CN114600708A - 一种食用菌种植集装箱内环境控制系统 - Google Patents

一种食用菌种植集装箱内环境控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种食用菌种植集装箱内环境控制系统，该系统包括总控制器模块、内环境监测模块、内环境调节模块、调光控制器模块、人工光模块、人机界面模块、电力能耗监测模块、网络传输模块。所述总控制器模块包括总控制芯片与外围配套电路；所述内环境监测模块用于内环境信息采集；所述内环境调节模块用于内环境调整；所述调光控制器模块用于调光指令下发；所述人工光模块用于提供箱内人工光源；所述人机界面模块用于信息显示与控制参数调整；所述电力能耗监测模块用于电力能耗监测；所述网络传输模块用于远程客户端信息收发。本发明可用于食用菌种植集装箱内环境现场与远程同步实时监测与调控，保证食用菌快速生长发育。

Description

一种食用菌种植集装箱内环境控制系统
技术领域
本发明属于农业生产领域，特别涉及一种食用菌种植集装箱内环境控制系统。
背景技术
食用菌又称蘑菇，是可供食用的蕈菌（大型真菌）的总称，其营养价值丰富，是优质的经济类农作物。食用菌集装箱种植是一种新型的设施化种植方式，它采用全人工可控环境实现食用菌全年优质生长。现有食用菌种植集装箱内环境控制多采用人工现场调控为主，部分自动化控制系统只能实现现场环境参数记录与查看，无法满足精准化控制要求，实际生产过程中所需人工成本高昂。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种食用菌种植集装箱内环境控制系统，实现现场与远程同步实时监测与调控食用菌种植集装箱内环境，在降低人工成本的情况下提高食用菌种植集装箱内环境监测与控制效率，保证食用菌快速生长发育。
为实现上述目的，本发明提供了以下方案。
一种食用菌种植集装箱内环境控制系统，所述系统包括：总控制器模块、内环境监测模块、内环境调节模块、调光控制器模块、人工光模块、人机界面模块、电力能耗监测模块、网络传输模块。
进一步地，所述总控制器模块包括总控制芯片、外围时钟电路、外围电源电路、外围总线接口电路、外围程序下载电路、外围防雷击电路、外围光耦隔离电路、外围继电器输出电路、外围声光报警电路；所述总控制芯片采用ATmega2560芯片。
优选地，所述内环境监测模块呈总线拓扑结构布置在食用菌种植集装箱内部，所述多个内环境监测模块根据箱体实际大小于食用菌种植集装箱内部进行区域布置以实现多点信息采集功能；所述内环境环境监测模块同所述总控制器单元相连接，实现箱体内环境参数信息传输与监测；所述内环境监测模块包括温、湿度环境监测模块以及二氧化碳含量监测模块；所述温、湿度环境监测模块采用SHT20传感器；所述二氧化碳含量监测模块采用S8 0053传感器。
优选地，所述内环境调节模块包括温度调节设备、湿度调节设备、二氧化碳调节设备、能量回收设备；所述温度调节设备采用空调机组、电加热组件；所述湿度调节设备采用超声波雾化加湿器和加湿管道，其中超声波雾化加湿器与加湿管道相连；所述二氧化碳调节设备采用全热交换器；所述能量回收设备采用全热交换器集成于二氧化碳调节设备；所述内环境调节模块各设备通过所述总控制器模块中外围继电器输出电路实现设备动作功能。
优选地，所述调光控制器模块包括调光控制器芯片、外围程序下载电路、外围总线接口电路、外围时钟电路、外围光耦隔离电路、外围电源电路、外围调光输出电路；所述调光控制器控制芯片采用ATmega328P芯片；所述调光控制器模块与所述总控制器模块通过RS485总线连接实现控制与通信功能。
优选地，所述人工光模块采用作物专用补光灯；所述人工光模块通过所述调光控制器中外围调光输出电路驱动。
优选地，所述人机界面模块包括电阻式触摸屏、电源线、人机界面外壳；所述人机界面与所述总控制器模块通过RS485总线连接实现控制与通信功能。
