專利名稱：塑料冷棚綠色環(huán)控裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冷棚環(huán)境控制領(lǐng)域，具體涉及一種塑料冷棚綠色環(huán)控裝置和方法。
背景技術(shù)：
塑料冷棚又稱為塑料冷棚、鋼架冷棚、拱棚等，是一種簡易實(shí)用的保護(hù)地栽培設(shè)施。由于其建造容易、使用方便、投資較少，被世界各國普遍采用。利用竹木、鋼材等材料，并覆蓋塑料薄膜，搭成拱形棚，供栽培蔬菜，能夠提早或延遲供應(yīng)，提高單位面積產(chǎn)量，有得于防御自然災(zāi)害，是我國南方主要設(shè)施類型，北方地區(qū)能在早春和晚秋淡季供應(yīng)鮮嫩蔬菜。由于塑料冷棚結(jié)構(gòu)簡單，塑料薄膜強(qiáng)度低，難以安裝環(huán)境控制設(shè)備，如風(fēng)機(jī)、電機(jī)、照明、灌溉等，導(dǎo)致塑料冷棚環(huán)境難以控制，目前基本采用人工方式打開風(fēng)口調(diào)節(jié)棚內(nèi)溫度、濕度，環(huán)境監(jiān)測(cè)依然采用傳統(tǒng)的水銀棒和干濕測(cè)量；條件較好的設(shè)施現(xiàn)場(chǎng)能夠提供電源，可以在棚內(nèi)安裝灌溉、照明以及電動(dòng)卷膜機(jī)，通過這些設(shè)備可以簡單控制相關(guān)環(huán)境，依然依靠經(jīng)驗(yàn)人工方式開關(guān)相關(guān)設(shè)備，該種設(shè)施主要用于大型塑料棚；太陽能供電設(shè)備目前已經(jīng)開始在聯(lián)動(dòng)溫室、大型塑料溫室中使用。在塑料冷棚方面很多集中于環(huán)境測(cè)量，而相關(guān)智能控制方案與設(shè)備缺少。目前，中小面積塑料棚已經(jīng)為應(yīng)用主流，由于其采用鋼架、竹、木頭為支撐結(jié)構(gòu)，覆蓋材料為易損塑料膜，相關(guān)環(huán)境測(cè)控設(shè)備難以安裝其中，生產(chǎn)過程中環(huán)境控制以人工為主，通過控制兩側(cè)的通風(fēng)口調(diào)節(jié)，起到降溫除濕的作用。在具體冷棚生產(chǎn)中，經(jīng)常出現(xiàn)高溫、高濕的情況而不能得以控制情況，直接導(dǎo)致產(chǎn)量品質(zhì)下降、易誘發(fā)病害。一般農(nóng)戶的冷棚現(xiàn)場(chǎng)缺少電力和相關(guān)檢測(cè)控制設(shè)備，農(nóng)戶難以及時(shí)獲取現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境信息做出相關(guān)控制，主要依靠個(gè)人經(jīng)驗(yàn)或現(xiàn)場(chǎng)安裝的水銀溫度計(jì)或干濕球進(jìn)行判斷，效率低下，響應(yīng)速度慢；具備一定經(jīng)濟(jì)條件的，如需要實(shí)現(xiàn)環(huán)境控制需要在現(xiàn)場(chǎng)拉電線，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備成本增加，安裝維護(hù)困難。因此迫切需要一種能夠不需要外接電源的冷棚環(huán)境控制裝置，實(shí)現(xiàn)冷棚環(huán)境的自動(dòng)高效控制。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問題本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供在無外接電源的條件下實(shí)現(xiàn)冷棚環(huán)境的自動(dòng)控制。(二)技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了塑料冷棚綠色環(huán)控裝置和方法。塑料冷棚綠色環(huán)控裝置包括:太陽能環(huán)境控制終端、執(zhí)行設(shè)備、無線充電設(shè)備和傳感器，所述太陽能環(huán)境控制終端包括太陽能電池板、轉(zhuǎn)軸和電路板，所述太陽能電池板安裝在所述塑料冷棚頂部兩側(cè)；所述轉(zhuǎn)軸設(shè)在塑料冷棚的頂部，其內(nèi)部設(shè)有第一鋰電池，所述太陽能電池板為所述第一鋰電池充電，所述第一鋰電池為塑料冷棚綠色環(huán)控裝置供電；所述電路板集成有控制系統(tǒng)，電路板與第一鋰電池連接，固定在所述轉(zhuǎn)軸下方；所述傳感器設(shè)置在塑料冷棚內(nèi)部，采集環(huán)境信息并發(fā)送給所述電路板；所述電路板接收和處理環(huán)境信息，并發(fā)出控制指令；所述無線充電設(shè)備包括無線充電發(fā)射端和無線充電接收端，所述無線充電發(fā)射端與所述第一鋰電池和電路板連接，無線充電發(fā)射端安裝在所述太陽能電池板下方；所述無線充電接收端設(shè)在所述執(zhí)行設(shè)備上；所述執(zhí)行設(shè)備包括無線半導(dǎo)體除濕設(shè)備和照明補(bǔ)光設(shè)備，所述無線半導(dǎo)體除濕設(shè)備和照明補(bǔ)光設(shè)備通過無線充電設(shè)備與太陽能環(huán)境控制終端連接，接收電能和控制指令，并執(zhí)行。