CN207167188U - 一种基于互联网的光伏大棚与直流光伏烤房综合利用装置 - Google Patents

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Abstract

一种基于互联网的光伏大棚与直流光伏烤房综合利用装置，它包括大棚和烤房，所述烤房主要包括光伏电源模块、数据采集转换模块、主控制器模块、至少1个直流风机模块，光伏电源模块包括光伏阵列、市电、与光伏阵列和市电分别连接的充放电管理器、与充放电管理器相连的蓄电池和DC‑DC变换器；充放电管理器与个直流风机模块连接，DC‑DC变换器与数据采集模块和主控制器模块连接，数据采集转换模块和主控制器模块连接，主控制器模块与4直流风机模块连接，直流风机模块包括循环风机模块、助燃风机模块、鼓风机模块、排气扇模块。本实用新型能解决传统烤房系统节能效果差、能耗大、运行不够稳定、以及电机响应速度不够快的问题。

Description

一种基于互联网的光伏大棚与直流光伏烤房综合利用装置
技术领域
本实用新型属于计算机技术领域，具体涉及一种基于直流电机控制的光伏烤房、光伏大棚以及互联网控制系统。
背景技术
随着科技和社会的不断发展，能源危机和环境污染已经成为目前困扰人们的主要问题，并受到越来越多的关注。由于太阳能具有取之不尽用之不竭的优势，人们对其产生了足够的的重视。在全球太阳能光伏产业的突飞猛进的大背景下，全球太阳能市场前景迎来了蓬勃发展的历史机遇。最近几年，光伏发电产业及其市场正经历着翻天覆地的巨大变化，太阳能正经历着从“补充能源”向者下一代能源—“替代能源”的方向过度。在另外一方面，随着人们生活水平的不断提高，对于物质水平的要求也相应被提升，一种基于互联网的控制技术很好的将光伏大棚和直流烤房综合的结合起来了，好的产品烘烤质量成为其打开市场的重要手段。直流电机控制相对于交流电机本身具有能耗低的特点，其运行稳定可靠、电机速度调节响应快的特点对于提升烘烤质量有很大程度的帮助，结合太阳能光伏发电将具有广阔的前景。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种基于直流电机控制的光伏烤房和光伏大棚的综合利用技术，它能解决传统烤房系统节能效果差、能耗大、运行不够稳定、以及电机响应速度不够快的问题。还能调控光能，做到光能互补，高效利用。本次设计结合单片机技术、传感器技术和物联网技术，构建了一个基于物联网技术的温室大棚控制系统。本系统是本着在不影响功能实现的前提条件下尽可能降低生产成本的宗旨，以检测并调节空气温湿度、土壤湿度、CO2浓度和光照度为主要目的的测控系统。
实用新型的目的是这样实现的：
一种基于互联网的光伏大棚与直流光伏烤房综合利用装置，它包括大棚和烤房，所述烤房主要包括光伏电源模块、数据采集转换模块、主控制器模块、至少1个直流风机模块，光伏电源模块包括光伏阵列、市电、与光伏阵列和市电分别连接的充放电管理器、与充放电管理器相连的蓄电池和DC-DC变换器；充放电管理器与个直流风机模块连接，DC-DC变换器与数据采集模块和主控制器模块连接，数据采集转换模块和主控制器模块连接，主控制器模块与4直流风机模块连接，直流风机模块包括循环风机模块、助燃风机模块、鼓风机模块、排气扇模块，循环风机模块包括第一继电器和循环风机；助燃风机模块包括第二继电器和助燃风机，鼓风机模块包括第三继电器和鼓风机，排气扇模块包括第四继电器和排气扇。
上述大棚包括地源热泵、风机、喷灌以及渗灌系统，它还包括主机，主机的数据输入端分别与温湿度传感器、土壤水分传感器、二氧化碳传感器以及光强传感器连接，主机通信口与无线通信模块交互连接，无线通信模块与从机交互连接，从机通过串口通信芯片与上位机连接。
上述从机信号输出端分别与加热系统、通风系统、显示系统、补光系统、报警系统连接。
上述土壤水分传感器依次与信号放大电路、主机连接。
上述循环风机、助燃风机、鼓风机、排气扇都包括基于H桥PWM控制的直流电机正反转调速驱动控制电路和直流电动机。
上述主控制器模块包括单片机核心。
上述第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器都为直流继电器。
实用新型的目的是这样实现的：
本实用新型在当白天阳光充足时，光伏阵列通过控制充放电管理器，在完成系统负荷的同时多余电能为蓄电池充电，如果此时蓄电池充满电则通过充放电管理器限制光伏阵列输出功率；当受到天气影响或夜晚时，光伏阵列输出功率不足，蓄电池开始为系统提供电能，如果此时蓄电池电量也不足时，通过引入市电为蓄电池补充电能，保证负载回路能够得到充足稳定的电能供应。同时，干湿球温湿度传感器和燃煤热风炉温度传感器经过A/D转换器使数字信号传入主控制器，主控制器进而控制各直流风机模块保证系统安全有效的运行。本次设计结合单片机技术、传感器技术和物联网技术。本系统是本着在不影响功能实现的前提条件下尽可能降低生产成本的宗旨，以检测并调节空气温湿度、土壤湿度、CO2浓度和光照度为主要目的的测控系统。该系统可以实现对温室大棚参数信息的实时检测和调整并报警，将采集信息传送给控制主机，再结合有线技术传送给上位机，将无线技术和有线技术结合起来，实现远程参数的无线控制。结果表明，该控制系统具有良好的扩展性和实用性，实现了温室的智能化测控管理，降低劳动强度。同时能够很好的推动农业信息化。
