CN114594808A - 一种恒温智能控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种恒温智能控制系统，属于恒温控制技术领域，包括：检测装置，分别设置于舱体内的各控制区域中，用于检测各控制区域内的环境数据；斯特林制冷机组，用于按照第一控制指令控制舱体内的温度；冷暖机组，用于按照第二控制指令控制舱体内的温度；控制器，分别连接检测装置、斯特林制冷机组和冷暖机组，用于对检测装置检测的环境数据进行分析，并输出一控制指令，控制指令包括第一控制指令和/或第二控制指令及对应的控制参数。有益效果：本发明系统通过组合控制的方式，降低整个系统的能耗，从而满足节能的目的。

Description

一种恒温智能控制系统

技术领域

本发明涉及恒温控制技术领域，尤其涉及一种恒温智能控制系统。

背景技术

恒温智能控制系统，提供一个热冷受控、温度空间均匀度及时间波动满足要求的场源，广泛用于石油、化工、电子仪表、物理、化学、生物工程、医药卫生、生命科学、轻工食品、物性测试及化学分析等领域。尤其是在农业领域中，恒温智能控制系统是近年来发展起来的自动化农业技术，在充分利用自然资源的基础上，由控制计算机综合控制，通过调节环境因子中的温度、湿度、光照强度、CO2浓度等来获得作物生长的最佳条件，从而达到改善品质、调节生长周期、增加作物产量、提高经济效益的目的。

现有的恒温智能控制系统中包括热泵冷暖机组，利用热泵冷暖机组将温度控制在设定的温度值，从而实现温度的控制。而热泵冷暖机组的功率较大，产生的能耗也较大。若使用功率较低的制冷制热器件时，其产生的温度控制效果不佳，难以满足菌菇房的使用需求。因此，针对上述问题，本发明提出一种恒温智能控制系统，以满足实际应用需求。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明提供了一种恒温智能控制系统。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案实现：

一种恒温智能控制系统，包括：

一检测装置，分别设置于一舱体内的各控制区域中，用于检测各所述控制区域内的环境数据；

一斯特林制冷机组，用于按照一第一控制指令控制所述舱体内的温度；

一冷暖机组，用于按照一第二控制指令控制所述舱体内的温度；

一控制器，分别连接所述检测装置、所述斯特林制冷机组和所述冷暖机组，用于对所述检测装置检测的所述环境数据进行分析，并输出一控制指令，所述控制指令包括所述第一控制指令和/或所述第二控制指令、及对应的控制参数。

优选地，所述检测装置包括：

温湿度传感单元，用于检测所述舱体内的温度数据和湿度数据；

气体浓度传感单元，用于检测所述舱体内的二氧化碳浓度数据。

优选地，所述控制器包括：

一处理单元，连接所述检测装置，用于接收所述环境数据，并进行预处理；

一比较单元，连接所述处理单元，用于根据所述环境数据中的温度数据与预先设定的温度阈值进行比较，并于所述温度数据与所述预先设定的温度阈值的差值超过一温差阈值范围内时，输出所述第二控制指令，或者输出所述第一控制指令和所述第二控制指令以及对应的控制参数；否则输出所述第一控制指令。

优选地，还包括：一进风循环管路，所述进风循环管路横跨所有所述控制区域，所述进风循环管路的进风口分别连接所述斯特林制冷机组和所述冷暖机组。

优选地，所述进风循环管路包括：出风口，所述出风口对应各所述控制区域设置，所述出风口设有控制阀门，每一所述控制阀门按照一预设角度设置。

优选地，所述控制器还包括：

模式切换单元，用于供用户于自动模式和手动模式之间进行切换。

优选地，所述舱体内还设有：

一新风机组，所述新风机组的出风口连接所述进风循环管路的进风口，用于在所述环境数据中的二氧化碳浓度数据超标时，所述控制器控制所述新风机组工作。

优选地，所述新风机组的进风口设置有粉尘过滤器和石墨烯杀菌过滤器。

优选地，还包括：

一移动装置，设置于所述舱体的底部，用于带动所述舱体移动。

优选地，所述舱体为栽培舱，所述栽培舱内设有至少一个多层栽培架。

本发明技术方案的优点或有益效果在于：

本发明设置斯特林制冷机组和冷暖机组，当舱内温度与设定温度的温差较小时，通过斯特林制冷机组单独进行温度控制；当温差较大需要大功率控温时，再启动冷暖机进行温度控制，降低整个系统的能耗，从而满足节能的目的；自动化程度较高，降低人力成本。