優(yōu)選的，所述無線半導(dǎo)體除濕設(shè)備包括半導(dǎo)體除濕片、除濕控制電路板、第一無線充電接收端、集水槽和第一磁鐵，所述除濕控制電路板和無線充電接收端設(shè)置在所述半導(dǎo)體除濕片背面；所述除濕控制電路板與無線充電接收端連接，接收電能和控制指令；所述除濕控制電路板與半導(dǎo)體除濕片連接，驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體除濕片除濕；所述集水槽設(shè)置在所述半導(dǎo)體除濕片下方，用于收集半導(dǎo)體除濕片上的水；所述半導(dǎo)體除濕設(shè)備與太陽能環(huán)境控制終端通過所述第一磁鐵固定一 體。優(yōu)選的，所述照明補(bǔ)光設(shè)備包括LED燈、PCB板、補(bǔ)光電路、第二磁鐵和第二無線充電接收端，所述LED燈固定在所述PCB板上；所述補(bǔ)光電路集成在所述PCB板上；所述補(bǔ)光電路與第二無線充電接收端連接，接收電能和控制指令；所述補(bǔ)光電路與LED燈連接，控制LED燈工作；所述照明補(bǔ)光設(shè)備與所述太陽能環(huán)境控制終端通過所述第二磁鐵固定一體。優(yōu)選的，所述傳感器包括濕度傳感器、溫度傳感器、光傳感器和氣體傳感器。優(yōu)選的，所述太陽能電池板為多個(gè)，多個(gè)太陽能電池板級(jí)聯(lián)設(shè)置。優(yōu)選的，所述控制系統(tǒng)包括電源管理模塊、傳輸模塊和微處理器，電源管理模塊與所述第一鋰電池連接，處理電源，為環(huán)境控制裝置各用電設(shè)備供電；所述微處理器通過所述傳輸模塊與所述傳感器連接，接收和處理環(huán)境信息，發(fā)出控制指令。優(yōu)選的，所述傳輸模塊包括Zigbee模塊；所述電源處理模塊包括:降壓電路、逆變電路和升壓電路，所述降壓電路為所述微處理器和所述傳輸模塊提供電源；所述逆變電路為所述執(zhí)行設(shè)備提供交流電源；所述升壓電路為所述執(zhí)行設(shè)備提供高電壓直流電源；所述微處理器為EFM32單片機(jī)。優(yōu)選的，所述控制系統(tǒng)還包括存儲(chǔ)設(shè)備和實(shí)時(shí)時(shí)鐘，所述存儲(chǔ)設(shè)備與所述微處理器連接，其存儲(chǔ)所述微處理器所需信息；所述實(shí)時(shí)時(shí)鐘與所述微處理器連接，其為所述環(huán)境控制裝置提供時(shí)鐘信息。優(yōu)選的，所述無線充電發(fā)射端包括BQ500110芯片和無線充電發(fā)射線圈；所述無線充電接收端包括BQ51013芯片和無線充電接收線圈。優(yōu)選的，所述除濕控制電路板包括第二鋰電池、第一升壓電路、第一 MSP430單片機(jī)和PWM驅(qū)動(dòng)電路，所述第二鋰電池與第一無線充電接收端連接，接收電能，為所述無線充電除濕設(shè)備供電；所述第一 MSP430單片機(jī)與第一無線充電接收端連接，解析無線充電接收端接收的控制指令，控制所述PWM驅(qū)動(dòng)電路工作；所述第一升壓電路與第二鋰電池連接，處理電源為所述PWM驅(qū)動(dòng)電路供電；所述PWM驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體除濕片工作。優(yōu)選的，所述補(bǔ)光電路包括第三鋰電池、第二 MSP430單片機(jī)和第二升壓電路，所述第三鋰電池與第二無線充電接收端連接，接收電能；所述第二 MSP430單片機(jī)與所述第二無線充電接收端連接，接收控制指令，并解析；所述第三鋰電池與所述LED燈通過所述第二升壓電路連接，所述第二升壓電路處理電源為所述LED燈供電；所述第二 MSP430單片機(jī)與LED燈連接，控制LED燈工作。優(yōu)選的，所述塑料冷棚綠色環(huán)控裝置還包括GPRS模塊和遠(yuǎn)程控制裝置，所述GPRS模塊與微處理器連接，向所述遠(yuǎn)程控制裝置發(fā)送環(huán)境信息和/或控制指令。