附图说明
下面结合附图对本实用新型作进一步说明：
图1为本实用新型的结构框图。
具体实施方式
如图1所示一种基于互联网的光伏大棚与直流光伏烤房综合利用装置，它包括大棚和烤房，所述烤房主要包括光伏电源模块、数据采集转换模块、主控制器模块、至少1个直流风机模块，光伏电源模块包括光伏阵列1、市电2、与光伏阵列1和市电2分别连接的充放电管理器3、与充放电管理器3相连的蓄电池4和DC-DC变换器5；充放电管理器3与个直流风机模块连接，DC-DC变换器5与数据采集模块和主控制器模块连接，数据采集转换模块和主控制器模块连接，主控制器模块与4直流风机模块连接，直流风机模块包括循环风机模块、助燃风机模块、鼓风机模块、排气扇模块，循环风机模块包括第一继电器16和循环风机6；助燃风机模块包括第二继电器17和助燃风机7，鼓风机模块包括第三继电器18和鼓风机8，排气扇模块包括第四继电器19和排气扇9。
所述大棚包括地源热泵、风机、喷灌以及渗灌系统32，它还包括主机24，主机的数据输入端分别与温湿度传感器20、土壤水分传感器21、二氧化碳传感器22以及光强传感器23连接，主机24通信口与无线通信模块25交互连接，无线通信模块25与从机26交互连接，从机26通过串口通信芯片27与上位机28连接。
所述从机26信号输出端分别与加热系统29、通风系统30、显示系统31、补光系统33、报警系统34连接。
所述土壤水分传感器21依次与信号放大电路35、主机24连接。
所述循环风机、助燃风机、鼓风机、排气扇都包括基于H桥PWM控制的直流电机正反转调速驱动控制电路和直流电动机。
所述主控制器模块包括单片机核心。
所述第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器都为直流继电器。
其中，主控制器模块选用CC2530单片机和stm32f103zet6单片机、SHT10数字式温湿度传感器、FDS-100型土壤水分传感器、SH-300-DH二氧化碳传感器和TSL2561光强传感器。数据采集部分使用CC2530单片机。
本系统的通信电路模块分为主机与从机之间的无线通信和单片机与上位机之间的串口通信。主机与从机之间的无线通信主要是主机把采集到的空气温湿度、土壤湿度、二氧化碳浓度以及光强照度的数据通过一对配置的nRF905无线收发模块发送到从机，从机接收数据并控制加热系统、通风系统、滴灌系统、补光系统以及报警子系统的运行。
主机与从机之间的通信通过无线收发模块实现。以AT89S52单片机为微控制器，与设计好的nRF905无线收发模块相连接，本系统的单片机与上位机之间的串口通讯采用符合RS-485电气标准的MAX485芯片。单片机和上位机之间的通信必须用RS232/RS485转换器EM485B将电平进行转换，MAX-485与单片机连接电路。
采用上述结构，使用时，本控制系统以CC2530单片机为核心，采用地源热泵和风机、喷灌和渗灌和荧光灯，分别为温室大棚进行加热、增加空气湿度、灌溉、增加二氧化碳浓度、人工补光；采用SHT10数字式温湿度传感器、FDS-100型土壤水分传感器、SH-300-DH二氧化碳传感器和TSL2561光强传感器分别检测温室大棚的空气温湿度、土壤湿度、二氧化碳浓度、光照度。数据采集部分使用CC2530单片机，将随被测各项数据变化的电压或电流采集过来，进行数据的处理，在显示电路上，将被测各项数据显示出来。整个系统采用模块化设计，硬件结构由传感器和单片机、控制装置组成，传感器将物理参量转换为电压并完成信号的调理，再送人模数转换器，上位机设有显示功能，根据预先设置的参数决定要采取的措施，并将信息传给下位机，由下位机控制通风和喷灌装置，也可以通过键盘强制控制。主机与从机之间的无线通信主要是主机把采集到的空气温湿度、土壤湿度、二氧化碳浓度以及光强照度的数据通过一对配置的nRF905无线收发模块发送到从机，从机接收数据并控制加热系统、通风系统、滴灌系统、补光系统以及报警子系统的运行。通过无线电与主机做到双向的数据分析和调控。
本实用新型以光伏阵列供电为主。当白天阳光充足时，光伏阵列通过控制充放电管理器，在完成系统负荷的同时多余电能为蓄电池充电，如果此时蓄电池充满电则通过充放电管理器限制光伏阵列输出功率；当受到天气影响或夜晚时，光伏阵列输出功率不足，蓄电池开始为系统提供电能，如果此时蓄电池电量也不足时，通过引入市电为蓄电池补充电能，保证负载回路能够得到充足稳定的电能供应。通过充放电管理器，系统电源直接为四个直流风机模块供电。直流风机模块中的直流继电器可以起到过流保护的作用。主控制器模块和数据采集转换模块通过DC-DC变换器供电。同时，上下棚干湿球温湿度传感器和燃煤热风炉温度传感器经过A/D转换器使数字信号传入主控制器，主控制器进而控制各直流风机模块保证系统安全有效的运行。其中通过燃煤热风炉温度传感器对主控制器信号的输入，主控制器控制助燃风机稳定燃烧室内的温度；检测干球温度检测数据，若检测值小于预置值，便启动鼓风机增加烘房内温度，否则关闭鼓风机；检测湿球温度传感器检测数据，若检测值小于预置值，便启动排风扇；对比上棚和下棚干湿球温湿度传感器的监测数据，控制循环风机的运行，保证上棚和下棚温差在允许范围内。同时上下棚干湿球温湿度传感器和燃煤热风炉温度传感器将信号传入主控制器，主控制器将系统各温湿度显示在LED显示器上，便于操作者观察使用。

