專利名稱:基于物理農(nóng)業(yè)生物電場(chǎng)調(diào)控的自動(dòng)化溫室大棚的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種溫室大棚,具體涉及基于物理農(nóng)業(yè)生物電場(chǎng)調(diào)控的自動(dòng)化溫室大棚。
背景技術(shù):
西方一些發(fā)達(dá)國(guó)家尤其是歐美開始比較快的發(fā)展溫室種植技術(shù),像美國(guó)、以色列、加拿大等發(fā)達(dá)國(guó)家開始采用儀表采集溫室中的現(xiàn)場(chǎng)信息并根據(jù)指標(biāo)進(jìn)行控制,基本實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的機(jī)械化以及自動(dòng)化。但是當(dāng)時(shí)溫室控制中只是利用到單因子控制技術(shù),即只是對(duì)溫濕度、光線強(qiáng)度、CO2等環(huán)境條件分別進(jìn)行控制。溫室環(huán)境領(lǐng)域的控制技術(shù)伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用也在不斷的發(fā)生變化。美國(guó)出現(xiàn)了一種融合了氣候調(diào)節(jié)、農(nóng)田灌溉與作物的肥料供應(yīng)的一個(gè)整體的一體化的溫室網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng),該系統(tǒng)通過對(duì)各種生產(chǎn)管理進(jìn)行融合然后根據(jù)傳感器的輸入來(lái)調(diào)節(jié)各部分進(jìn)行執(zhí)行動(dòng)作,以達(dá)到最經(jīng)濟(jì)最有效的手段進(jìn)行控制溫室。以色列溫室農(nóng)業(yè)采用計(jì)算機(jī)環(huán)境控制系統(tǒng),具有先進(jìn)的溫室結(jié)構(gòu)及空氣溫濕度調(diào)控系統(tǒng),配合幕簾、天窗等輔助設(shè)備,自動(dòng)調(diào)節(jié)光線強(qiáng)度。監(jiān)控室內(nèi)的中心計(jì)算機(jī)與現(xiàn)場(chǎng)控制器相互通信,方便地控制滴灌和微噴灌系統(tǒng)進(jìn)行灌溉和施肥,可達(dá)到80% 90%的水肥利用率。加拿大溫室農(nóng)業(yè)使用計(jì)算機(jī)輔助溫室管理軟件,對(duì)生產(chǎn)過程中采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的分析處理,降低生產(chǎn)成本,減少農(nóng)藥使用,提高溫室經(jīng)濟(jì)效益。20世紀(jì)80年代,我國(guó)農(nóng)業(yè)科研人員在溫室環(huán)境的控制和管理領(lǐng)域開始應(yīng)用計(jì)算機(jī),對(duì)溫室中的溫度、濕度、光照等環(huán)境因子的控制技術(shù)進(jìn)行了研究。1982年,中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院建立了第一個(gè)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)研究機(jī)構(gòu),并首次在溫室環(huán)境的控制中應(yīng)用了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)[4]。溫室環(huán)境控制系統(tǒng)的研究在我國(guó)逐步發(fā)展起來(lái)。20世紀(jì)90年代,根據(jù)我國(guó)開始根據(jù)自己的國(guó)情及當(dāng)時(shí)的溫室大棚,開始設(shè)計(jì)適合中國(guó)的溫室大棚控制系統(tǒng)。