附图说明

图1为本发明较佳实施例中，一种恒温智能控制系统的结构框图。

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。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

本发明实施的恒温智能控制系统可以应用于菌菇培养中，或者其他作物培育，或其他恒温控制的场景中，例如恒温运输。例如，菌菇房中包括舱体，舱体可以是集装箱式栽培舱，舱体内设有至少一个多层栽培架，用以种植作物，并提供土培或者水培作物所需的生长环境。

本发明的较佳的实施例中，基于现有技术中存在的上述问题，现提供一种恒温智能控制系统，属于恒温控制技术领域，如图1所示，包括：

一检测装置1，分别设置于一舱体内的各控制区域中，用于检测各控制区域内的环境数据；

一斯特林制冷机组2，用于按照一第一控制指令控制舱体内的温度；

一冷暖机组3，用于按照一第二控制指令控制舱体内的温度；

一控制器5，分别连接检测装置1、斯特林制冷机组2和冷暖机组3，用于对检测装置检测的环境数据进行分析，并输出一控制指令，控制指令包括第一控制指令和/或第二控制指令、及对应的控制参数，控制参数至少包括要控制的温度值。

具体的，在本实施例中，系统包括检测装置1、斯特林制冷机组2、冷暖机组3和控制器5，其中，检测装置1设置于舱体内，舱体内包括至少一控制区域，检测装置1均匀分布于各个控制区域，用以检测舱体内的环境数据，其中环境数据可包括温度数据、湿度数据、二氧化碳浓度、光照数据等作物生长所需考虑的指标；斯特林制冷机组2和冷暖机组3均至少设置一个，控制器5根据检测的温度数据控制相应数量的斯特林制冷机组2和/或冷暖机组3工作，实现温度控制。

进一步的，本发明一个优选的实施方式中，具体包括5匹冷暖机组3和1套斯特林制冷机组2。

作为优选的实施方式，其中，控制器包括：

一处理单元51，连接检测装置1，用于接收环境数据，并进行预处理；

一比较单元52，连接处理单元51，用于根据环境数据中的温度数据与预先设定的温度阈值进行比较，并于温度数据与预先设定的温度阈值的差值超过一温差阈值范围内时，输出第二控制指令，或者输出第一控制指令和第二控制指令以及对应的控制参数；否则输出第一控制指令。

进一步的，处理单元51接收到环境数据后，先对环境数据进行预处理，预处理包括信号放大处理、滤波处理、模数转换处理；比较单元52包括计算子单元、比较子单元和输出子单元，计算子单元用于计算实时温度数据与预先设定的温度阈值之间的差值；比较子单元用于将计算的差值与设定的温差阈值或相应的温差阈值范围进行比较，判断计算差值是否超过设定的温差阈值，并输出比较结果：

当差值低于温差阈值时，控制器5输出第一控制指令至斯特林制冷机组2，以控制斯特林制冷机组2启动工作，通过斯特林制冷机组2将舱内温度控制在预先设定的温度阈值；

当差值超过温差阈值时，控制器5输出第二控制指令至冷暖机组3，以控制冷暖机组3启动工作，通过冷暖机组3将舱内温度控制在预先设定的温度阈值；或者当差值超过温差阈值时，在原先的基础上，再启动冷暖机组3，通过斯特林制冷机组2和冷暖机组3的组合控制的方式，将温度控制在预先设定的温度阈值，加快温度控制的时间，缩短了达到恒定温度所需的时间，本发明实施例中根据温差的判断来选择温度控制的机组，从而降低恒温控制所消耗的功率，相比传统的热泵冷暖机组的单独控制，本发明实施例功耗更低、更加节能，满足作物不同生长阶段温度的精准控制。

