CN206133286U - 气体智能释放、管理、控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种气体智能释放、管理、控制系统。本实用新型提供的系统包括主控制单元、多个节点控制单元、罐体；主控制单元包括主控制器、主控气相电动球阀；节点控制单元包括节点控制器、节点气相电动球阀、二氧化碳传感器；罐体用于存储液态二氧化碳，罐体的出气口通过管道与节点气相电动球阀连接，出气口与管道间设有主控气相电动球阀，主控制器用于控制主控气相电动球阀，向节点控制器发送节点控制指令；二氧化碳传感器、节点气相电动球阀均与节点控制器连接，节点控制器用于根据节点控制指令和二氧化碳传感器的检测数据，控制节点气相电动球阀。实用新型提供的系统，实现对农作物自动分区域释放气肥，提高了农作物产量和质量。

Description

气体智能释放、管理、控制系统

技术领域

本实用新型涉及电路电子系统与无线通信领域，特别涉及一种气体智能释放、管理、控制系统。

背景技术

中国目前很多地方的农业生产机械化、自动化还很低，仍然遵循传统生产模式，特别是西部一些地区就更是如此，生产率自然就难以跟那些农业发达国家的相提并论。生产率低带来的问题就是难以形成规模效益。并且，由于生产技术粗糙，化肥、农药的过量使用使得我们的农产品在质量与安全方面也得不到保证，从农产品农药超标的报道的频率就可见一斑。

同时应该关注的是，由于目前随着生活质量的提高，越来越多的人注重食品保健，生态食品的市场需求将会越来越大。无公害蔬菜、无污染水果、绿色食品已初步显示它潜在的市场，生态农业的经济价值将大幅度提高。2014年，全球生态农业种植总面积达4000万公顷。预计到2020年，全球生态农业生产面积占农业生产总面积的比例最高将达到35％。目前中国生态农业总面积约450万公顷，预计到2020年生态农业总面积达到500万公顷。2014年，我国生态农业产业增加值达8645亿元，同比增长33％，2015年我国生态农业产业增加值将超过10000亿元，预计2020年生态农业增加值超过30000亿元，年均增长率超过近40％。

根据科学研究表明，绿色植物生长过程中所必不可少的三种元素就是大家熟知的碳(C)、氢(H)、氧(O)，并且随着这三种元素的增加会时其他微量元素在植物体内达到更好的平衡效果。如二氧化碳(CO2)气体包含碳(C)、氧(O)两种元素，在当下在工业方面又易于提取、运输与贮藏，所以如果能够有效合理的利用好这种气体，同时结合一些必要的植物生肥，这样就可以达到在提高蔬菜瓜果口感的前提下实现增产增收的预期目标。目前亟需解决地问题是如何有效地将二氧化碳气体这一优势运用达到大规模农场中，以提高农作物产量和质量。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型提供了一种气体智能释放、管理、控制系统，在无人值守情况下，实现对农作物自动分区域释放气肥，节省了人工成本，提高了农作物产量和质量。

本实用新型提供的一种气体智能释放、管理、控制系统，包括：主控制单元、多个节点控制单元、罐体；所述主控制单元包括：主控制器、主控气相电动球阀；所述节点控制单元包括：节点控制器、节点气相电动球阀、二氧化碳传感器；所述罐体用于存储液态二氧化碳，所述罐体的出气口通过管道与所述节点气相电动球阀连接，所述罐体的出气口与所述管道之间设置有所述主控气相电动球阀，所述主控制器用于控制主控气相电动球阀，并向所述节点控制器发送节点控制指令；所述二氧化碳传感器与所述节点控制器连接，所述节点气相电动球阀与所述节点控制器连接，所述节点控制器用于根据所述节点控制指令和所述二氧化碳传感器的检测数据，控制所述节点气相电动球阀。

本实用新型实施例提供的气体智能释放、管理、控制系统，通过控制主控气相电动球阀对整个农田释放二氧化碳气体，又根据各个区域二氧化碳实际浓度情况通过节点气相电动球阀针对若干区域释放二氧化碳气体，以满足农田中不同区域对气肥的不同需求，通过主控端的主控气相电动球阀和节点端的节点气相电动球阀进行两级控制，达到精准地控制气肥释放量，提高农作物的产量。

