CN204759256U - 光伏温棚生态环境监控系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型实施例涉及一种光伏温棚生态环境监控系统,包括:光伏供电模块,为数据采集转换模块、通信模块和动力设备供电;数据采集转换模块包括多个数据采集器和相应的信号转换器;多个数据采集器对温棚内的空气湿度、空气温度、土壤湿度、土壤温度、光照强度、风速、气体浓度和植物病虫害状况的参数进行数据采集,信号传感器将采集数据转换为数字信号;通信模块将数字信号发送到控制中心;控制中心对数字信号进行解析处理,得到各参数数据,并根据参数数据和相对应的参数阈值生成相应的报警信号和/或控制信号,将报警信号发送给报警装置以发出相应的报警信息,将控制信号发送给动力设备,以根据控制信号开启或停止动力设备的工作。

Description

光伏温棚生态环境监控系统
技术领域
[0001] 本实用新型涉及新能源发电储能技术领域,尤其涉及一种光伏温棚生态环境监控系统。
背景技术
[0002] 温室(greenhouse),又称暖房。能透光、保温,是用来栽培植物的设施。在不适宜植物生长的季节,能提供温室生育期和增加产量,多用于低温季节喜温蔬菜、花卉、林木等植物栽培或育苗等。光伏温棚就是利用太阳的能量,来提高塑料大棚内或玻璃房内的室内温度,以满足植物生长对温度的要求。
[0003] 然而,无论是传统温棚还是太阳能温棚,目前都还采用人力监管的措施,往往是通过悬挂在温室内的温湿度表获得温室内的温湿度信息,通过人力巡查或者安装摄像头在中控室进行监控的方式,来确定温棚内的安全状况。这种被动检查的监管方式,在信息收集和安全方面都存在漏洞,无法保证能够第一时间发现出现的问题,存在极大隐患。并且,目前也没有建立一种对温湿度等参数超标的自动处置机制和方案。
实用新型内容
[0004] 本实用新型的目的是针对现有技术的缺陷,提供一种光伏温棚生态环境监控系统,能够在温棚内发生监测参数超标的情况下自动控制相应动力设备以改善温棚环境,使温棚内的参数自动控制在标准范围内;能够在温棚内发生水灾、火灾、虫灾等情况下发出报警信息通知相关人员,因此可以实现温棚的无人值守,大大降低了温棚管理的成本。
[0005] 为实现上述目的,本实用新型提供了一种光伏温棚生态环境监控系统,包括:光伏供电模块、数据采集转换模块、通信模块、控制中心、报警装置和动力设备;
[0006] 所述光伏供电模块与所述数据采集转换模块、通信模块和动力设备相连接,将太阳能转化为电能,为所述数据采集转换模块、通信模块和动力设备供电;
[0007] 所述数据采集转换模块包括:多个数据采集器和相应的信号转换器;
[0008] 所述多个数据采集器对温棚内的空气湿度、空气温度、土壤湿度、土壤温度、光照强度、风速、气体浓度和植物病虫害状况的参数进行数据采集,并将采集数据的模拟信号发送给相应的信号传感器;
[0009] 所述信号转换器与对应的数据采集器相连接,对接收到的采集数据进行信号转换,由模拟信号转换为数字信号发送给通信模块;
[0010] 所述通信模块与所述信号转换器相连接,将所述数字信号以有线或无线传输的方式发送到控制中心;
[0011] 所述控制中心,包括数据处理器;所述数据处理器对所述数字信号进行解析处理,得到所述空气湿度、空气温度、土壤湿度、土壤温度、光照强度、风速、气体浓度和植物病虫害状况的参数数据,并根据所述参数数据和相对应的参数阈值生成相应的报警信号和/或控制信号;
[0012] 所述报警装置与所述控制中心相连接,接收所述控制中心发送的报警信号,发出相应的报警信息;
[0013] 所述动力设备与所述控制中心相连接,接收所述控制中心发送的控制信号,并根据所述控制信号开启或停止相应动力设备工作。
[0014] 优选的,所述控制中心还包括:输入设备;