先后有中國(guó)農(nóng)機(jī)化研究院研制出的新型的溫室環(huán)境智能控制系統(tǒng);北京農(nóng)業(yè)大學(xué)研制出的小型分布式數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)“WJG-1型溫室環(huán)境監(jiān)控計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)”;江蘇理工大學(xué)研制的智能溫室群集散控制系統(tǒng);中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)設(shè)計(jì)研制的山東省濟(jì)寧大型育苗溫室計(jì)算機(jī)分布式控制系統(tǒng)”等一系列新型的溫室控制系統(tǒng)。進(jìn)入21世紀(jì)后,溫室環(huán)境控制技術(shù)在國(guó)內(nèi)又得到了較快的發(fā)展。但由于一般采用單片機(jī)嵌入式測(cè)控系統(tǒng)作為控制系統(tǒng),形成的是單片機(jī)系統(tǒng),所以人機(jī)界面不友好,非專業(yè)人員使用困難,難以操控,所以自動(dòng)控制模式一般處于閑置狀態(tài),造成資源的浪費(fèi)??傮w上看,我國(guó)溫室農(nóng)業(yè)的自動(dòng)化水平及智能化技術(shù)程度與發(fā)達(dá)國(guó)家相比,還處于落后水平,并且與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還存在著較大的差距。因此,我們應(yīng)該研制出適合我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展國(guó)情的初能溫室控制系統(tǒng),并廣泛的推廣應(yīng)用在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。本項(xiàng)目與現(xiàn)有技術(shù)相比,突出的實(shí)質(zhì)技術(shù)特點(diǎn)是采用Zigbee技術(shù)進(jìn)行無(wú)線通訊,提高了通訊質(zhì)量與性能并降 低通訊成本,同時(shí),在對(duì)溫室內(nèi)溫度、濕度等基礎(chǔ)技術(shù)指標(biāo)監(jiān)控的基礎(chǔ)上,應(yīng)用了生物場(chǎng)技術(shù),促進(jìn)植物生長(zhǎng),真正實(shí)現(xiàn)了無(wú)化肥、無(wú)污染,打造純天然、純綠色食品。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有的溫室環(huán)境控制技術(shù)非專業(yè)人員使用困難,難以操控,自動(dòng)控制模式一般處于閑置狀態(tài),造成資源的浪費(fèi)的問題,從而提出了基于物理農(nóng)業(yè)生物電場(chǎng)調(diào)控的自動(dòng)化溫室大棚。基于物理農(nóng)業(yè)生物電場(chǎng)調(diào)控的自動(dòng)化溫室大棚,它包括溫室大棚、小車和生物電場(chǎng)調(diào)控系統(tǒng),生物電場(chǎng)調(diào)控系統(tǒng)包括意外觸電保安器、第一位置傳感器、鍵盤、處理器、第二位置傳感器、脈沖寬度調(diào)制電路、升壓?jiǎn)卧蜕镫妶?chǎng)電極,所述的生物電場(chǎng)調(diào)控系統(tǒng)安裝于小車上,意外觸電保安器的信號(hào)輸出端與處理器的觸電信號(hào)輸入端連接,第一位置傳感器的用于采集生物電場(chǎng)調(diào)控系統(tǒng)是否觸碰到溫室大棚的一側(cè)的側(cè)壁上,并將采集到的信號(hào)發(fā)送至處理器的第一位置信號(hào)輸入端,