優(yōu)選的，所述塑料冷棚綠色環(huán)控裝置還包括卷膜機(jī)和灌溉電磁閥，所述卷膜機(jī)和灌溉電磁閥與所述太陽能環(huán)境控制終端有線連接。本發(fā)明塑料冷棚綠色環(huán)控方法，包括:S1:向控制系統(tǒng)導(dǎo)入作物環(huán)境控制指導(dǎo)數(shù)據(jù)；S2:根據(jù)傳感器參數(shù)和執(zhí)行設(shè)備，對(duì)控制系統(tǒng)設(shè)置控制邏輯；S3:傳感器采集環(huán)境信息，并發(fā)送給控制系統(tǒng)；S4:控制系統(tǒng)處理環(huán)境信息，控制邏輯作出邏輯判斷，發(fā)出控制指令；S5:執(zhí)行設(shè)備接收控制指令，并執(zhí)行。優(yōu)選的，步驟S2包括:S21，設(shè)置溫度控制邏輯、濕度控制邏輯、光控制邏輯、灌溉控制邏輯和/或氣體控制邏輯；S22，設(shè)置露點(diǎn)計(jì)算邏輯和飽和水汽壓差計(jì)算邏輯。優(yōu)選的 ，步驟S4所述的控制系統(tǒng)處理環(huán)境信息包括:S41，計(jì)算露點(diǎn)值；S42，計(jì)算飽和水汽壓差值。(三)有益效果上述技術(shù)方案所提供的塑料冷棚綠色環(huán)控裝置，采用太陽能電池板發(fā)電提供控制裝置所需電源，無需外部電源接入，是一種綠色的控制系統(tǒng)；電路板集成控制系統(tǒng)，接收和處理傳感器采集到的環(huán)境信息，并發(fā)出合適的控制指令驅(qū)動(dòng)執(zhí)行設(shè)備工作，實(shí)現(xiàn)對(duì)冷棚環(huán)境的自動(dòng)控制，克服現(xiàn)有技術(shù)缺少控制功能的問題。同時(shí)，對(duì)除濕控制和照明補(bǔ)光控制采用無線充電設(shè)備傳輸電能和控制指令，降低能耗，減少執(zhí)行設(shè)備的安放條件限制，無需改變大棚結(jié)構(gòu)即可安裝本環(huán)控裝置。太陽能電池板級(jí)聯(lián)的方式設(shè)備，提升能源規(guī)模，降低成本。本發(fā)明還提供塑料冷棚綠色環(huán)控方法，根據(jù)具體安裝的設(shè)備種類與數(shù)量，靈活選擇控制邏輯，實(shí)現(xiàn)環(huán)境調(diào)控最優(yōu)化。


圖1為本發(fā)明塑料冷棚綠色環(huán)控裝置結(jié)構(gòu)連接圖；圖2為本發(fā)明塑料冷棚綠色環(huán)控裝置太陽能環(huán)境控制終端結(jié)構(gòu)圖；圖3為本發(fā)明塑料冷棚綠色環(huán)控裝置無線半導(dǎo)體除濕設(shè)備正面視圖；圖4為本發(fā)明塑料冷棚綠色環(huán)控裝置無線半導(dǎo)體除濕設(shè)備背面視圖；圖5為本發(fā)明塑料冷棚綠色環(huán)控裝置照明補(bǔ)光設(shè)備背面視圖；圖6為本發(fā)明塑料冷棚綠色環(huán)控裝置照明補(bǔ)光設(shè)備正面視圖；圖7為本發(fā)明塑料冷棚綠色環(huán)控裝置電路板集成的控制系統(tǒng)控制流程圖；圖8為本發(fā)明塑料冷棚綠色環(huán)控裝置無線半導(dǎo)體除濕設(shè)備電路控制流程圖；圖9為本發(fā)明塑料冷棚綠色環(huán)控裝置照明補(bǔ)光設(shè)備電路控制流程圖；圖10為本發(fā)明塑料冷棚綠色環(huán)控方法流程圖中，1:太陽能環(huán)境控制終端；11:太陽能電池板；12:轉(zhuǎn)軸；13:弟一裡電池；14:電路板；15:無線充電發(fā)射端；161:第一無線充電接收端；162:第二無線充電接收端；2:傳感器；3:照明補(bǔ)光設(shè)備；31:PCB板；32:LED燈；33:補(bǔ)光電路；34:第二磁鐵；4:無線半導(dǎo)體除濕設(shè)備；41:集水槽；42:半導(dǎo)體除濕片；43:第一磁鐵；44:除濕控制電路板；5:卷膜機(jī)；6:灌溉電磁閥。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。如圖1和2所示，本發(fā)明塑料冷棚綠色環(huán)控裝置包括太陽能環(huán)境控制終端1、執(zhí)行設(shè)備、無線充電設(shè)備和傳感器2，太陽能環(huán)境控制終端I包括太陽能電池板11、轉(zhuǎn)軸12和電路板14，太陽能電池板11安裝在塑料冷棚頂部兩側(cè)；轉(zhuǎn)軸12設(shè)在塑料冷棚的頂部，轉(zhuǎn)軸12內(nèi)部設(shè)有第一鋰電池13 ;太陽能電池板11與第一鋰電池13連接，太陽能電池板11通過充電管理芯片為第一鋰電池13充電，優(yōu)選SPV1040芯片或者SPV1020芯片作為太陽能充電管理芯片，第一鋰電池13為塑料冷棚綠色環(huán)控裝置供電。