[0015] 输入设备与所述数据处理器相连接,通过所述输入设备向所述数据处理器输入所述参数阈值和控制信号。
[0016] 优选的,所述控制中心还包括:存储器;
[0017] 所述存储器与所述数据处理器相连接,对所述空气湿度、空气温度、土壤湿度、土壤温度、光照强度、风速、气体浓度和植物病虫害状况的参数数据进行存储。
[0018] 优选的,所述控制中心还包括:第一显示模块;
[0019] 所述第一显示模块与所述数据处理器相连接,对所述空气湿度、空气温度、土壤湿度、土壤温度、光照强度、风速、气体浓度和植物病虫害状况的参数数据进行显示;
[0020] 当所述数据处理器生成报警信号和/或控制信号时,所述数据处理器将所述报警信号表征的告警信息和/或控制信号表征的控制信息发送给所述第一显示模块进行显示。
[0021] 进一步优选的,所述光伏温棚生态环境监控系统还包括:第二显示模块;
[0022] 所述第二显示模块与所述光伏供电模块和所述通信模块分别连接;
[0023] 所述光伏供电模块为所述第二显示模块供电;
[0024] 所述通信模块将所述数据处理器解析处理得到的所述空气湿度、空气温度、土壤湿度、土壤温度、光照强度、风速、气体浓度和植物病虫害状况的参数数据,以及所述告警信息和/或控制信息发送给所述第二显示模块,通过所述第二显示模块进行显示。
[0025] 优选的,所述光伏温棚生态环境监控系统还包括:蓄电装置;
[0026] 所述蓄电装置与所述光伏供电模块相连接,通过所述光伏供电模块输出的电能对所述蓄电装置进行充电。
[0027] 进一步优选的,所述光伏温棚生态环境监控系统还包括:电能监控装置;
[0028] 所述电能监控装置与所述蓄电装置和所述光伏供电模块分别相连接;
[0029]当所述电能监控装置监测到所述光伏供电模块输出的电能小于所述数据采集转换模块、通信模块和动力设备的能耗需求时,控制开启所述蓄电装置对所述数据采集转换模块、通信模块和动力设备进行供电。
[0030] 本实用新型实施例提供的光伏温棚生态环境监控系统,能够在温棚内发生监测参数超标的情况下自动控制相应动力设备以改善温棚环境,使温棚内的参数自动控制在标准范围内;能够在温棚内发生水灾、火灾、虫灾等情况下发出报警信息通知相关人员,因此可以实现温棚的无人值守,大大降低了温棚管理的成本。
附图说明
[0031] 图1为本实用新型实施例提供的一种光伏温棚生态环境监控系统的框图。
具体实施方式
[0032] 下面通过附图和实施例,对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
[0033] 图1为本实用新型实施例提供的光伏温棚生态环境监控系统的框图。光伏温棚生态环境监控系统包括:
[0034] 光伏供电模块1、数据采集转换模块2、通信模块3、控制中心4、报警装置5和动力设备6 ;
[0035] 其中,光伏供电模块1、数据采集转换模块2、通信模块3和动力设备6设置于温棚内;控制中心4可以设置于温棚外的独立房间内,如监控室、值班室、机房等;报警装置5可以是一个,设置于监控室、值班室等地,也可以不止一个,分别设置在温棚内、监控室或值班室,还可以是移动设备,由温棚管理人员或值守人员随身携带。
[0036] 光伏供电模块I与数据采集转换模块2、通信模块3和动力设备6直接相连接,将太阳能转化为电能,为所述数据采集转换模块2、通信模块3和动力设备供电6 ;
[0037] 光伏供电模块I装置于光伏温棚的顶部,在满足植物生长需要的同时,既能采集光照进行发电,又能作为温棚的外围保护层,具有保温、减少病虫害,抗冰雹、辐射、暴雨、强风等恶劣天气等优点。
[0038] 其中,数据采集转换模块2包括:多个数据采集器和相应的信号转换器。多个数据采集器对温棚内的空气湿度、空气温度、土壤湿度、土壤温度、光照强度、风速、气体浓度和植物病虫害状况等参数进行数据采集,并将采集数据的模拟信号发送给相应的信号传感器。
