CN204392938U - 一种智能植物补光系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能植物补光系统，它包括LED灯、传感器阵列电路、传感器调理电路、采样滤波电路、单片机、基准电路、无线通讯电路、LCD驱动显示电路、人机交互按键、电源管理电路和时钟电路，所述传感器陈列电路、传感器调理电路、采样滤波电路和单片机依次串联，所述传感器调理电路和单片机之间还连接有基准电路，所述单片机还分别与LCD驱动显示电路、时钟电路和无线通讯电路连接，所述电源管理电路分别与LED灯、传感器阵列电路、传感器调理电路、采样滤波电路、单片机、基准电路、无线通讯电路、LCD驱动显示电路、人机交互按键和时钟电路连接。其能降低成本，减少人工维护，节约资源。

Description

一种智能植物补光系统

技术领域

本实用新型属于农业技术领域，尤其涉及一种智能植物补光系统。

背景技术

随着世界人口的增加、农业用地的减少，各种能增加农作物产量的技术变得至关重要。其中一项重要技术就是利用各种人造光源对植物进行补光，从而达到增加植物光合作用、改变植物生长周期、提高产量的目的。

传统的植物补光技术采用白炽灯或节能灯，直接接入220V市电进行补光。这类产品不具备无线通讯功能，不能自动测量光照，不能自动调节补光灯光照，仅可以就地显示。在实际应用中，需要操作员按时开关电源并时刻观察系统的工作状态以确保安全，所以这种技术设备需要繁重的人工维护和高昂的费用。并且由于传统的白炽灯或节能灯补光效率低，浪费了大量的电能，也极大提高了补光费用。

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种可节约资源和降低成本的补光系统。

为实现前述实用新型目的，本实用新型采用的技术方案包括：

一种智能植物补光系统，它包括LED灯、传感器阵列电路、传感器调理电路、采样滤波电路、单片机、基准电路、无线通讯电路、LCD驱动显示电路、人机交互按键、电源管理电路和时钟电路，所述传感器陈列电路、传感器调理电路、采样滤波电路和单片机依次串联，所述传感器调理电路和单片机之间还连接有基准电路，所述单片机还分别与LCD驱动显示电路、时钟电路和无线通讯电路连接，所述电源管理电路分别与LED灯、传感器阵列电路、传感器调理电路、采样滤波电路、单片机、基准电路、无线通讯电路、LCD驱动显示电路、人机交互按键和时钟电路连接。

作为上述方案的进一步优化，所述单片机和电源管理电路之间还连接有语音播报电路。

进一步地，所述电源管理电路包括USB充电管理电路、电池和保护电路，更进一步地，所述USB充电管理电路设有USB输出接口和市电输入端。

进一步地，所述LED灯采用低压直流供电；更进一步地，所述LED灯具有静电保护电路。

进一步地，所述LED灯与电学元器件并联或串联，所述电学元器件包括单/双向TSV管、或并联单/双向齐纳管、或氧化铜电阻，这样单只LED灯具备在LED灯损坏不亮的情况下电路继续导通的特点，维护人员可以快速发现并更换受损的LED灯。

进一步地，所述传感器阵列电路包括光照传感器、温度传感器、或/和湿度传感器、或/和甲醛传感器、或/和氧气传感器、或/和粉尘传感器、或/和一氧化碳传感器、或/和挥发性有机气体(VOC)传感器、或/和可燃气体传感器。

进一步地，所述无线通讯电路包括WI-FI模块、或/和ZIGBEE模块、和/或蓝牙模块、和/或2.4G开关、和/或433开关。

与现有技术相比，本实用新型的优点包括：

本实用新型集成了无线通讯功能（如WI-FI通讯电路），并带有温度、光照传感器，可以实现实时监测温度、光照，并为用户提供环境温度、光照、系统状况显示及分析，还可根据用户需要或预设自动调整补光灯的光照；在系统出现故障时，可以及时向用户报警，在必要情况下切断电源，真正实现无人监守的智能补光系统；并且，该系统中的LED灯本身不具有电源电路，而是通过电源管理电路对系统中所有的LED灯进行分组集中供电，这样，既节约了成本又提高了系统稳定性、可靠性，便于维护；单只LED灯还具备在LED灯损坏不亮的情况下电路继续导通的特点，这样维护人员可以快速发现并更换受损的补光灯，而不必像维护传统串联补光灯系统那样将通路中的每只灯泡换下而发现受损的灯泡。