第二位置傳感器的用于采集生物電場(chǎng)調(diào)控系統(tǒng)是否觸碰到溫室大棚的另一側(cè)的側(cè)壁上,并將采集到的信號(hào)發(fā)送至處理器的第二位置信號(hào)輸入端,鍵盤的信號(hào)輸出端與處理器的信號(hào)輸入端連接,處理器用于控制小車在溫室大棚中的行走,處理器的脈沖信號(hào)出端與脈沖寬度調(diào)制電路的脈沖信號(hào)輸入端連接,脈沖寬度調(diào)制電路的脈沖信號(hào)輸出端與升壓?jiǎn)卧拿}沖信號(hào)輸入端連接,升壓?jiǎn)卧闹绷鞲邏盒盘?hào)輸出端與生物電場(chǎng)電極的直流高壓信號(hào)輸入端連接?;谖锢磙r(nóng)業(yè)生物電場(chǎng)調(diào)控的自動(dòng)化溫室大棚它還包括溫室大棚控制系統(tǒng),所述的溫室大棚控制系統(tǒng)包括上位機(jī)、第一 ZigBee無(wú)線模塊、第二 ZigBee無(wú)線模塊、溫度傳感器、濕度傳感器、光照傳感器、二氧化碳傳感器、風(fēng)扇、遮光簾驅(qū)動(dòng)裝置和噴灌裝置,溫度傳感器用于采集溫室大棚內(nèi)部溫度信息,并將采集到的溫度信號(hào)通過第二ZigBee無(wú)線模塊、第一 ZigBee無(wú)線模塊發(fā)送至上位機(jī),濕度傳感器用于采集溫室大棚內(nèi)部空氣濕度信號(hào),并將采集到的濕度信號(hào)通過第二 ZigBee無(wú)線模塊、第一 ZigBee無(wú)線模塊發(fā)送至上位機(jī),二氧化碳傳感器用于采集溫室大棚內(nèi)部二氧化碳信號(hào),并將采集到的二氧化碳信號(hào)通過第二 ZigBee無(wú)線模塊、第一 ZigBee無(wú)線模塊發(fā)送至上位機(jī),光照傳感器用于采集溫室大棚內(nèi)部的光照信號(hào),并將采集到光照信號(hào)通過第二ZigBee無(wú)線模塊、第一 ZigBee無(wú)線模塊發(fā)送至上位機(jī);上位機(jī)通過第一 ZigBee無(wú)線模塊和第二 ZigBee無(wú)線模塊對(duì)風(fēng)扇進(jìn)行控制,上位機(jī)通過第一 ZigBee無(wú)線模塊和第二 ZigBee無(wú)線模塊對(duì)遮光簾驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)行控制,上位機(jī)通過第一 ZigBee無(wú)線模塊和第二 ZigBee無(wú)線模塊對(duì)噴灌裝置進(jìn)行控制。本發(fā)明通過對(duì)溫度、濕度、光照、二氧化碳等對(duì)植物生長(zhǎng)有直接關(guān)系的因素進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,通過ZigBee無(wú)線模塊與上位機(jī)進(jìn)行通訊,在終端實(shí)時(shí)顯示關(guān)鍵數(shù)據(jù)信息,并通過反饋網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行自動(dòng)化調(diào)整,使溫室大棚環(huán)境穩(wěn)定在最適合植物生長(zhǎng)的情況下。實(shí)現(xiàn)大棚的自動(dòng)化控制,并達(dá)到節(jié)能、環(huán)保和高效的目的。
圖1為本發(fā)明的基于物理農(nóng)業(yè)生物電場(chǎng)調(diào)控的自動(dòng)化溫室大棚的結(jié)構(gòu)示意圖;圖2為溫室大棚控制系統(tǒng)的電氣結(jié)構(gòu)示意圖;圖3為具體實(shí)施方式
二中自動(dòng)化溫室大棚的主視