[0039] 图1中所示的实施例中,数据采集器可以具体包括:空气温湿度传感器221、土壤温湿度传感器222、光照强度传感器223、风速传感器224、0)2气体浓度传感器225、O 2气体浓度传感器226、植物病虫害检测传感器227和摄像头228。它们分别对应信号转换器211-218。通过这些传感器可以实时检测温棚内的空气温度、空气湿度、植物叶面湿度、土壤温度、土壤湿度、土壤PH值、EC值、光照强度、温棚内外风速、风向、CO2浓度、O 2浓度、植株上的病毒、虫害、病菌、真菌、细菌、灰酶等病虫害类型及程度等生态环境数据。
[0040] 每个信号转换器与对应的数据采集器相连接,对接收到的采集数据进行信号转换,由模拟信号转换为数字信号发送给通信模块3,通过通信模块3将数字信号以有线或无线传输的方式发送到控制中心4。
[0041] 通信模块3可以具体包括RS232、通用串行总线(USB)、两线式串行总线(I2C)、传输控制协议(TCP)以太网、通用分组无线服务技术(GPRS)无线通讯等通信接口。
[0042] 控制中心4,包括通信接口 41、数据处理器42和输入设备43。
[0043] 通信接口 41接收通信模块3发送的数字信号,并传送给数字处理器42。数据处理器42对数字信号进行解析处理,得到空气湿度、空气温度、土壤湿度、土壤温度、光照强度、风速、气体浓度和植物病虫害状等的参数数据,并根据这些参数数据和相对应的参数阈值生成相应的报警信号或控制信号,或者同时产生报警信息和控制信号。
[0044] 其中,报警信号传输到与控制中心4相连接的报警装置5,当报警装置5接收到控制中心4发送的报警信号时,发出相应的报警信息;
[0045] 控制信号传输到与控制中心4相连接的动力设备6上,当动力设备6接收控制中心4发送的控制信号时,根据控制信号开启或停止相应动力设备6工作。
[0046] 输入设备43与数据处理器42相连接,用户可以通过输入设备41向数据处理器42输入参数阈值,也可以直接输入产生控制信号的控制命令,实现各种报警装置5和动力设备6的人工指令控制。
[0047] 此外,控制中心4还包括:存储器44。存储器44与数据处理器42相连接,对空气湿度、空气温度、土壤湿度、土壤温度、光照强度、风速、气体浓度和植物病虫害状况的参数数据进行存储。
[0048] 为了便于在监控室或控制室的人员能够清楚直观的了解到各项参数和报警信息等,控制中心还包括第一显示模块45 ;
[0049] 第一显示模块45与数据处理器42相连接,对空气湿度、空气温度、土壤湿度、土壤温度、光照强度、风速、气体浓度和植物病虫害状况等参数数据进行显示;
[0050] 当数据处理器42生成报警信号、控制信号时,数据处理器42将报警信号表征的告警信息、控制信号表征的控制信息发送给第一显示模块45进行显示。
[0051] 数据处理器42还可以将接收到的数据进行处理,以图表形式在第一显示模块45上进行显示,以使用户清楚的知晓各项参数的波动趋势。
[0052] 图1中给出了一种具体的控制中心4与报警装置5和动力设备6的控制连接的示意图。
[0053] 控制中心4通过开关Sll连接防盗报警装置51 ;比如,当温棚处于无人状态下,工作人员可以通过控制中心4开启监控报警模式,产生控制信号控制闭合和断开开关S11,当开关Sll闭合时接通控制中心4与防盗报警装置51之间的通信连接。通过摄像头228采集监控图像。当监控范围内出现物体移动,会通过数据处理器42对所采集到的监控图像进行分析,具体可以通过前后帧对比、图像边缘分析或其他图像分析方法,确认拍摄到的移动物体的图像是否是人的影像,还是其他生物的影像或干扰信号造成的。当判定是人的影像的情况下,数据处理器42产生报警信号,发送给防盗报警装置51,防盗报警装置51可以是报警铃、报警灯、信息发送装置等等,在接收到报警信号后,发出警报声音、灯光、以及发送报警信息(如短消息)到值班人员的手机上等等。此时,数据处理器42还可以产生控制信号,发送给与控制中心4相连的自动卷帘门61,自动卷帘门61在接收到控制信号之后自动下落,阻止小偷逃脱。比如小偷是撬门进入温棚的,当自动卷帘门下落后,小偷无法突破自动卷帘门逃出去。