优选地，所述主控制器用于若达到预设时间则打开控制主控气相电动球阀，并向所述节点控制器发送节点控制指令。

优选地，还包括气象检测单元，所述气象检测单元用于将检测到的气象数据发送给所述主控制器，所述主控制器用于若达到预设时间且所述气象数据满足预设气象条件，则打开所述主控气相电动球阀，并向所述节点控制器发送节点控制指令。

优选地，所述气象检测单元包括温度传感器、湿度传感器、风速传感器、光照传感器。

优选地，所述主控制单元还包括主控天线，所述主控天线与所述主控制器连接，所述节点控制单元还包括节点天线，所述节点天线与所述节点控制器连接，所述主控制器通过所述主控天线与所述节点控制器通讯，所述节点控制器通过所述节点天线与所述主控制器通讯。

优选地，所述主控天线和所述节点天线为433MHz天线、315MHz天线、915MHz天线中的任意一种。

优选地，所述罐体内设置有重量传感器或压差传感器，所述重量传感器或压差传感器与所述主控制器连接，所述主控制器用于根据所述重量传感器或压差传感器测量检测罐体内的液体二氧化碳剩余量。

优选地，还包括报警器，所述报警器与所述控制器连接；所述罐体内设置有压力测量传感器，所述压力测量传感器与所述主控制器连接，所述主控制器用于根据所述压力测量传感器测量的数据控制报警器报警。

优选地，所述节点控制单元还包括锂电池和太阳能电池板，所述太阳能电池板用于给所述锂电池充电，所述锂电池用于给所述节点控制器、所述节点气相电动球阀、所述二氧化碳传感器供电。

优选地，还包括GPS天线，GPS天线与主控制器连接。

优选地，还包括触控显示屏，所述触控显示屏与所述主控制器连接，所述触控显示屏用于更改主控制器中的控制参数，并显示主控制器中存储的数据。

附图说明

图1是本实用新型实施例所提供的一种气体智能释放、管理、控制系统的结构框图。

附图中，1-主控制单元；2-节点控制单元；3-罐体；4-管道；5-气象检测单元；6-触控显示屏；7-液相电磁阀；

11-主控制器；12-主控气相电动球阀；21-节点控制器；22-节点气相电动球阀；23-二氧化碳传感器；

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只是作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域技术人员所理解的通常意义。

如图1所示，本实用新型实施例提供的一种气体智能释放、管理、控制系统，包括：主控制单元1、多个节点控制单元2、罐体3；主控制单元1包括：主控制器11、主控气相电动球阀12；节点控制单元2包括：节点控制器21、节点气相电动球阀22、二氧化碳传感器23；罐体3用于存储液态二氧化碳，罐体3的出气口通过管道4与节点气相电动球阀22连接，罐体3的出气口与管道4之间设置有主控气相电动球阀12，主控制器11用于控制主控气相电动球阀12，并向节点控制器21发送节点控制指令；二氧化碳传感器23与节点控制器21连接，节点气相电动球阀22与节点控制器21连接，节点控制器21用于根据节点控制指令和二氧化碳传感器23的检测数据，控制节点气相电动球阀22。

其中，根据主控制器11中释放气肥的预设时间开启主控气相电动球阀12，罐体3内的液体二氧化碳会转化为气体输出，通过管道4到到各个节点控制单元2所在的区域；多个节点控制单均匀元分布在整个农田的不同区域，主控制器11向不同区域的节点控制器21发布指令，节点控制器21再根据检测到的气体浓度自行节点气相电动球阀22的通断，从而达到控制若干个释放区域气体均匀释放的目的。

本实用新型实施例提供的气体智能释放、管理、控制系统，根据预设的时间段控制主控气相电动球阀12对整个农田释放二氧化碳气体，又根据各个区域二氧化碳实际浓度情况通过节点气相电动球阀22针对若干区域释放二氧化碳气体，以满足农田中不同区域对气肥的不同需求，通过主控端的主控气相电动球阀12和节点端的节点气相电动球阀22进行两级控制，达到精准地控制气肥释放量，提高农作物的产量。

本实用新型实施例提供的气体智能释放、管理、控制系统还包括气象检测单元5，气象检测单元5用于将检测到的气象数据发送给主控制单元1，气象检测单元5包括：温度传感器、湿度传感器、风速传感器、光照传感器。温度传感器、湿度传感器、风速传感器、光照传感器均固定在亚格力板之上，形成一个小型气象站，安装在合适的位置。小型气象站可自动监控一定范围内的环境温度、湿度、光照强度、风速等天气情况物理量，并将上述检测到气象数据发送给主控制器11，主控制器11根据接收到的气象数据判断是否满足预设气象条件，若满足预设气象条件且达到释放气肥的预设时间，则打开主控气相电动球阀12并向节点控制器21发送节点控制指令，否则关闭主控气相电动球阀12。