電路板14集成有控制系統(tǒng)，電路板14與第一鋰電池13連接，固定在所述轉(zhuǎn)軸下方。傳感器2設(shè)置在塑料冷棚內(nèi)部，采集環(huán)境信息并發(fā)送給電路板14 ；電路板14接收環(huán)境信息，并進(jìn)行處理，電路板14根據(jù)測(cè)試到的環(huán)境信息發(fā)出合適的控制指令。無線充電設(shè)備包括無線充電發(fā)射端15和無線充電接收端(包括第一無線充電接收端161、第二無線充電接收端162)，無線充電發(fā)射端15與第一鋰電池13和電路板14連接，無線充電發(fā)射端15安裝在太陽能電池板11下方；無線充電接收端161、162設(shè)在執(zhí)行設(shè)備上；通過無線充電設(shè)備，第一鋰電池13為執(zhí)行設(shè)備供電，電路板14發(fā)出的控制指令也通過無線充電設(shè)備傳輸。執(zhí)行設(shè)備包括無線半導(dǎo)體除濕設(shè)備4和照明補(bǔ)光設(shè)備3，無線半導(dǎo)體除濕設(shè)備4和照明補(bǔ)光設(shè)備3通過無線充電設(shè)備與太陽能環(huán)境控制終端I連接，接收電能和控制指令，并執(zhí)行。無需外接電源供電的條件下，塑料冷棚綠色環(huán)控裝置實(shí)現(xiàn)塑料冷棚除濕和補(bǔ)光的自動(dòng)調(diào)控。進(jìn)一步的，如圖3和4 所示，無線半導(dǎo)體除濕設(shè)備包括半導(dǎo)體除濕片42、除濕控制電路板44、第一無線充電接收端161、集水槽41和第一磁鐵43，除濕控制電路板44和無線充電接收端161設(shè)置在半導(dǎo)體除濕片42背面；除濕控制電路板44與無線充電接收端161連接，接收電能和控制指令；除濕控制電路板44與半導(dǎo)體除濕片42連接，驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體除濕片42除濕；集水槽41設(shè)置在半導(dǎo)體除濕片42下方，用于收集水；半導(dǎo)體除濕設(shè)備4利用第一磁鐵43與太陽能環(huán)境控制終端I固定一體。進(jìn)一步的，如圖5和6所示，照明補(bǔ)光設(shè)備包括LED燈32、PCB板31、補(bǔ)光電路33、第二磁鐵34和第二無線充電接收端162，LED燈32固定在PCB板31上；補(bǔ)光電路33集成在PCB板31上；補(bǔ)光電路33與第二無線充電接收端162連接，接收電能和控制指令；補(bǔ)光電路33與LED燈32連接，控制LED燈32工作；照明補(bǔ)光設(shè)備3與太陽能環(huán)境控制終端I通過所述第二磁鐵34固定一體。LED燈包括多個(gè)適合植物生長的紅藍(lán)兩種不同波段的LED燈。進(jìn)一步的，傳感器2包括濕度傳感器、溫度傳感器、光傳感器和氣體傳感器。各傳感器上裝有無線充電接收端，接收電能，無須使用其他電源接入，保證傳感器的供電及時(shí)可靠 O進(jìn)一步的，如圖7所示，控制系統(tǒng)包括電源管理模塊、傳輸模塊和微處理器。第一鋰電池13提供的電源是電壓為5V的直流電源，整個(gè)系統(tǒng)中各個(gè)用電設(shè)備所需的電源電壓不同，電源處理模塊對(duì)電源進(jìn)行處理，以適于各個(gè)用電設(shè)備使用。電源處理模塊包括降壓電路、逆變電路和升壓電路。降壓電路為微處理器和無線傳輸模塊提供電源；降壓電路優(yōu)先選用DC/DC降壓電路模塊，為微處理器和傳輸模塊提供合適電壓的電源。逆變電路為執(zhí)行設(shè)備提供交流電源；優(yōu)先選用DC/AC逆變電路，經(jīng)過逆變電路，為系統(tǒng)提供9 24V交流電。升壓電路為執(zhí)行設(shè)備提供高電壓直流電源；通過升壓電路，為系統(tǒng)提供9 24V高電壓直流電。微處理器通過傳輸模塊與傳感器2連接，接收和處理環(huán)境信息，發(fā)出控制指令。傳輸模塊選用Zigbee模塊為傳感器2與微處理器提供通訊。微處理器選用EFM32系列單片機(jī)，特別是EFM32G280F128 單片機(jī)。EFM32G280F128單片機(jī)具有電源管理、數(shù)據(jù)通訊、處理以及控制的功能，能夠?qū)㈦娫垂芾砼c數(shù)據(jù)處理功能集成于一個(gè)單片機(jī)內(nèi)，簡化電路，并且功耗超低，具有節(jié)約電能的有益效果。 