进一步的，在本实施例中，还可以包括：当差值由超过温差阈值逐渐降低至温差阈值范围内时，关闭冷暖机组3，单独使用斯特林制冷机组2控温，实现温度的维持。

具体的，在本实施例中，上述温差阈值可以是3度，当舱内的温度数据与预先设定的温度阈值在3度内时，6套斯特林制冷机组2的运行功率为1KW/H。

进一步的，本发明实施例中的冷暖机组3可以为5匹冷暖机组作为优选的实施方式，其中，检测装置1包括：

温湿度传感单元11，用于检测舱体内的温度数据和湿度数据；

气体浓度传感单元12，用于检测舱体内的二氧化碳浓度数据。

进一步的，检测装置还可包括：光照度传感单元13，用于检测舱体内的光照数据。

作为优选的实施方式，其中，还包括：一进风循环管路，进风循环管路横跨所有控制区域，进风循环管路的进风口分别连接斯特林制冷机组2和冷暖机组3。

具体的，在本实施例中，多层栽培架于舱体内两侧陈列设置，并留有可培养人通过的过道，进风循环管路横跨整个舱内，且设置于舱体内的顶部中间，斯特林制冷机组2和冷暖机组3产生的冷暖风从进风循环管路的进风口提供至舱内的各个控制区域。

作为优选的实施方式，其中，进风循环管路包括：出风口，出风口对应各控制区域设置，出风口设有控制阀门，每一控制阀门按照一预设角度设置。

具体的，在本实施例中，进风循环管路包括多个出风口，控制阀门按照预设角度设置于出风口处，使得进风循环管路中的冷暖气顺着控制阀门的设置角度输出。

进一步的，控制器5还可包括：

阀门控制单元，用于控制每一所述控制阀门的阀门开度。

具体的，在本实施例中，控制阀门的阀门开度可以设置为一致；或者也可以根据实际检测温度设置，或者与设置位置有关，例如，控制阀门的阀门开度与进风循环管路的进风口距离呈正比，即控制阀门的设置位置离进风循环管路的进风口越远，阀门开度越大，以使得冷暖气的均匀供应。

进一步，每一出风口还可包括：两条出风管路，每一条出风管路设置一个控制阀门，两条出风管路的控制阀门的阀门开度不同，一条适用于偏冷的气体，一条适用于偏热的气体。

作为优选的实施方式，其中，控制器还包括：

模式切换单元53，用于供用户于自动模式和手动模式之间进行切换。

具体的，在本实施例中，自动模式中预设有作物生长的自动控制逻辑，包括作物的各个生长阶段，以及不同生长阶段所需的生长环境对应的参数，控制器5会根据当前阶段的设定参数，每隔一分钟控制系统机组以达到舱体内的环境数据按照设定参数运行，例如预先设定的温度阈值为25℃，而检测到当前舱内温度数据低于23℃，控制器5会打开斯特林制冷机组2，把斯特林制冷机组2的设定温度设定为25℃。

进一步的，由于自动控制逻辑和手动控制设备相冲突，在自动模式下，手动控制斯特林制冷机组2或冷暖机组3，机组不会产生反应。如需手动控制机组，可以通过模式切换单元切换至手动模式，在手动模式下，自动控制逻辑会暂停。

作为优选的实施方式，其中，舱体内还设有：

一新风机组4，新风机组4的出风口连接进风循环管路的进风口，用于在环境数据中的二氧化碳浓度数据超标时，控制器5控制新风机组4工作。

作为优选的实施方式，其中，新风机组4的进风口设置有粉尘过滤器和石墨烯杀菌过滤器，满足在换风时的新风净化要求。

具体的，在本实施例中，考虑到舱体内的二氧化碳浓度会逐渐增大以及氧气浓度的变化，通过CO₂浓度的监测实现新风机组4的进风口风量的智能控制，确保有足够的新鲜空气，以满足作物各个生长阶段的需要。