圖4為圖3的后視圖;圖5為圖3的左視圖。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一、結(jié)合圖1具體說(shuō)明本實(shí)施方式,本法實(shí)施方式所述的基于物理農(nóng)業(yè)生物電場(chǎng)調(diào)控的自動(dòng)化溫室大棚,它包括溫室大棚、小車2和生物電場(chǎng)調(diào)控系統(tǒng),生物電場(chǎng)調(diào)控系統(tǒng)包括意外觸電保安器8、第一位置傳感器9、鍵盤10、處理器11、第二位置傳感器12、脈沖寬度調(diào)制電路13、升壓?jiǎn)卧?4和生物電場(chǎng)電極15,所述的生物電場(chǎng)調(diào)控系統(tǒng)安裝于小車2上,意外觸電保安器8的信號(hào)輸出端與處理器11的觸電信號(hào)輸入端連接,第一位置傳感器9的用于采集生物電場(chǎng)調(diào)控系統(tǒng)是否觸碰到溫室大棚的一側(cè)的側(cè)壁上,并將采集到的信號(hào)發(fā)送至處理器11的第一位置信號(hào)輸入端,第二位置傳感器12的用于采集生物電場(chǎng)調(diào)控系統(tǒng)是否觸碰到溫室大棚的另一側(cè)的側(cè)壁上,并將采集到的信號(hào)發(fā)送至處理器11的第二位置信號(hào)輸入端,鍵盤10的信號(hào)輸出端與處理器11的信號(hào)輸入端連接,處理器11用于控制小車2在溫室大棚中的行走,處理器11的脈沖信號(hào)出端與脈沖寬度調(diào)制電路13的脈沖信號(hào)輸入端連接,脈沖寬度調(diào)制電路13的脈沖信號(hào)輸出端與升壓?jiǎn)卧?4的脈沖信號(hào)輸入端連接,升壓?jiǎn)卧?4的直流高壓信號(hào)輸出端與生物電場(chǎng)電極15的直流高壓信號(hào)輸入端連接。
具體實(shí)施方式
二、結(jié)合圖2具體說(shuō)明本實(shí)施方式,本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一所述的基于物理農(nóng)業(yè)生物電場(chǎng)調(diào)控的自動(dòng)化溫室大棚的區(qū)別在于,所述的溫室大棚控制系統(tǒng)包括上位機(jī)、第一 ZigBee無(wú)線模塊、第二 ZigBee無(wú)線模塊4、溫度傳感器、濕度傳感器、光照傳感器、二氧化碳傳感器、風(fēng)扇1、遮光簾驅(qū)動(dòng)裝置3和噴灌裝置6,溫度傳感器用于采集溫室大棚內(nèi)部溫度信息,并將采集到的溫度信號(hào)通過第二ZigBee無(wú)線模塊4、第一 ZigBee無(wú)線模塊發(fā)送至上位機(jī),濕度傳感器用于采集溫室大棚內(nèi)部空氣濕度信號(hào),并將采集到的濕度信號(hào)通過第二 ZigBee無(wú)線模塊4、第一 ZigBee無(wú)線模塊發(fā)送至上位機(jī),二氧化碳傳感器用于采集溫室大棚內(nèi)部二氧化碳信號(hào),并將采集到的二氧化碳信號(hào)通過第二 ZigBee無(wú)線模塊4、第一 ZigBee無(wú)線模塊發(fā)送至上位機(jī),光照傳感器用于采集溫室大棚內(nèi)部的光照信號(hào),并將采集到光照信號(hào)通過第二ZigBee無(wú)線模塊4、第一 ZigBee無(wú)線模塊發(fā)送至上位機(jī);上位機(jī)通過第一 ZigBee無(wú)線模塊和第二 ZigBee無(wú)線模塊4對(duì)風(fēng)扇I進(jìn)行控制,用于調(diào)節(jié)溫室大棚內(nèi)部空氣的二氧化碳含量和空氣濕度,上位機(jī)通過第一 ZigBee無(wú)線模塊和第二 ZigBee無(wú)線模塊4對(duì)遮光簾驅(qū)動(dòng)裝置3進(jìn)行控制,用于調(diào)節(jié)溫室大棚內(nèi)部的光照度和溫度,上位機(jī)通過第一 ZigBee無(wú)線模塊和第二 ZigBee無(wú)線模塊4對(duì)噴灌裝置6進(jìn)行控制,用于調(diào)節(jié)溫室大棚內(nèi)部的空氣濕度。