進(jìn)一步的，如圖7所示，控制系統(tǒng)還包括存儲(chǔ)設(shè)備和實(shí)時(shí)時(shí)鐘，存儲(chǔ)設(shè)備與微處理器連接，其存儲(chǔ)微處理器所需信息，包括設(shè)置參數(shù)、環(huán)境信息、控制優(yōu)化參數(shù)以及環(huán)境參考數(shù)據(jù)等，優(yōu)選AT45DB081存儲(chǔ)芯片，存儲(chǔ)量大。實(shí)時(shí)時(shí)鐘與微處理器連接，其為環(huán)境控制裝置提供時(shí)鐘信息，優(yōu)選IS12022M時(shí)鐘芯片。進(jìn)一步的，無線充電發(fā)射端15與第一鋰電池13和微處理器連接，向無線充電接收端發(fā)送電能和控制指令。無線充電發(fā)射端15包括BQ500110芯片和無線充電發(fā)射線圈，無線充電設(shè)備通過發(fā)射射頻信號(hào)激活裝有無線充電接收端的執(zhí)行設(shè)備，為執(zhí)行設(shè)備充電，同時(shí)通過射頻加載不同頻段的控制指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)執(zhí)行設(shè)備的控制。無線充電接收端包括BQ51013芯片和無線充電接收線圈，接收電能和控制指令。進(jìn)一步的，如圖8所示，除濕控制電路板44包括第二鋰電池、第一升壓電路、第一MSP430單片機(jī)和PWM驅(qū)動(dòng)電路，第二鋰電池與第一無線充電接收端161連接，接收電能，為無線充電除濕設(shè)備4供電；第一 MSP430單片機(jī)與第一無線充電接收端161連接，解析第一無線充電接收端161接收的控制指令，控制所述PWM驅(qū)動(dòng)電路工作；第一升壓電路與第二鋰電池連接，處理電源為PWM驅(qū)動(dòng)電路供電；PWM驅(qū)動(dòng)電路與半導(dǎo)體除濕片42連接，驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體除濕片42工作。除濕控制電路板44還設(shè)有外接電源接口，用于在太陽能供電不足時(shí)利用外接電源工作。進(jìn)一步的，如圖9所示，補(bǔ)光電路33包括第三鋰電池、第二 MSP430單片機(jī)和第二升壓電路，第三鋰電池與第二無線充電接收端162連接，接收電能，并存儲(chǔ)，為照明補(bǔ)光設(shè)備3供電；第二 MSP430單片機(jī)與第二無線充電接收端162連接，接收控制指令，并解析；第三鋰電池與LED燈通過第二升壓電路連接，第二升壓電路處理電源為LED燈供電；第二MSP430單片機(jī)與LED燈連接，控制LED燈工作。補(bǔ)光電路33還設(shè)有外接電源接口，用于在太陽能供電不足時(shí)利用外接電源工作。進(jìn)一步的，如圖7所示，塑料冷棚綠色環(huán)控裝置還包括GPRS模塊和遠(yuǎn)程控制裝置，所述GPRS模塊與微處理器連接，向所述遠(yuǎn)程控制裝置發(fā)送環(huán)境信息和/或控制指令。進(jìn)一步的，如圖1所示，塑料冷棚綠色環(huán)控裝置還包括卷膜機(jī)5和灌溉電磁閥6，卷膜機(jī)5和灌溉電磁閥6與太陽能環(huán)境控制終端I有線連接。如圖8所示，卷膜機(jī)5和灌溉電磁閥6與太陽能環(huán)境控制終端I之間設(shè)有防雷隔離模塊，將卷膜機(jī)5和灌溉電磁閥6與電路板14隔離，防止雷電損壞電路板14。進(jìn)一步的，太陽能電池板11選用柔性薄膜太陽能電池板，柔性薄膜太陽能電池板可以安裝在塑料冷棚的棚膜上；當(dāng)不需要使用時(shí)，可以利用轉(zhuǎn)軸12折疊收起。太陽能電池板11可以多個(gè)，多個(gè)太陽能電池板11可拆卸地級(jí)聯(lián)方式連接，能夠提升能源規(guī)模，降低成本，簡化安裝方式。如圖10所示，本發(fā)明塑料冷棚綠色環(huán)控方法，具體步驟如下:(I)向控制系統(tǒng)導(dǎo)入作物環(huán)境控制指導(dǎo)數(shù)據(jù)，根據(jù)不同作物的需求向塑料冷棚綠色環(huán)控裝置控制系統(tǒng)導(dǎo)入作物生長所需的環(huán)境參數(shù)作為環(huán)境控制指導(dǎo)數(shù)據(jù)；為了更好的進(jìn)行調(diào)節(jié)，同時(shí)導(dǎo)入氣象數(shù)據(jù)和歷史環(huán)境數(shù)據(jù)作為環(huán)境控制的輔助指導(dǎo)數(shù)據(jù)。(2)根據(jù)導(dǎo)入的參數(shù)數(shù)據(jù)，根據(jù)傳感器參數(shù)和執(zhí)行設(shè)備，對(duì)控制系統(tǒng)設(shè)置控制邏輯。