CN204945843U - 光伏温棚监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例涉及一种光伏温棚监控系统,包括:控制中心和多个光伏温棚终端；光伏温棚终端中，光伏供电模块为数据采集模块、通信模块和动力设备供电；所述数据采集模块采集光伏温棚内的环境数据，通过处理模块处理为环境参数数据通过通信模块发送给控制中心的主控通信模块，再发送给主控处理器；主控处理器对环境参数数据进行比较分析，当发现参数阈值超出设定范围时，生成报警信号和/或控制信号，发送给主控显示设备进行显示，并通过主控报警设备发出报警信息，还将控制信号通过主控通信模块发送给光伏温棚终端，使光伏温棚终端根据控制信号控制相应的动力设备开启、停止或改变工作模式。

Description

光伏温棚监控系统

技术领域

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监控系统。

背景技术

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。

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，采用这种方法只能做到安全监控，无法实时获得温棚内的各项生态监测数据，还需要依靠人力逐个温棚检查，尤其是在人力不足，且管理温棚数量很多的情况下，这种问题就更加突出。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种光伏温棚监控系统，能够通过控制中心实现对多个温棚的统一监测和独立控制，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。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种光伏温棚监控系统，包括：

控制中心和与所述控制中心相连接的多个光伏温棚终端；

所述控制中心包括：主控处理器、主控显示设备、主控报警设备和主控通信模块；

每个光伏温棚终端包括：光伏供电模块、数据采集模块、处理模块、通信模块和动力设备；

所述光伏供电模块与所述数据采集模块、通信模块、处理模块和动力设备相连接，将太阳能转化为电能，为所述数据采集模块、通信模块、处理模块和动力设备供电；所述数据采集模块采集所述光伏温棚终端所在光伏温棚内的环境数据，发送给所述处理模块，所述处理模块对所述环境数据进行处理，将处理后得到的环境参数数据通过所述通信模块发送给所述控制中心；其中，所述环境参数数据包括对应的光伏温棚的信息；

所述控制中心的主控通信模块接收所述光伏温棚终端发送的处理后的环境数据，并发送给所述主控处理器；所述主控处理器对所述环境参数数据进行比较分析，当所述环境参数数据超出设定的相应参数阈值范围时，生成相应的报警信号和/或控制信号，并将所述环境参数数据和/或报警信号发送给所述主控显示设备，通过所述主控显示设备对所述环境参数数据进行显示，并根据所述报警信号显示相应的异常信息；所述主控处理器将所述报警信号发送给所述主控报警设备，通过所述主控报警设备发出报警信息；所述主控处理器将所述控制信号通过所述主控通信模块发送给所述光伏温棚终端；

所述光伏温棚终端的通信模块接收所述控制信号，并发送给所述处理模块，所述处理模块根据所述控制信号控制相应的动力设备开启、停止或改变工作模式。

优选的，所述控制中心还包括:主控输入设备；

所述主控输入设备与主控处理器相连接，接收用户输入的控制指令，并将所述控制指令发送给所述主控处理器；

所述主控处理器根据所述控制指令生成相应的控制信号。

优选的，所述控制中心还包括:电源模块；

所述电源模块包括太阳能光伏板，所述电源模块为所述主控输入设备、主控处理器、主控显示设备、主控报警设备和主控通信模块供电。

优选的，所述光伏温棚终端还包括：显示设备；

所述显示设备与所述光伏供电模块相连接，通过所述光伏供电模块为所述显示设备提供电能；

所述显示设备与所述处理模块相连接，接收所述处理模块发送的所述环境参数数据，并显示。

进一步优选的，所述处理模块对所述光伏供电模块、数据采集模块、显示设备和动力设备进行监测，当所述光伏温棚终端的光伏供电模块、数据采集模块、显示设备或动力设备发生故障时，所述处理模块生成相应的故障码，经所述通信模块发送给所述主控通信模块，再由所述主控通信模块发送给所述主控处理器；