[0054] 控制中心4通过开关S12连接火灾报警装置52 ;比如,工作人员可以通过控制中心4开启火灾监控模式,产生控制信号控制闭合或断开开关S12,当开关S12闭合时接通控制中心4与火灾报警装置52之间的通信连接。通过摄像头228采集监控图像,通过数据处理器42对所采集到的监控图像进行分析,确认是否监控区域有明火发生,此外还通过CO2气体浓度传感器225、02气体浓度传感器226和空气温湿度传感器221对温棚内的CO 2气体浓度、O2气体浓度和空气温湿度进行监测。当通过数据处理器42对监控图像分析有明火发生,或者,当数据处理器42接收到传感器发送的CO2气体浓度上升超过某设定值同时伴随O2气体浓度下降低于某设定值,且空气温度升高到超过某设定值,湿度下降到低于某设定值时,产生火灾报警信号发送到火灾报警装置52。火灾报警装置52可以包括报警铃、报警灯、信息发送装置等等,在接收到报警信号后,发出警报声音、灯光、以及发送报警信息(如短消息)到值班人员的手机上,或者自动拨出火警电话,在电话中播放录音报告火灾发生及地理位置等等。此时,数据处理器42还可以产生控制信号,发送给与控制中心4相连的自动喷洒设备62。自动喷洒设备62根据控制信号启动喷水,以达到灭火或控制火情的效果O
[0055] 控制中心4通过开关S13连接水灾报警装置53 ;工作人员可以通过控制中心4开启监控报警模式,产生控制信号控制闭合和断开开关S13,当开关S13闭合时接通控制中心4与水灾报警装置53之间的通信连接。比如,装设在不同高度上的空气温湿度传感器221和土壤温湿度传感器222对湿度进行监测。当数据处理器42接收到土壤湿度检测信号确认土壤湿度超过一定阈值(如90% ),且装设在一定高度上的空气温湿度传感器221传送的湿度检测信号显示在这一高度的湿度超过一定阈值(如95% ),且维持一段时间(如10分钟)以上,则表明这一高度以下已经都被水浸泡,此时产生水灾报警信号发送到水灾报警装置53 ο水灾报警装置53可以包括报警铃、报警灯、信息发送装置等等,在接收到报警信号后,发出警报声音、灯光、以及发送报警信息(如短消息)到值班人员的手机上。此时,数据处理器42还可以产生控制信号,发送给与控制中心4相连的自动排水设施63,可以具体为排水地漏或者抽水栗等。自动排水设施63根据控制信号启动排水,以达到迅速排水的效果O
[0056] 控制中心4通过开关S14连接虫灾报警装置54 ;工作人员可以通过控制中心4开启监控报警模式,产生控制信号控制闭合和断开开关S14,当开关S14闭合时接通控制中心4与虫灾报警装置54之间的通信连接。通过植物病虫害检测传感器227对病虫害状况进行监测。当数据处理器42接收到传感器227发送的检测数据超过设定值时,产生虫灾报警信号发送到虫灾报警装置54。虫灾报警装置54可以包括报警铃、报警灯、信息发送装置等等,在接收到报警信号后,发出警报声音、灯光、以及发送报警信息(如短消息)到值班人员的手机上。此时,数据处理器42还可以产生控制信号,发送给与控制中心4相连的农药喷洒设备64。农药喷洒设备64根据控制信号启动喷洒农药,以达到消灭病虫害的效果。采用自动喷洒农药的农药喷洒设备64还可以减小人工劳动强度,也避免了农药喷洒操作人员因喷洒农药操作造成中毒危险。
