控制指令后，下位机向光伏控制器发送发电启动控制指令；
步骤S20:光伏控制器控制当前光伏发电设备进行光伏发电，并控制电能储能设备接收发电电能；同时数据采集中心检测当前的电能储能设备接收的发电电能，以及其向各个用电设备所需的用电电量；所述数据采集中心将每个用电设备进行重要性优先级排序，得到第一初始优选级排序列表；所述第一初始优选级排序列表按照重要性由高到低顺序进行排列；
数据采集中心检测判断当前光伏发电设备的发电电能的总量和电能储能设备的剩余电量之和是否低于温室本体内各个用电设备的总用电量；如果是，则顺序从第一初始优选级排序列表中最后一位用电设备进行剔除，更新得到修改后的第一初始优选级排序列表，再判断当前当前光伏发电设备的发电电能的总量和电能储能设备的剩余电量之和是否低于温室本体内修改后第一初始优选级排序列表中的用电设备的总用电量，重复多次迭代判断，直至修改后第一初始优选级排序列表中的用电设备的总用电量首次小于当前当前光伏发电设备的发电电能的总量和电能储能设备的剩余电量之和之后，则认定当前修改后第一初始优选级排序列表为目标优先级排序列表；
步骤S30:光伏控制器控制光伏发电设备以及电能储能设备直接向目标优先级排序列表中的用电设备供给电能。
7.如权利要求6的能源智慧温室控制方法，其特征在于，在步骤S30之后，还包括对光伏发热设备进行智能控制操作：
步骤S40:下位机实施接受云端服务器的控制指令，在云端服务器发送发热启动控制指令后，下位机向光伏控制器发送发热启动控制指令；
步骤S50:光伏控制器控制当前光伏发热设备进行光伏发热，并控制热能储能设备接收热能。
8.如权利要求7的能源智慧温室控制方法，其特征在于，在执行步骤S50同时，还包括执行如下操作步骤:
步骤S51：数据采集中心检测当前温室本体内的室内温度传感器的数值；
步骤S52：若当前室内温度的数值低于最低温度阈值，则控制热能储能设备直接向散热片输送热能，直至当前室内温度的数值高于最低温度阈值时停止操作。
9.如权利要求8的能源智慧温室控制方法，其特征在于，在执行步骤S50同时，还包括执行如下操作步骤:
步骤S53：数据采集中心检测当前温室本体内的室内温度传感器的数值；
步骤S54：若当前室内温度的数值高于最高温度阈值，且检测室外温度的数值低于室内温度的数值时，则控制通风系统实施向温室本体输送冷空气的操作。
10.如权利要求9的能源智慧温室控制方法，其特征在于，所述最高温度阈值的数值大于所述最低温度阈值的数值。
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