所述主控处理器对所述故障码进行解析后，生成故障提示信息，通过所述主控显示设备进行显示。

优选的，当所述控制中心发生故障时，向所述光伏温棚终端发送自控模式切换信息；

所述光伏温棚终端的处理模块根据所述自控模式切换信息，对所述环境参数数据进行分析，当所述环境参数数据超出设定的参数阈值范围时，生成相应的报警信号和/或控制信号，并将所述环境参数数据和/或报警信号发送给所述显示模块，通过所述显示模块对所述环境参数数据以及报警信息进行显示。

进一步优选的，所述光伏温棚终端还包括：报警装置；

所述报警装置与所述光伏供电模块相连接，通过所述光伏供电模块为所述报警装置提供电能；

当所述控制中心发生故障时，所述处理模块将所述报警信号发送给所述报警装置，通过所述报警装置发出报警信息。

优选的，所述光伏温棚终端还包括：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。

进一步优选的，所述光伏温棚终端还包括：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；

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模块、通信模块和动力设备进行供电。

本实用新型实施例提供的光伏温棚监控系统，能够通过控制中心实现对多个温棚的统一监测和独立控制，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

图1为本实用新型实施例提供的一种光伏温棚监控系统的框图。

具体实施方式

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。

图1为本实用新型实施例提供的光伏温棚监控系统的框图。光伏温棚监控系统包括:控制中心100和多个光伏温棚终端200；

控制中心100包括：主控处理器10、主控显示设备20、主控报警设备30主控输入设备40、主控通信模块50和电源模块60；

电源模块60包括太阳能光伏板、电压转换电路等，将太阳能转化为电能为主控输入设备40、主控处理器10、主控显示设备20、主控报警设备30和主控通信模块50供电。

多个光伏温棚终端200的配置均相同，设置在温棚内，以其中一个为例，光伏温棚终端200包括：光伏供电模块1、数据采集模块2、处理模块4、通信模块3和动力设备6；

光伏供电模块1与数据采集模块2、通信模块3、处理模块4和动力设备6相连接，将太阳能转化为电能，为数据采集模块2、通信模块3、处理模块4和动力设备6供电；

数据采集模块2采集光伏温棚终端所在的温棚内的环境数据，发送给处理模块4，处理模块4对采集到的环境数据进行处理，将处理后得到的环境参数数据通过通信模块3发送给控制中心100；其中，环境参数数据中包括对应的光伏温棚的信息；

具体的，光伏供电模块1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。

数据采集模块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。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。

具体检测的环境数据可以包括：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、O₂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。

数据采集模块2将采集到的环境数据发送处理模块4，经处理成环境参数数据后通过通信模块3将环境参数数据以数字信号通过有线或无线传输的方式发送到控制中心100。

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。

控制中心100的主控通信模块40接收光伏温棚终端200发送的处理后的环境数据，并发送给主控处理器10；主控处理器10对环境参数数据进行分析，确定提供该环境参数数据的光伏温棚终端200，从而确定该环境参数数据是哪个温棚的监测数据。当环境参数数据超出设定的参数阈值范围时，生成相应的报警信号和/或控制信号，并将环境参数数据和/或报警信号发送给主控显示设备20，通过主控显示设备20对环境参数数据进行显示，并根据报警信号显示相应的异常信息，还可以对一段时间内的环境参数数据以图表形式进行显示，以使用户清楚的知晓各项参数的波动趋势。主控处理器10将报警信号发送给主控报警设备30，通过主控报警设备30发出报警信息；主控处理器10将控制信号通过主控通信模块50发送给对应的光伏温棚终端200。

具体的，主控通信模块40接收通信模块3发送的数字信号，并传送给主控处理器10。主控处理器10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。

光伏温棚终端200的通信模块3接收控制信号，并发送给处理模块4，处理模块4根据控制信号控制相应的动力设备6开启、停止或改变工作模式。

在一个具体的例子中，主控处理器10对数据分析得到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主控报警设备30。主控报警设备30可以具体包括报警铃、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)或拨打电话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，主控处理器10还产生控制信号，通过主控通信模块50和通信模块3发送给与处理模块4相连的动力设备6中的自动喷洒设备。自动喷洒设备根据控制信号启动喷水，以达到灭火或控制火情的效果。