控制邏輯包括溫度控制邏輯、濕度控制邏輯、光控制邏輯、灌溉控制邏輯和氣體控制邏輯，選擇控制邏輯優(yōu)先級(jí)以濕度控制邏輯為最高優(yōu)先級(jí)，當(dāng)冷棚環(huán)境有幾個(gè)參數(shù)同時(shí)需要調(diào)節(jié)時(shí)，優(yōu)先進(jìn)行濕度調(diào)節(jié)?？刂葡到y(tǒng)中還設(shè)有露點(diǎn)計(jì)算邏輯和飽和水汽壓差(下稱VPD)計(jì)算邏輯。(3)采集環(huán)境信息，傳感器采集葉濕時(shí)間、葉面濕度、空氣濕度、葉片溫度、空氣溫度、土壤濕度、土壤溫度、光照度和氣體濃度等環(huán)境信息并傳送給控制系統(tǒng)。通過采集葉面濕度并計(jì)算出葉面濕度時(shí)間，同時(shí)采集葉片溫度；如果沒有葉面溫度傳感器可以用環(huán)境溫度傳感器代替，如果沒有溫度傳感器通過內(nèi)嵌的葉片溫度模擬模型通過光照度模擬出葉面溫度。氣體濃度信息的采集主要包括二氧化碳濃度信息。(4)控制邏輯處理環(huán)境信息，控制邏輯根據(jù)環(huán)境控制指導(dǎo)數(shù)據(jù)與處理后的環(huán)境信息進(jìn)行對(duì)比、判斷，根據(jù)判斷結(jié)果發(fā)出控制指令。微處理器的露點(diǎn)計(jì)算邏輯根據(jù)葉濕時(shí)間、葉面溫度和空氣濕度信號(hào)計(jì)算出露點(diǎn)溫度；飽和水汽壓差計(jì)算邏輯根據(jù)葉片溫度和空氣溫度計(jì)算出VPD值。以露點(diǎn)溫度、VPD、葉片溫度、空氣濕度作為判斷依據(jù)，通過相應(yīng)的控制邏輯，發(fā)出調(diào)溫、通風(fēng)和/或除濕控制指令。灌溉控制邏輯根據(jù)土壤溫度、土壤濕度、空氣溫度以及空氣濕度計(jì)算出冷棚作物蒸發(fā)蒸騰量，通過不同作物需水量計(jì)算出具體灌溉量，安排灌溉策略，定時(shí)開啟灌溉設(shè)備，控制灌溉量。光照邏輯用于實(shí)現(xiàn)當(dāng)光照累計(jì)時(shí)間不足時(shí)，控制照明補(bǔ)光設(shè)備進(jìn)行補(bǔ)光。氣體控制邏輯涉及通風(fēng)、二氧化碳施肥，根據(jù)作物適宜氣肥實(shí)施條件，選擇合適時(shí)間、溫度、濕度、光照條件根據(jù)采集的氣體濃度信息中二氧化碳濃度適當(dāng)增施氣肥，以達(dá)到最優(yōu)施肥效果。通風(fēng)可配合降溫、除濕度邏輯通過控制卷膜設(shè)備、通風(fēng)設(shè)備實(shí)施。如果控制設(shè)備不可用，則通過聲光報(bào)警，提醒使用者開展人工環(huán)境調(diào)控。(5)執(zhí)行設(shè)備接收控制指令，并執(zhí)行。本環(huán)境控制方法實(shí)現(xiàn)了環(huán)境自適應(yīng)的控制，控制邏輯能夠適應(yīng)不同傳感器、控制設(shè)備的增減，以優(yōu)化控制環(huán)境效果。

上述實(shí)施例的塑料冷棚綠色環(huán)控裝置，采用太陽能電池板發(fā)電為控制裝置供電，電路板中集成的控制系統(tǒng)根據(jù)傳感器測(cè)量的環(huán)境信息，發(fā)出合適的控制指令控制執(zhí)行設(shè)備工作，實(shí)現(xiàn)無需電源接入的冷棚環(huán)境的自動(dòng)控制，解決中小塑料冷棚檢測(cè)控制設(shè)備供電難、環(huán)境控制不及時(shí)、自動(dòng)化程度低的問題；同時(shí)，對(duì)除濕控制和照明補(bǔ)光控制采用無線充電設(shè)備傳輸電能和控制指令，無需有線連接太陽能供電設(shè)備，減少執(zhí)行設(shè)備的安放條件限制，無需改變溫室結(jié)構(gòu)，降低調(diào)控成本。采用半導(dǎo)體除濕設(shè)備，具有體積小，重量輕，效率高，耗能低的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明還提供塑料冷棚綠色環(huán)控方法，根據(jù)具體安裝的設(shè)備種類與數(shù)量，靈活選擇控制邏輯，實(shí)現(xiàn)環(huán)境調(diào)控最優(yōu)化。