[0057] 报警装置5还可以包括空气温湿度超标报警装置55、土壤温湿度超标报警装置56、气体浓度超标报警装置57、光照强度超标报警装置58和强风报警装置59等多种报警装置。工作原理与上述防盗报警装置51、火灾报警装置52、水灾报警装置53和虫灾报警装置54相类似。
[0058] 动力设备6还可以包括:
[0059] 加热炉65,在土壤温度或空气温度偏低的情况下开启,对温棚内环境进行加温;
[0060] 光伏水栗66,在土壤湿度偏低的情况下开启,对植物进行浇灌;
[0061] 换气扇67,当O2浓度低于某设定值,或者CO 2浓度高出某一设定值时开启,促进温棚内外的空气交换。
[0062] 以上仅为一些具体实例,在实际应用中,动力设备6和报警装置5可以根据实际需要进行配置。
[0063] 为使温棚内的工作人员能够方便的查阅温棚内的各项参数,在温棚内可以安装有第二显示模块7,第二显示模块7与光伏供电模块I和通信模块3分别连接;光伏供电模块I为第二显示模块7供电;通信模块3将数据处理器42解析处理得到的空气湿度、空气温度、土壤湿度、土壤温度、光照强度、风速、气体浓度和植物病虫害状况等参数数据,以及告警信息、控制信息,参数数据的趋势图等发送给第二显示模块7,通过第二显示模块7进行显示。
[0064] 除此之外,光伏温棚生态环境监控系统还包括:蓄电装置8和电能监控装置9 ;
[0065] 蓄电装置8与光伏供电模块I相连接,通过光伏供电模块I输出的电能对蓄电装置8进行充电。
[0066] 具体的,在天气状况比较好阳光照射充足的情况下,光伏供电模块I的输出功率除了供应温棚内各种直流、交流负载之外,其剩余能量通过四阶段DC/DC智能充电器储存到蓄电装置8中,为夜间或阴雨天给各种直流、交流负载提供动力储备。
[0067] 蓄电装置8也可以通过市电进行充电,以保证电力供应充足。
[0068] 电能监控装置9与蓄电装置8和光伏供电模块I分别相连接;
[0069]当电能监控装置9监测到光伏供电模块I输出的电能小于数据采集转换模块2、通信模块3和动力设备6的能耗需求时,控制开启蓄电装置8对数据采集转换模块2、通信模块3和动力设备6进行供电。
[0070] 太阳能光伏发电是一种绿色、环保、无污染、取之不尽用之不竭的高效能源,应用于农业中的温棚中,能够节约大量电能,减少环境污染,产生很大的经济效益。同时也为现代化农村增强环保意识,提高人们的科技观念,产生深远的社会效益。
[0071] 本实用新型实施例提出的光伏温棚生态环境监控系统,采用光伏供电模块提供电能,能够在温棚内发生监测参数超标的情况下自动控制相应动力设备以改善温棚环境,使温棚内的参数自动控制在标准范围内;能够在温棚内发生水灾、火灾、虫灾等情况下发出报警信息通知相关人员,因此可以实现温棚的无人值守,大大降低了温棚管理的成本。
[0072] 专业人员应该还可以进一步意识到,结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤,能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现,为了清楚地说明硬件和软件的可互换性,在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本实用新型的范围。
[0073] 结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执行的软件模块,或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
[0074] 以上所述的具体实施方式,对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已,并不用于限定本实用新型的保护范围,凡在本实用新型的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型。