附图说明

图1是本实用新型一实施例的电路框图。

具体实施方式

鉴于现有技术中的不足，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本实用新型的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。

如图1所示，一种智能植物补光系统，它包括LED灯、传感器阵列电路、传感器调理电路、采样滤波电路、单片机、基准电路、无线通讯电路、LCD驱动显示电路、人机交互按键、电源管理电路和时钟电路，所述传感器陈列电路、传感器调理电路、采样滤波电路和单片机依次串联，所述传感器调理电路和单片机之间还连接有基准电路，所述单片机还分别与LCD驱动显示电路、时钟电路和无线通讯电路连接，所述电源管理电路分别与LED灯、传感器阵列电路、传感器调理电路、采样滤波电路、单片机、基准电路、无线通讯电路、LCD驱动显示电路、人机交互按键和时钟电路连接。所述单片机和电源管理电路之间还连接有语音播报电路。

所述电源管理电路包括USB充电管理电路、电池和保护电路，所述USB充电管理电路设有USB输出接口和市电输入端。所述LED灯采用低压直流供电；所述LED灯具有静电保护电路。所述LED灯与电学元器件并联或串联，所述电学元器件包括单/双向TSV管、或并联单/双向齐纳管、或氧化铜电阻。所述传感器阵列电路包括光照传感器、温度传感器、湿度传感器、甲醛传感器、氧气传感器、粉尘传感器、一氧化碳传感器、挥发性有机气体传感器、可燃气体传感器。所述无线通讯电路采用WI-FI模块。

本实施例中单只LED灯不具备电源转换电路，而是采用低压直流供电，依据客户需求可以连接保护电路，例如静电保护电路。系统中所有的补光灯根据需要可分为多组，每组串联多个补光灯，所有补光灯由电源管理电路进行分组集中供电。

本实施例的单只LED灯具备在LED灯损坏不亮的情况下电路继续导通的特点。此特点可通过给LED灯并联或串联电学元器件的方式实现，例如，LED灯并联单/双向TSV管、并联单/双向齐纳管、或串联氧化铜电阻。本实施例中电源管理电路负责对系统中其他元器件提供工作电源。

本实施例的WI-FI通讯电路包括WI-FI通讯模块。除此之外，本实施例还可以采用ZIGBEE模块、和/或蓝牙模块、和/或2.4G开关、和/或433开关组成所需要类型的无线通讯电路。单片机内包括执行以下步骤的固化程序：启动测量、采集数据、分析数据、计算结果、操控电源管理电路驱动LED灯。

本实施例还包括支持安卓系统或苹果系统的APP软件。APP软件包括UI界面、各级子菜单、各功能子程序。APP软件是安装在智能设备（如智能手机）上的程序，用户通过APP软件可以在局域网或者广域网范围内找到监测仪，并能快捷地查询当前或某时间段的环境温度、光照状况，设置智能LED灯的各项参数。

本实施例系统各部分运作原理及功能如下：

1、LED灯

单只LED灯内具有LED光源电路，它分为两部分，一部分是串/并联发光二极管电路；另一部分电路可使得补光灯在光二极管损坏不亮的情况下电路继续导通，这部分可通过给光二极管电路并联或串联电学元器件的方式实现，例如，并联单/双向TSV管、并联单/双向齐纳管、串联氧化铜电阻。

2、电源管理电路

电源管理电路包括USB充电管理电路、锂电池、和保护电路。其用于完成系统供电，并提供电量信号给单片机，提醒用户是否给产品充电。电源管理电路还负责动态调节LED灯的驱动电源以调节补光量。电源管理电路一般为多路输出，每路驱动多个串联LED灯；同时USB接口可以很方便的与很多设备连接。配套的交流充电器采用USB输出接口，其输入端接入市电AC220V或动力 AC 380V。

3、传感器阵列电路

传感器阵列电路包括温度、光照等传感器，可以较全面地监测分析环境温度、光照状况。

4、传感器调理电路

传感器调理电路用于完成传感器信号的放大、整形，为下一级电路提供理想的信号输出。

5、采样滤波电路

采样滤波电路完成多路调理信号的采集、滤波、电平转换等，为AD（数模转换）采样提供最佳的信号范围及线性度。

6、基准电路

基准电路为单片机、信号调理电路等提供电压基准。

7、单片机

单片机完成多路传感器信号的采样计算分析，对计算结果做出显示及告警；完成电量信号的采样计算，对电量情况做出显示；采集当前的时间，做出时间显示；采集按键信息，完成人机交互；驱动LCD显示屏，完成各种信息的显示；与WI-FI通讯模块通讯，将当前信息通过WI-FI模块发送到智能设备（智能手机、平板电脑等），发送指令给电源管理电路并动态调节LED灯补光量。