本实用新型实施例提供的气体智能释放、管理、控制系统还包括触控显示屏6，触控显储的各种参数，如温示屏6与主控制器11连接，用于显示主控制器11中存度、湿度、风速、光照强度、罐体3内的液体二氧化碳剩余量、罐体3内的压力、主控气相电动球阀12状态以及各个加点控制单元的节点节点气相电动球阀22、电压、二氧化碳浓度等。通过密码验证功能实现指定用户登陆操作功能。

另外，还可以通过触控显示屏6更改主控制器11中的控制参数。可通过触控显示屏6预设气象条件，只有气象条件满足预设的范围，主控制器11才会开启主控气相电动球阀12释放气肥。还可通过触控显示屏6设置释放气肥的预设时间，可在上午和下午分别设置一个大时间段对整个田地进行释放，在每一个大时间段内可以设置若干个小时间段。

通过触控显示屏6更改主控制器11中的控制参数前，需要输入密码进行身份认证，防止有人恶意篡改控制参数，保证整个系统运行的安全性。

其中，主控制单元1还包括主控天线，主控天线与主控制器11连接，节点控制单元2还包括节点天线，节点天线与节点控制器21连接，主控制器11通过主控天线与节点控制器21通讯，节点控制器21通过节点天线与主控制器11通讯。与有线通讯的方式相比，通过天线完成主控器与节点控制器21之间的通讯，能够减少铺设线路的成本，避免因线路损坏导致系统无法正常运行。

其中，主控天线和节点天线为433MHz天线、315MHz天线、915MHz天线中的任意一种，优选为433MHz天线，433MHz天线发射的信号穿透性强，通讯距离远，更适合用于大面积的户外。为确保各个节点天线的正常通讯，农田中每隔一定的距离还设置有无线天线中继器，增强无线信号，弥补传输过程中的信号衰减，使主控天线的信号辐射范围更广，以保证系统能稳定地应用于大面积的农田管理。一般棒状天线分直天线和弯天线两种，距离主控天线稍远的节点采用弯天线，并且天线头方向朝天，距离主控天线稍近的节点采用直天线，并且天线头方向尽量朝主控室方向。

其中，罐体3内设置有重量传感器，重量传感器与主控制器11连接，主控制器11用于根据重量传感器测量采集的数据监测罐体3内的液体二氧化碳剩余量。通过系统的显示屏可以实时监控罐体3内液体二氧化碳剩余量，及时添加液体二氧化碳，其中重量传感器也可以替换为压差传感器。进一步地，罐体3的充液口还设置有液相电磁阀7，主控制器21检测到罐体3内的液体二氧化碳的余量低于一定值时，控制打开液相电磁阀7向罐体3内充液，并记录下充液时间、充液总量等数据，以方便用户查看气肥使用量，并自动进行气肥结算。需要充液时，管理人员通过触控显示屏6登录系统时需要输入密码才可以打开液相电磁阀7，然后打开内部的手动充液阀进行充液，所以，液相电磁阀7能够防止他人窃取罐体内的液体。

罐体3内还设置有压力测量传感器，压力测量传感器与主控制器11连接，压力传感器将检测到的压力数据发送给主控制器11，主控制器11根据压力数据判断罐体3内的气体压力是否超出安全阈值，如果超出安全阈值，立即通过报警器报警，提醒工作人员进行检修，同时主控制器11自动打开气主控气相电动球阀12泄压，提高了系统的安全性。