具體實(shí)施方式
三、結(jié)合圖3至圖5具體說(shuō)明本實(shí)施方式,本實(shí)施方式是基于溫室大棚實(shí)現(xiàn)的,溫室大棚的頂部包括平頂面和斜面,所述的平頂面與水平方向平行,斜面與水平面之間的夾角為63.4°,溫室大棚的前壁面的高度與后壁面的高度之比為:3:7,溫室大棚的長(zhǎng)度與后壁面的高度之比為:20:7,溫室大棚的寬度與后壁面的高度之比為:10:7 ;
風(fēng)扇1、小車2、四個(gè)第二 ZigBee無(wú)線模塊4、四個(gè)箱體、四個(gè)溫度傳感器、四個(gè)濕度傳感器、四個(gè)二氧化碳傳感器和四個(gè)光照傳感器和噴灌裝置6均位于溫室大棚的內(nèi)部,每個(gè)箱體內(nèi)部放置一個(gè)溫度傳感器、一個(gè)濕度傳感器、一個(gè)二氧化碳傳感器、一個(gè)光照傳感器,每個(gè)ZigBee無(wú)線模塊4固定于箱體頂部,溫度傳感器用于采集溫室大棚內(nèi)部空氣溫度,濕度傳感器用于采集溫室大棚內(nèi)部空氣濕度,二氧化碳傳感器用于采集溫室大棚內(nèi)部二氧化碳含量,光照傳感器用于采集溫室大棚光照度;四個(gè)箱體分別固定于溫室大棚底部的四個(gè)角處,兩個(gè)風(fēng)扇I均位于溫室大棚的后壁面頂部的中間位置,噴灌裝置6位于溫室大棚底部,生物電場(chǎng)調(diào)控模塊固定于小車2內(nèi)部,小車2通過電軌道7行走于溫室大棚平頂面的正下方的兩個(gè)側(cè)壁之間,電軌道7固定于兩個(gè)側(cè)壁之間,且位于風(fēng)扇I下部,遮光簾驅(qū)動(dòng)裝置3固定于溫室大棚平頂面與斜面相交線的一端,用于控制遮光簾5為溫室大棚的斜面遮光,意外觸電保安器8的信號(hào)輸出端與處理器11的觸電信號(hào)輸入端連接,第一位置傳感器9的用于采集生物電場(chǎng)調(diào)控模塊是否觸碰到溫室大棚的一側(cè)的側(cè)壁上,并將采集到的信號(hào)發(fā)送至處理器11的第一位置信號(hào)輸入端,第二位置傳感器12的用于采集生物電場(chǎng)調(diào)控模塊是否觸碰到溫室大棚的另一側(cè)的側(cè)壁上,并將采集到的信號(hào)發(fā)送至處理器11的第二位置信號(hào)輸入端,鍵盤10的信號(hào)輸出端與處理器11的信號(hào)輸入端連接,處理器11用于控制小車2的行走,處理器11的脈沖信號(hào)出端與脈沖寬度調(diào)制電路13的脈沖信號(hào)輸入端連接,脈沖寬度調(diào)制電路13的脈沖信號(hào)輸出端與升壓?jiǎn)卧?4的脈沖信號(hào)輸入端連接,升壓?jiǎn)卧?4的直流高壓信號(hào)輸出端與生物電場(chǎng)電極15的直流高壓信號(hào)輸入端連接。
權(quán)利要求
1.基于物理農(nóng)業(yè)生物電場(chǎng)調(diào)控的自動(dòng)化溫室大棚,其特征在于:它包括溫室大棚、小車(2)和生物電場(chǎng)調(diào)控系統(tǒng),生物電場(chǎng)調(diào)控系統(tǒng)包括意外觸電保安器(8)、第一位置傳感器(9)、鍵盤(10)、處理器(11)、第二位置傳感器(12)、脈沖寬度調(diào)制電路(13)、升壓?jiǎn)卧?14)和生物電場(chǎng)電極(15),所述的生物電場(chǎng)調(diào)控系統(tǒng)安裝于小車(2)上, 意外觸電保安器(8)的信號(hào)輸出端與處理器(11)的觸電信號(hào)輸入端連接, 第一位置傳感器(9)的用于采集生物電場(chǎng)調(diào)控系統(tǒng)是否觸碰到溫室大棚的一側(cè)的側(cè)壁上,并將采集到的信號(hào)發(fā)送至處理器(11)的第一位置信號(hào)輸入端, 