此外，控制中心100还包括主控输入设备60，与主控处理器10相连接，用户可以通过主控输入设备60向主控处理器10输入参数阈值，也可以直接输入产生控制信号的控制命令，实现人工指令控制。

通过主控输入设备60，用户还可以输入模式控制指令，控制各个光伏温棚终端200工作在由控制中心100进行控制的远程命令工作模式，或是各个光伏温棚终端200的处理模块4负责环境参数数据处理的独立控制模式，或者是由用户手动控制各种动力设备6的手动模式。

为了便于在温棚内的人员能够清楚直观的了解到各项参数信息等，光伏温棚终端还包括显示设备5。

显示设备5与光伏供电模块1相连接，通过光伏供电模块1为显示设备5提供电能；

显示设备5与处理模块4相连接，接收处理模块4发送的环境参数数据，并显示。

此外，处理模块4对光伏供电模块1、数据采集模块2、显示设备5和动力设备6进行监测，当光伏温棚终端200的光伏供电模块1、数据采集模块2、显示设备5或动力设备6发生故障时，处理模块4生成相应的故障码，经通信模块3发送给主控通信模块40，再由主控通信模块40发送给主控处理器10；

主控处理器10对故障码进行解析后，生成故障提示信息，通过主控显示设备20进行显示，以使用户能够直观的看到是哪个温棚内的哪个设施发生了故障，并了解故障信息。在前去维修时就可以进行预判断，从而准备维修方案和备件，节省维修时间。

此外，当控制中心100发生故障时，控制中心100会向控制中心100管理的全部光伏温棚终端200发送自控模式切换信息，使每个温棚都处于由光伏温棚终端200独立控制的独立控制模式。

光伏温棚终端200的处理模块4根据自控模式切换信息，对环境参数数据进行分析，当环境参数数据超出设定的参数阈值范围时，生成相应的报警信号和/或控制信号，并将环境参数数据和/或报警信号发送给显示模块5，通过显示模块5对环境参数数据以及报警信息进行显示。

进一步的，光伏温棚终端还包括报警装置7；

报警装置7与光伏供电模块1相连接，通过光伏供电模块1为报警装置7提供电能；当控制中心100发生故障时，处理模块4将报警信号发送给报警装置7，通过报警装置7发出报警信息。

报警装置7还可以具体包括：水灾报警、火灾报警、虫灾报警、空气温湿度超标报警、土壤温湿度超标报警、气体浓度超标报警、光照强度超标报警和强风报警等。

动力设备6还可以具体包括如：自动卷帘门、自动喷洒设备、自动排水设施、农药喷洒设备、加热炉、光伏水泵、换气扇等。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。

除此之外，光伏温棚监控系统还包括：蓄电装置8和电能监控装置9；

蓄电装置8与光伏供电模块1相连接，通过光伏供电模块1输出的电能对蓄电装置8进行充电。

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1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。

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。

电能监控装置9与蓄电装置8和光伏供电模块1分别相连接；

当电能监控装置9监测到光伏供电模块1输出的电能小于数据采集模块2、通信模块3、处理模块4、显示模块5和动力设备6的能耗需求时，控制开启蓄电装置8对数据采集模块2、通信模块3、处理模块4、显示模块5和动力设备6进行供电。

在控制中心100的故障被排出后，还可以通过发送恢复码的方式，将光伏温棚监控系统由独立控制模式转换回远程命令工作模式。

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。

本实用新型实施例提出的光伏温棚监控系统，能够通过控制中心和安装在每个温棚中的光伏温棚终端之间的通信实现对多个温棚的统一监测和独立控制，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；

通过控制中心即可实现各项参数的查阅、监控，还可以实现数据的备份保存、打印，也可以设置用户权限，以面向不同用户，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，因此可以轻松实现温棚的无人值守，大大降低了温棚管理的成本，提高了系统的经济性。

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。

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。

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的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种光伏温棚监控系统，其特征在于，所述光伏温棚监控系统包括:

控制中心和与所述控制中心相连接的多个光伏温棚终端；

所述控制中心包括：主控处理器、主控显示设备、主控报警设备和主控通信模块；

每个光伏温棚终端包括：光伏供电模块、数据采集模块、处理模块、通信模块和动力设备；

所述光伏供电模块与所述数据采集模块、通信模块、处理模块和动力设备相连接，将太阳能转化为电能，为所述数据采集模块、通信模块、处理模块和动力设备供电；所述数据采集模块采集所述光伏温棚终端所在光伏温棚内的环境数据，发送给所述处理模块，所述处理模块对所述环境数据进行处理，将处理后得到的环境参数数据通过所述通信模块发送给所述控制中心；其中，所述环境参数数据包括对应的光伏温棚的信息；

所述控制中心的主控通信模块接收所述光伏温棚终端发送的处理后的环境数据，并发送给所述主控处理器；所述主控处理器对所述环境参数数据进行比较分析，当所述环境参数数据超出设定的相应参数阈值范围时，生成相应的报警信号和/或控制信号，并将所述环境参数数据和/或报警信号发送给所述主控显示设备，通过所述主控显示设备对所述环境参数数据进行显示，并根据所述报警信号显示相应的异常信息；所述主控处理器将所述报警信号发送给所述主控报警设备，通过所述主控报警设备发出报警信息；所述主控处理器将所述控制信号通过所述主控通信模块发送给所述光伏温棚终端；

所述光伏温棚终端的通信模块接收所述控制信号，并发送给所述处理模块，所述处理模块根据所述控制信号控制相应的动力设备开启、停止或改变工作模式。

2.根据权利要求1所述的光伏温棚监控系统，其特征在于，所述控制中心还包括:主控输入设备；

所述主控输入设备与主控处理器相连接，接收用户输入的控制指令，并将所述控制指令发送给所述主控处理器；

所述主控处理器根据所述控制指令生成相应的控制信号。

3.根据权利要求2所述的光伏温棚监控系统，其特征在于，所述控制中心还包括:电源模块；

所述电源模块包括太阳能光伏板，所述电源模块为所述主控输入设备、主控处理器、主控显示设备、主控报警设备和主控通信模块供电。

4.根据权利要求1所述的光伏温棚监控系统，其特征在于，所述光伏温棚终端还包括：显示设备；

所述显示设备与所述光伏供电模块相连接，通过所述光伏供电模块为所述显示设备提供电能；

所述显示设备与所述处理模块相连接，接收所述处理模块发送的所述环境参数数据，并显示。

5.根据权利要求4所述的光伏温棚监控系统，其特征在于，所述处理模块对所述光伏供电模块、数据采集模块、显示设备和动力设备进行监测，当所述光伏温棚终端的光伏供电模块、数据采集模块、显示设备或动力设备发生故障时，所述处理模块生成相应的故障码，经所述通信模块发送给所述主控通信模块，再由所述主控通信模块发送给所述主控处理器；

所述主控处理器对所述故障码进行解析后，生成故障提示信息，通过所述主控显示设备进行显示。

6.根据权利要求1所述的光伏温棚监控系统，其特征在于，当所述控制中心发生故障时，向所述光伏温棚终端发送自控模式切换信息；

所述光伏温棚终端的处理模块根据所述自控模式切换信息，对所述环境参数数据进行分析，当所述环境参数数据超出设定的参数阈值范围时，生成相应的报警信号和/或控制信号，并将所述环境参数数据和/或报警信号发送给所述显示模块，通过所述显示模块对所述环境参数数据以及报警信息进行显示。

7.根据权利要求6所述的光伏温棚监控系统，其特征在于，所述光伏温棚终端还包括：报警装置；

所述报警装置与所述光伏供电模块相连接，通过所述光伏供电模块为所述报警装置提供电能；

当所述控制中心发生故障时，所述处理模块将所述报警信号发送给所述报警装置，通过所述报警装置发出报警信息。

8.根据权利要求1所述的光伏温棚监控系统，其特征在于，所述光伏温棚终端还包括：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。

9.根据权利要求8所述的光伏温棚监控系统，其特征在于，所述光伏温棚终端还包括：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模块、通信模块和动力设备进行供电。