为减少铺设线路的成本，保证系统用电的安全性和可靠性，节点控制单元2还包括锂电池和太阳能电池板，太阳能电池板用于给锂电池充电，锂电池用于给节点控制器21、节点气相电动球阀22、二氧化碳传感器23供电，这样就无需另外铺设供电线路，降低了漏电的风险。节点控制器21与可充电锂电池连接，安装固定在节点控制盒内，节点控制盒达到IP67防护等级，起到防水防尘防潮的作用。二氧化碳传感器23安装固定在6层ABS百叶窗箱体内，该百叶窗箱体安装固定在节点控制盒上方。节点控制单元2还包括固定杆，固定杆垂直插入地面，且插入深度不得低于30cm，以保证立杆的稳定性；固定杆的顶端设置有万向头，太阳能电池板固定在固定杆的万向头上，保证不会轻易旋转或者上下倾斜，太阳能电池板应面朝正南方向并保持与水平面成45°左右以充分接收太阳能，万向头外侧设置有防水接头，保证接头处不会被雨水侵蚀，防止接头处老化锈蚀；固定杆上带有托盘，托盘可360度可旋转，可上下调节位置，组装完成的节点控制盒安装固定在固定杆的托盘上，并通过防水接头连接节点气相电动球阀22，433MHz天线固定在太阳能电池板的一角。节点控制盒安装高度距地面1米左右为宜，过高或过低都会影响CO2检测的准确性，但可以根据作物不同生长阶段对控制盒高度上下做适当调整。整个节点控制单元2在安装过程中使用了螺丝固定、热熔胶、防水硅胶的处理固定方法，这样能保证该控制节点使用年限更长，稳定性与可靠性更高。

节点控制单元2采用5V低压供电，以满足电池供电的需求，并降低了节点控制单元2的功耗，提高了节点控制单元2的安全性。

节点控制器21可在释放气肥时间外自动判断是否接收到主机系统发送的指令，如超过一定时间没有接收到主控制器11发送的指令，则自动进入待机状态，以减小功耗，提高节点控制器21使用寿命，实现真正的智能控制。此外，能够通过钥匙控制内部电源开关状态，在不要使用时人工关闭。

为方便远程查看整个系统的状态，本实用新型实施例的系统还包括GPRS天线，GPRS天线与主控制器11连接，可通过手机、PC等设备远程查看温度、湿度、风速、光照、罐体3内的液体二氧化碳剩余量、二氧化碳使用量、罐体3内的压力、主控气相电动球阀12状态以及各个加点控制单元的节点节点气相电动球阀22、电压、二氧化碳浓度等数据，并可通过PC端打印查看到的数据。也可以通过手机、PC等设备调节主控制器11中的参数设置。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种气体智能释放、管理、控制系统，其特征在于，包括：主控制单元、多个节点控制单元、罐体；所述主控制单元包括：主控制器、主控气相电动球阀；所述节点控制单元包括：节点控制器、节点气相电动球阀、二氧化碳传感器；所述罐体用于存储液态二氧化碳，所述罐体的出气口通过管道与所述节点气相电动球阀连接，所述罐体的出气口与所述管道之间设置有所述主控气相电动球阀，所述主控制器用于控制主控气相电动球阀，并向所述节点控制器发送节点控制指令；所述二氧化碳传感器与所述节点控制器连接，所述节点气相电动球阀与所述节点控制器连接，所述节点控制器用于根据所述节点控制指令和所述二氧化碳传感器的检测数据，控制所述节点气相电动球阀。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主控制器用于若达到预设时间则打开控制主控气相电动球阀，并向所述节点控制器发送节点控制指令。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，还包括气象检测单元，所述气象检测单元用于将检测到的气象数据发送给所述主控制器，所述主控制器用于若达到预设时间且所述气象数据满足预设气象条件，则打开所述主控气相电动球阀，并向所述节点控制器发送节点控制指令。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述气象检测单元包括温度传感器、湿度传感器、风速传感器、光照传感器。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主控制单元还包括主控天线，所述主控天线与所述主控制器连接，所述节点控制单元还包括节点天线，所述节点天线与所述节点控制器连接，所述主控制器通过所述主控天线与所述节点控制器通讯，所述节点控制器通过所述节点天线与所述主控制器通讯。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述主控天线和所述节点天线为433MHz天线、315MHz天线、915MHz天线中的任意一种。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述罐体内设置有重量传感器或压差传感器，所述重量传感器或压差传感器与所述主控制器连接，所述主控制器用于根据所述重量传感器或压差传感器测量检测罐体内的液体二氧化碳剩余量。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括报警器，所述报警器与所述控制器连接；所述罐体内设置有压力测量传感器，所述压力测量传感器与所述主控制器连接，所述主控制器用于根据所述压力测量传感器测量的数据控制报警器报警。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述节点控制单元还包括锂电池和太阳能电池板，所述太阳能电池板用于给所述锂电池充电，所述锂电池用于给所述节点控制器、所述节点气相电动球阀、所述二氧化碳传感器供电。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的系统，其特征在于，还包括触控显示屏，所述触控显示屏与所述主控制器连接，所述触控显示屏用于更改主控制器中的控制参数，并显示主控制器中存储的数据。