8、时钟电路

准确地提供当前时间，送入单片机。

9、WI-FI通讯电路

该电路部分连接主控制系统跟外部智能控制终端，通过不同的组网模式，实现局域网短距离与广域网远距离控制，其控制收发的数据包括各种温度、光照度信息以及各种控制指令。

10、人机交互按键

完成人与机器的信息交互、命令设置等。

11、LCD驱动显示电路

用于完成LCD液晶屏的驱动、信息显示。

本实施例具有如下特点：

本实施例系统中所有的补光灯由多路电源管理电路进行分组集中供电，单只LED灯还具备在LED光源损坏不亮的情况下电路继续导通的特点。这样，既节约了成本又提高了系统稳定性、可靠性，并且便于维护。

本实施例系统可以为用户提供全面、即时的环境温度和植物光照状况信息，并据此动态调整LED灯的工作状态从而达到用户所需光照。其具备无线通讯功能，既可以局域网通讯，也可以广域网通讯。用户通过手持设备或电脑可以很方便地查看环境温度、植物光照情况、设备工作状态等信息，不需要到现场查看，同时方便用户同时管理多套设备。这样既提高了管理效率又极大降低了人工费用。

本实施例具有的无线通讯功能可以很方便的与用户家中的路由器相连接，易于实现远程控制，不需要额外增加中间收发设备，可以将产品很方便的融入到用户其它智能系统中。 本实施例组网形式灵活多样，可以局域网控制，有手机即可，不需要专门的遥控器；可以广域网控制，家中有路由器即可。本实施例具有双电源，使得其可以放在绝大多数有供电的地方，电池没电可以充电，没有充电器可以用USB接口充电。本实施例采用大屏幕LCD显示，高亮度背光效果，使用户更清楚地看清屏幕。

应当理解，上述实施例仅为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种智能植物补光系统，其特征在于，它包括LED灯、传感器阵列电路、传感器调理电路、采样滤波电路、单片机、基准电路、无线通讯电路、LCD驱动显示电路、人机交互按键、电源管理电路和时钟电路，所述传感器陈列电路、传感器调理电路、采样滤波电路和单片机依次串联，所述传感器调理电路和单片机之间还连接有基准电路，所述单片机还分别与LCD驱动显示电路、时钟电路和无线通讯电路连接，所述电源管理电路分别与LED灯、传感器阵列电路、传感器调理电路、采样滤波电路、单片机、基准电路、无线通讯电路、LCD驱动显示电路、人机交互按键和时钟电路连接。

2.根据权利要求1所述的智能植物补光系统，其特征在于，所述单片机和电源管理电路之间还连接有语音播报电路。

3.根据权利要求1所述的智能植物补光系统，其特征在于，所述电源管理电路包括USB充电管理电路、电池和保护电路。

4.根据权利要求3所述的智能植物补光系统，其特征在于，所述USB充电管理电路设有USB输出接口和市电输入端。

5.根据权利要求1所述的智能植物补光系统，其特征在于，所述LED灯采用低压直流供电。

6.根据权利要求1或5所述的智能植物补光系统，其特征在于，所述LED灯具有静电保护电路。

7.根据权利要求1所述的智能植物补光系统，其特征在于，所述LED灯与电学元器件并联或串联，所述电学元器件包括单/双向TSV管、或并联单/双向齐纳管、或氧化铜电阻。

8.根据权利要求1所述的智能植物补光系统，其特征在于，所述传感器阵列电路包括光照传感器、温度传感器、或/和湿度传感器、或/和甲醛传感器、或/和氧气传感器、或/和粉尘传感器、或/和一氧化碳传感器、或/和挥发性有机气体传感器、或/和可燃气体传感器。

9.根据权利要求1所述的智能植物补光系统，其特征在于，所述无线通讯电路包括WI-FI模块、或/和ZIGBEE模块、和/或蓝牙模块、和/或2.4G开关、和/或433开关。