作为优选的实施方式，其中，还包括：

一移动装置，设置于舱体的底部，用于带动舱体移动。

具体的，在本实施例中，可通过移动装置将舱体移动至目标位置，移动装置还配置有刹车组件，用以将舱体固定在目标位置处。

作为优选的实施方式，其中，舱体为栽培舱，栽培舱内设有至少一个多层栽培架。

进一步的，控制器还包括一显示界面，用户通过显示界面进行机组控制，以及至少显示当前的生长阶段，当前的环境数据、设备状态及参数。

进一步的，舱体的外部顶部布置有太阳能板，太阳能板约20平方5kw，还配套有逆变器及10kw的电池组，可提供作物生长所需总用电的40％，提高资源利用率。

进一步的，还包括：湿度控制装置，湿度控制装置可以采用超声雾化加湿器实现，具体包括水过滤器、缓冲循环水箱、雾化器、雾化循环管，实现智能均匀喷雾，满足湿度控制；

进一步的，还可包括：若干蓝光LED，对应一个多层栽培架竖向设置，通过调整蓝光LED的功率，满足作物在不同生长阶段的不同光照强度要求。

采用上述技术方案具有如下优点或有益效果：本发明设置斯特林制冷机组和冷暖机组，当舱内温度与设定温度的温差较小时，通过斯特林制冷机组单独进行温度控制；当温差较大需要大功率控温时，再启动冷暖机进行温度控制，降低整个系统的能耗，从而满足节能的目的；自动化程度较高，降低人力成本。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种恒温智能控制系统，其特征在于，包括：

一检测装置，分别设置于一舱体内的各控制区域中，用于检测各所述控制区域内的环境数据；

一斯特林制冷机组，用于按照一第一控制指令控制所述舱体内的温度；

一冷暖机组，用于按照一第二控制指令控制所述舱体内的温度；

一控制器，分别连接所述检测装置、所述斯特林制冷机组和所述冷暖机组，用于对所述检测装置检测的所述环境数据进行分析，并输出一控制指令，所述控制指令包括所述第一控制指令和/或所述第二控制指令、及对应的控制参数。

2.根据权利要求1所述的恒温智能控制系统，其特征在于，所述检测装置包括：

温湿度传感单元，用于检测所述舱体内的温度数据和湿度数据；

气体浓度传感单元，用于检测所述舱体内的二氧化碳浓度数据。

3.根据权利要求1所述的恒温智能控制系统，其特征在于，所述控制器包括：

一处理单元，连接所述检测装置，用于接收所述环境数据，并进行预处理；

一比较单元，连接所述处理单元，用于根据所述环境数据中的温度数据与预先设定的温度阈值进行比较，并于所述温度数据与所述预先设定的温度阈值的差值超过一温差阈值范围内时，输出所述第二控制指令，或者输出所述第一控制指令和所述第二控制指令以及对应的控制参数；否则输出所述第一控制指令。

4.根据权利要求1所述的恒温智能控制系统，其特征在于，还包括：一进风循环管路，所述进风循环管路横跨所有所述控制区域，所述进风循环管路的进风口分别连接所述斯特林制冷机组和所述冷暖机组。

5.根据权利要求4所述的恒温智能控制系统，其特征在于，所述进风循环管路包括：出风口，所述出风口对应各所述控制区域设置，所述出风口设有控制阀门，每一所述控制阀门按照一预设角度设置。

6.根据权利要求1所述的恒温智能控制系统，其特征在于，所述控制器还包括：

模式切换单元，用于供用户于自动模式和手动模式之间进行切换。

7.根据权利要求1所述的恒温智能控制系统，其特征在于，所述舱体内还设有：

一新风机组，所述新风机组的出风口连接所述进风循环管路的进风口，用于在所述环境数据中的二氧化碳浓度数据超标时，所述控制器控制所述新风机组工作。

8.根据权利要求7所述的恒温智能控制系统，其特征在于，所述新风机组的进风口设置有粉尘过滤器和石墨烯杀菌过滤器。

9.根据权利要求1所述的恒温智能控制系统，其特征在于，还包括：

一移动装置，设置于所述舱体的底部，用于带动所述舱体移动。

10.根据权利要求1所述的恒温智能控制系统，其特征在于，所述舱体为栽培舱，所述栽培舱内设有至少一个多层栽培架。

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