优选地，所述电力能耗监测模块采用RS485通讯三相脉冲输出电度表并安装于控制系统与市电系统之间；所述电力能耗监测模块与所述总控制器模块通过RS485总线连接实现通信功能。
优选地，所述网络传输模块采用SLM790无线通讯模组及配套总线接口核心板。
本发明的有益效果是：本发明采用内环境监测模块实现食用菌种植集装箱内环境多点信息采集，总控制器模块内设预定参数进行参数比对以确定内环境调节模块内各设备动作方案，人机界面模块能够实现本地实时内环境与设备动作信息显示同时兼具手动控制参数调整功能，控制信号、内环境信息通过网络传输模块发送至电脑网页端与智能手机端以实现远程操作管理。综上所述，本发明能够实现现场与远程同步实时监测与控制食用菌种植集装箱内部环境，在降低人工成本的情况下极大地提高了箱内环境监测与控制效率。
附图说明
图1为本发明一种食用菌种植集装箱内环境控制系统的结构框图。
图2为所述总控制器模块的结构框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。
本发明的目的是提供一种食用菌种植箱内环境控制系统，实现现场与远程同步实时监测与控制食用菌种植集装箱内部环境，在降低人工成本的情况下提高食用菌种植集装箱内环境监测与控制效率，保证食用菌快速生长发育。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，一种食用菌种植集装箱内环境控制系统包括：总控制器模块、内环境监测模块、内环境调节模块、调光控制器模块、人工光模块、人机界面模块、电力能耗监测模块、网络传输模块。
所述总控制器模块用于食用菌种植集装箱内环境信息监测与内环境调节指令下发。
所述多个内环境监测模块采用SHT20温、湿度传感器和S8 0053二氧化碳传感器；所述多个内环境监测模块通过总线拓扑结构同总控制器模块连接。
所述内环境调节模块包括温度调节设备、湿度调节设备、二氧化碳调节设备、光照度调节设备、能量回收设备；所述温度调节设备采用空调机组、电加热组件；所述湿度调节设备采用超声波雾化加湿器和加湿管道，其中超声波雾化加湿器与加湿管道相连；所述二氧化碳调节设备采用全热交换器；所述光照调节设备采用植物专用补光灯带；所述能量回收设备采用全热交换器集成于二氧化碳调节设备；所述内环境调节模块各设备通过所述总控制器模块中外围继电器输出电路实现设备动作功能。
所述调光控制器模块包括调光控制器芯片、外围程序下载电路、外围总线接口电路、外围时钟电路、外围光耦隔离电路、外围电源电路、外围调光输出电路；所述调光控制器控制芯片采用ATmega328P芯片；所述外围调光输出电路用于驱动人工光模块；所述调光控制器模块与所述总控制器模块通过RS485总线连接实现控制与通信功能。
所述人工光模块采用作物专用补光灯；所述人工光模块通过所述调光控制器中外围调光输出电路驱动。
所述人机界面模块包括电阻式触摸屏、电源线、人机界面外壳；所述人机界面模块与所述总控制器模块通过RS485总线连接实现控制与通信功能；所述人机界面模块用于食用菌种植集装箱内环境信息与设备动作信息显示同时支持调控参数更改。
所述电力能耗监测模块采用RS485通讯三相脉冲输出电度表并安装于控制系统与市电系统之间；所述电力能耗监测模块与所述总控制器模块通过RS485总线连接实现通信功能。
所述网络传输模块采用SLM790无线通讯模组及配套总线接口核心板；所述网络传输模块用于内环境信息与设备动作信息的远程实时发送以及调控指令的远程接受。
如图2所示，所述总控制器模块包括总控制芯片、外围时钟电路、外围电源电路、外围总线接口电路、外围程序下载电路、外围防雷击电路、外围光耦隔离电路、外围继电器输出电路、外围声光报警电路，所述总控制芯片采用ATmega2560芯片。
具体实施过程