Claims (7)

1.一种基于互联网的光伏大棚与直流光伏烤房综合利用装置，它包括大棚和烤房其特征在于：所述烤房主要包括光伏电源模块、数据采集转换模块、主控制器模块、至少1个直流风机模块，光伏电源模块包括光伏阵列（1）、市电（2）、与光伏阵列（1）和市电（2）分别连接的充放电管理器（3）、与充放电管理器（3）相连的蓄电池（4）和DC-DC变换器（5）；充放电管理器（3）与个直流风机模块连接，DC-DC变换器（5）与数据采集模块和主控制器模块连接，数据采集转换模块和主控制器模块连接，主控制器模块与4直流风机模块连接，直流风机模块包括循环风机模块、助燃风机模块、鼓风机模块、排气扇模块，循环风机模块包括第一继电器（16）和循环风机（6）；助燃风机模块包括第二继电器（17）和助燃风机（7），鼓风机模块包括第三继电器（18）和鼓风机（8），排气扇模块包括第四继电器（19）和排气扇（9）。
2.根据权利要求1所述的基于互联网的光伏大棚与直流光伏烤房综合利用装置，其特征在于：所述大棚包括地源热泵、风机、喷灌以及渗灌系统（32），它还包括主机（24），主机的数据输入端分别与温湿度传感器（20）、土壤水分传感器（21）、二氧化碳传感器（22）以及光强传感器（23）连接，主机（24）通信口与无线通信模块（25）交互连接，无线通信模块（25）与从机（26）交互连接，从机（26）通过串口通信芯片（27）与上位机（28）连接。
3.根据权利要求2所述的基于互联网的光伏大棚与直流光伏烤房综合利用装置，其特征在于：所述从机（26）信号输出端分别与加热系统（29）、通风系统（30）、显示系统（31）、补光系统（33）、报警系统（34）连接。
4.根据权利要求2所述的基于互联网的光伏大棚与直流光伏烤房综合利用装置，其特征在于：所述土壤水分传感器（21）依次与信号放大电路（35）、主机（24）连接。
5.根据权利要求1或2所述的基于互联网的光伏大棚与直流光伏烤房综合利用装置，其特征在于：所述循环风机、助燃风机、鼓风机、排气扇都包括基于H桥PWM控制的直流电机正反转调速驱动控制电路和直流电动机。
6.根据权利要求1所述的基于互联网的光伏大棚与直流光伏烤房综合利用装置，其特征在于：所述主控制器模块包括单片机核心。
7.根据权利要求1或2所述的基于互联网的光伏大棚与直流光伏烤房综合利用装置，其特征在于：所述第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器都为直流继电器。
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