Claims (7)

1.一种光伏温棚生态环境监控系统,其特征在于,所述光伏温棚生态环境监控系统包括:光伏供电模块、数据采集转换模块、通信模块、控制中心、报警装置和动力设备; 所述光伏供电模块与所述数据采集转换模块、通信模块和动力设备相连接,将太阳能转化为电能,为所述数据采集转换模块、通信模块和动力设备供电; 所述数据采集转换模块包括:多个数据采集器和相应的信号转换器; 所述多个数据采集器对温棚内的空气湿度、空气温度、土壤湿度、土壤温度、光照强度、风速、气体浓度和植物病虫害状况的参数进行数据采集,并将采集数据的模拟信号发送给相应的信号传感器; 所述信号转换器与对应的数据采集器相连接,对接收到的采集数据进行信号转换,由模拟信号转换为数字信号发送给通信模块; 所述通信模块与所述信号转换器相连接,将所述数字信号以有线或无线传输的方式发送到控制中心; 所述控制中心,包括数据处理器;所述数据处理器对所述数字信号进行解析处理,得到所述空气湿度、空气温度、土壤湿度、土壤温度、光照强度、风速、气体浓度和植物病虫害状况的参数数据,并根据所述参数数据和相对应的参数阈值生成相应的报警信号和/或控制信号; 所述报警装置与所述控制中心相连接,接收所述控制中心发送的报警信号,发出相应的报警信息; 所述动力设备与所述控制中心相连接,接收所述控制中心发送的控制信号,并根据所述控制信号开启或停止相应动力设备工作。
2.根据权利要求1所述的光伏温棚生态环境监控系统,其特征在于,所述控制中心还包括:输入设备; 输入设备与所述数据处理器相连接,通过所述输入设备向所述数据处理器输入所述参数阈值和控制信号。
3.根据权利要求1所述的光伏温棚生态环境监控系统,其特征在于,所述控制中心还包括:存储器; 所述存储器与所述数据处理器相连接,对所述空气湿度、空气温度、土壤湿度、土壤温度、光照强度、风速、气体浓度和植物病虫害状况的参数数据进行存储。
4.根据权利要求1所述的光伏温棚生态环境监控系统,其特征在于,所述控制中心还包括:第一显不模块; 所述第一显示模块与所述数据处理器相连接,对所述空气湿度、空气温度、土壤湿度、土壤温度、光照强度、风速、气体浓度和植物病虫害状况的参数数据进行显示; 当所述数据处理器生成报警信号和/或控制信号时,所述数据处理器将所述报警信号表征的告警信息和/或控制信号表征的控制信息发送给所述第一显示模块进行显示。
5.根据权利要求4所述的光伏温棚生态环境监控系统,其特征在于,所述光伏温棚生态环境监控系统还包括:第二显示模块; 所述第二显示模块与所述光伏供电模块和所述通信模块分别连接; 所述光伏供电模块为所述第二显示模块供电; 所述通信模块将所述数据处理器解析处理得到的所述空气湿度、空气温度、土壤湿度、土壤温度、光照强度、风速、气体浓度和植物病虫害状况的参数数据,以及所述告警信息和/或控制信息发送给所述第二显示模块,通过所述第二显示模块进行显示。
6.根据权利要求1所述的光伏温棚生态环境监控系统,其特征在于,所述光伏温棚生态环境监控系统还包括:蓄电装置; 所述蓄电装置与所述光伏供电模块相连接,通过所述光伏供电模块输出的电能对所述蓄电装置进行充电。
7.根据权利要求6所述的光伏温棚生态环境监控系统,其特征在于,所述光伏温棚生态环境监控系统还包括:电能监控装置; 所述电能监控装置与所述蓄电装置和所述光伏供电模块分别相连接; 当所述电能监控装置监测到所述光伏供电模块输出的电能小于所述数据采集转换模块、通信模块和动力设备的能耗需求时,控制开启所述蓄电装置对所述数据采集转换模块、通信模块和动力设备进行供电。
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