根据实际生产所需将内环境监测模块安装于食用菌种植集装箱温室不同空间区域，内环境监测模块采用总线拓扑结构通过RS485总线连接于总控制器模块，多个内环境监测模块对种植集装箱内多点温度、湿度、二氧化碳信息进行采集，用户可根据实际生产所需取某一位置点的内环境参数或多位置点的内环境参数平均值作为内环境目标控制量；总控制器模块内部写有不同种类食用菌种植过程中不同生长阶段所需环境限定参数，调光控制器模块内部写有不同种类食用菌种植过程中不同生长阶段的补光策略。总控制器模块通过食用菌栽培时间确定食用菌不同生长阶段，用户可按照实际生产所需设定内环境数据采集频率以及食用菌种类。
自动控制模式下，总控制器模块定时读取多个内环境监测模块信息并确定内环境目标控制量，对已设定种类食用菌现生长现阶段所需环境限定参数进行比对以决定内环境调节模块中不同内环境调节设备动作状态，通过总控制器模块中继电器输出电路驱动内环境调节设备；食用菌生产中采用定时补光策略，通过调光控制器中外围调光输出电路驱动人工光模块完成定时、定光照强度补光，调光控制器通过RS485总线同总控制器连接实现通讯与控制功能；人机界面通过RS485总线同总控制器连接实现通讯与控制功能，内环境多点监测信息、内环境目标控制量，内环境调节设备动作信息、调光信息、电量消耗信息通过人机界面显示；电力能耗监测模块通过RS485总线同总控制器连接实现通讯功能，总控制器通过定时发送查询命令查看并存储食用菌温室种植集装箱累计电量消耗；网络传输模块通过串行接口与总控制器模块连接，控制信号、内环境信息通过网络传输模块发送至电脑网页端与智能手机端以实现远程监控管理。
手动控制模式下，人机界面可以对当前控制策略参数现场修改以及食用菌生长阶段所需环境限定现场参数修改；电脑网页端与智能手机端可以通过网络传输模块对当前控制策略参数远程修改以及食用菌生长阶段所需环境限定参数远程修改。
在限定时间内食用菌种植集装箱内环境未调整至限定参数内时，总控制器模块会触发声光报警信号，同时人机界面模块与远程控制端同步接受报警信息。
基于上述，本发明能够实现现场与远程同步实时监测与控制食用菌种植集装箱内部环境，在降低人工成本的情况下极大地提高了箱内环境监测与控制效率。
根据上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更和修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改和等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种食用菌种植集装箱内环境控制系统，其特征在于，所述系统包括：总控制器模块、内环境监测模块、内环境调节模块、调光控制器模块、人工光模块、人机界面模块、电力能耗监测模块、网络传输模块；所述总控制器模块包括总控制芯片、外围时钟电路、外围电源电路、外围总线接口电路、外围程序下载电路、外围防雷击电路、外围光耦隔离电路、外围继电器输出电路、外围声光报警电路；所述内环境监测模块包括温湿度传感器、二氧化碳传感器，所述多个内环境监测模块采用总线拓扑结构于食用菌集装箱内部进行多点区域布置；所述内环境调节模块包括空调机组、电加热组件、超声波雾化加湿器、加湿管道、全热交换器，所述内环境调节模块各设备通过所述总控制器模块中外围继电器输出电路驱动；所述调光控制器模块包括调光控制器芯片、外围程序下载电路、外围总线接口电路、外围时钟电路、外围光耦隔离电路、外围电源电路、外围调光输出电路；所述人工光模块采用作物专用补光灯，所述人工光模块通过所述调光控制器模块中外围调光输出电路驱动；所述人机界面模块包括电阻式触摸屏、电源线、人机界面外壳，所述人机界面模块同总控制器模块通过RS485总线连接；所述电力能耗监测模块采用RS485通讯三相脉冲输出电度表，所述电力能耗监测模块同总控制器模块通过RS485总线连接；所述网络传输模块采用SLM790无线通讯模组及配套总线接口核心板，所述网络传输模块同总控制器模块通过串行接口连接。
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