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前 提下，還可以做出若干改進(jìn)和替換，這些改進(jìn)和替換也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種塑料冷棚綠色環(huán)控裝置，其特征在于，其包括:太陽能環(huán)境控制終端、執(zhí)行設(shè)備、無線充電設(shè)備和傳感器， 所述太陽能環(huán)境控制終端包括太陽能電池板、轉(zhuǎn)軸和電路板，所述太陽能電池板安裝在所述塑料冷棚頂部兩側(cè)；所述轉(zhuǎn)軸設(shè)在塑料冷棚的頂部，其內(nèi)部設(shè)有第一鋰電池，所述太陽能電池板為所述第一鋰電池充電，所述第一鋰電池為塑料冷棚綠色環(huán)控裝置供電；所述電路板集成有控制系統(tǒng)，電路板與第一鋰電池連接，固定在所述轉(zhuǎn)軸下方； 所述傳感器設(shè)置在塑料冷棚內(nèi)部，采集環(huán)境信息并發(fā)送給所述電路板； 所述電路板接收和處理環(huán)境信息，并發(fā)出控制指令； 所述無線充電設(shè)備包括無線充電發(fā)射端和無線充電接收端，所述無線充電發(fā)射端與所述第一鋰電池和電路板連接，無線充電發(fā)射端安裝在所述太陽能電池板下方；所述無線充電接收端設(shè)在所述執(zhí)行設(shè)備上； 所述執(zhí)行設(shè)備包括無線半導(dǎo)體除濕設(shè)備和照明補(bǔ)光設(shè)備，所述無線半導(dǎo)體除濕設(shè)備和照明補(bǔ)光設(shè)備通過無線充電設(shè)備與太陽能環(huán)境控制終端連接，接收電能和控制指令，并執(zhí)行。
2.如權(quán)利要求1所述的塑料冷棚綠色環(huán)控裝置，其特征在于，所述無線半導(dǎo)體除濕設(shè)備包括半導(dǎo)體除濕片、除濕控制電路板、第一無線充電接收端、集水槽和第一磁鐵，所述除濕控制電路板和無線充電接收端設(shè)置在所述半導(dǎo)體除濕片背面；所述除濕控制電路板與無線充電接收端連接，接收電能和控制指令；所述除濕控制電路板與半導(dǎo)體除濕片連接，驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體除濕片除濕；所述集水槽設(shè)置在所述半導(dǎo)體除濕片下方，用于收集半導(dǎo)體除濕片上的水；所述半導(dǎo)體除濕設(shè)備與太陽能環(huán)境控制終端通過所述第一磁鐵固定一體。
3.如權(quán)利要求1所述的塑料冷棚綠色環(huán)控裝置，其特征在于，所述照明補(bǔ)光設(shè)備包括LED燈、PCB板、補(bǔ)光電路、第二磁鐵和第二無線充電接收端，所述LED燈固定在所述PCB板上；所述補(bǔ)光電路集成在所 述PCB板上；所述補(bǔ)光電路與第二無線充電接收端連接，接收電能和控制指令；所述補(bǔ)光電路與LED燈連接，控制LED燈工作；所述照明補(bǔ)光設(shè)備與所述太陽能環(huán)境控制終端通過所述第二磁鐵固定一體。
4.如權(quán)利要求1所述的塑料冷棚綠色環(huán)控裝置，其特征在于，所述傳感器包括濕度傳感器、溫度傳感器、光傳感器和氣體傳感器。
5.如權(quán)利要求1所述的塑料冷棚綠色環(huán)控裝置，其特征在于，所述太陽能電池板為多個(gè)，多個(gè)太陽能電池板級(jí)聯(lián)設(shè)置。
6.如權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的塑料冷棚綠色環(huán)控裝置，其特征在于，所述控制系統(tǒng)包括電源管理模塊、傳輸模塊和微處理器，電源管理模塊與所述第一鋰電池連接，處理電源，為環(huán)境控制裝置各用電設(shè)備供電；所述微處理器通過所述傳輸模塊與所述傳感器連接，接收和處理環(huán)境信息，發(fā)出控制指令。
7.如權(quán)利要求6所述的塑料冷棚綠色環(huán)控裝置，其特征在于，所述傳輸模塊包括Zigbee 模塊； 所述電源處理模塊包括:降壓電路、逆變電路和升壓電路，所述降壓電路為所述微處理器和所述傳輸模塊提供電源；所述逆變電路為所述執(zhí)行設(shè)備提供交流電源；所述升壓電路為所述執(zhí)行設(shè)備提供高電壓直流電源； 所述微處理器為EFM32單片機(jī)。
8.如權(quán)利要求6所述的塑料冷棚綠色環(huán)控裝置，其特征在于，所述控制系統(tǒng)還包括存儲(chǔ)設(shè)備和實(shí)時(shí)時(shí)鐘，所述存儲(chǔ)設(shè)備與所述微處理器連接，其存儲(chǔ)所述微處理器所需信息；所述實(shí)時(shí)時(shí)鐘與所述微處理器連接，其為所述環(huán)境控制裝置提供時(shí)鐘信息。
9.如權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的塑料冷棚綠色環(huán)控裝置，其特征在于，所述無線充電發(fā)射端包括BQ500110芯片和無線充電發(fā)射線圈；所述無線充電接收端包括BQ51013芯片和無線充電接收線圈。
10.如權(quán)利要求2所述的塑料冷棚綠色環(huán)控裝置，其特征在于，所述除濕控制電路板包括第二鋰電池、第一升壓電路、第一 MSP430單片機(jī)和PWM驅(qū)動(dòng)電路，所述第二鋰電池與第一無線充電接收端連接，接收電能，為所述無線充電除濕設(shè)備供電；所述第一 MSP430單片機(jī)與第一無線充電接收端連接，解析無線充電接收端接收的控制指令，控制所述PWM驅(qū)動(dòng)電路工作；所述第一升壓電路與第二鋰電池連接，處理電源為所述PWM驅(qū)動(dòng)電路供電；所述PWM驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體除濕片工作。
11.如權(quán)利要求3所述的塑料冷棚綠色環(huán)控裝置，其特征在于，所述補(bǔ)光電路包括第三鋰電池、第二 MSP430單片機(jī)和第二升壓電路，所述第三鋰電池與第二無線充電接收端連接，接收電能；所述第二 MSP430單片機(jī)與所述第二無線充電接收端連接，接收控制指令，并解析；所述第三鋰電池與所述LED燈通過所述第二升壓電路連接，所述第二升壓電路處理電源為所述LED燈供電；所述第二 MSP430單片機(jī)與LED燈連接，控制LED燈工作。
12.如權(quán)利要求6所述的塑料冷棚綠色環(huán)控裝置，其特征在于，所述塑料冷棚綠色環(huán)控裝置還包括GPRS模塊和遠(yuǎn)程控制裝置，所述GPRS模塊與微處理器連接，向所述遠(yuǎn)程控制裝置發(fā)送環(huán)境信息和/或控制指令。
13.如權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的塑料冷棚綠色環(huán)控裝置，其特征在于，所述塑料冷棚綠色環(huán)控裝置還包括卷膜機(jī)和灌溉電磁閥，所述卷膜機(jī)和灌溉電磁閥與所述太陽能環(huán)境控制終端有線連接。
14.一種使用權(quán)利I至13任一項(xiàng)所述的塑料冷棚綠色環(huán)控裝置的方法，其特征在于，包括: S1:向控制系統(tǒng)導(dǎo)入作物環(huán)境控制指導(dǎo)數(shù)據(jù)； 52:根據(jù)傳感器參數(shù)和執(zhí)行設(shè)備，對(duì)控制系統(tǒng)設(shè)置控制邏輯； 53:傳感器采集環(huán)境信息，并發(fā)送給控制系統(tǒng)； 54:控制系統(tǒng)處理環(huán)境信息，控制邏輯作出邏輯判斷，發(fā)出控制指令； 55:執(zhí)行設(shè)備接收控制指令，并執(zhí)行。
15.如權(quán)利要求14所述的塑料冷棚綠色環(huán)控方法，其特征在于，步驟S2包括: S21，設(shè)置溫度控制邏輯、濕度控制邏輯、光控制邏輯、灌溉控制邏輯和/或氣體控制邏輯； S22，設(shè)置露點(diǎn)計(jì)算邏輯和飽和水汽壓差計(jì)算邏輯。
16.如權(quán)利要求15所述的塑料冷棚綠色環(huán)控方法，其特征在于，步驟S4所述的控制系統(tǒng)處理環(huán)境信息包括: S41，計(jì)算露點(diǎn)值； S42，計(jì)算飽和水汽壓差值。
全文摘要
本發(fā)明涉及冷棚環(huán)境控制領(lǐng)域，公開了一種塑料冷棚綠色環(huán)控裝置，采用柔性太陽能電池板利用太陽能發(fā)電供電，電路板集成的控制系統(tǒng)根據(jù)傳感器測(cè)量的環(huán)境信息發(fā)出控制指令，由執(zhí)行設(shè)備執(zhí)行控制指令進(jìn)行環(huán)境控制，實(shí)現(xiàn)無需電源接入的冷棚環(huán)境的自動(dòng)控制，解決中小塑料冷棚無監(jiān)測(cè)設(shè)備、控制設(shè)備供電及安裝困難、環(huán)境控制不及時(shí)、自動(dòng)化程度低的問題，以較低成本、零能源消耗實(shí)現(xiàn)塑料冷棚環(huán)境控制現(xiàn)代化。本發(fā)明還提供塑料冷棚綠色環(huán)控方法，根據(jù)具體安裝的設(shè)備種類與數(shù)量,靈活選擇控制邏輯,實(shí)現(xiàn)環(huán)境調(diào)控最優(yōu)化。
文檔編號(hào)A01G9/20GK103141344SQ20131007696
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月11日
發(fā)明者趙春江, 張馨, 鄭文剛, 申長軍, 田宏武, 吳文彪, 李文龍 申請(qǐng)人:北京農(nóng)業(yè)智能裝備技術(shù)研究中心