第二位置傳感器(12)的用于采集生物電場(chǎng)調(diào)控系統(tǒng)是否觸碰到溫室大棚的另一側(cè)的側(cè)壁上,并將采集到的信號(hào)發(fā)送至處理器(11)的第二位置信號(hào)輸入端, 鍵盤(10)的信號(hào)輸出端與處理器(11)的信號(hào)輸入端連接, 處理器(11)用于控制小車(2)在溫室大棚中的行走, 處理器(11)的脈沖信號(hào)出端與脈沖寬度調(diào)制電路(13)的脈沖信號(hào)輸入端連接, 脈沖寬度調(diào)制電路(13)的脈沖信號(hào)輸出端與升壓?jiǎn)卧?14)的脈沖信號(hào)輸入端連接, 升壓?jiǎn)卧?14)的直流高壓信號(hào)輸出端與生物電場(chǎng)電極(15)的直流高壓信號(hào)輸入端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于物理農(nóng)業(yè)生物電場(chǎng)調(diào)控的自動(dòng)化溫室大棚,其特征在于:它還包括溫室大棚控制系統(tǒng),所述的溫室大棚控制系統(tǒng)包括上位機(jī)、第一 ZigBee無(wú)線模塊、第二 ZigBee無(wú)線模塊(4)、溫度傳感器、濕度傳感器、光照傳感器、二氧化碳傳感器、風(fēng)扇(I)、遮光簾驅(qū)動(dòng)裝置(3 )和噴灌裝置(6 ), 溫度傳感器用于采集溫室大棚內(nèi)部溫度信息,并將采集到的溫度信號(hào)通過第二 ZigBee無(wú)線模塊(4)、第一 ZigBee無(wú)線模塊發(fā)送至上位機(jī), 濕度傳感器用于采集溫室大棚內(nèi)部空氣濕度信號(hào),并將采集到的濕度信號(hào)通過第二ZigBee無(wú)線模塊(4)、第一 ZigBee無(wú)線模塊發(fā)送至上位機(jī), 二氧化碳傳感器用于采集溫室大棚內(nèi)部二氧化碳信號(hào),并將采集到的二氧化碳信號(hào)通過第二 ZigBee無(wú)線模塊(4)、第一 ZigBee無(wú)線模塊發(fā)送至上位機(jī), 光照傳感器用于采集溫室大棚內(nèi)部的光照信號(hào),并將采集到光照信號(hào)通過第二 ZigBee無(wú)線模塊(4)、第一 ZigBee無(wú)線模塊發(fā)送至上位機(jī); 上位機(jī)通過第一 ZigBee無(wú)線模塊和第二 ZigBee無(wú)線模塊(4)對(duì)風(fēng)扇(I)進(jìn)行控制,上位機(jī)通過第一 ZigBee無(wú)線模塊和第二 ZigBee無(wú)線模塊(4)對(duì)遮光簾驅(qū)動(dòng)裝置(3)進(jìn)行控制, 上位機(jī)通過第一 ZigBee無(wú)線模塊和第二 ZigBee無(wú)線模塊(4)對(duì)噴灌裝置(6)進(jìn)行控制。
全文摘要
基于物理農(nóng)業(yè)生物電場(chǎng)調(diào)控的自動(dòng)化溫室大棚,本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。它為了解決溫室環(huán)境控制技術(shù)非專業(yè)人員使用困難,難以操控,自動(dòng)控制模式處于閑置狀態(tài)的問題。它的意外觸電保安器的信號(hào)輸出端與處理器的觸電信號(hào)輸入端連接,第一位置傳感器和第二位置傳感器均的用于采集生物電場(chǎng)調(diào)控系統(tǒng)是否觸碰到溫室大棚側(cè)壁上,并將采集到的信號(hào)發(fā)送至處理器,鍵盤的信號(hào)輸出端與處理器的信號(hào)輸入端連接,處理器用于控制小車在溫室大棚中的行走,處理器的脈沖信號(hào)出端與脈沖寬度調(diào)制電路的脈沖信號(hào)輸入端連接,脈沖寬度調(diào)制電路的脈沖信號(hào)輸出端與升壓?jiǎn)卧拿}沖信號(hào)輸入端連接,升壓?jiǎn)卧闹绷鞲邏盒盘?hào)輸出端與生物電場(chǎng)電極的直流高壓信號(hào)輸入端連接。
文檔編號(hào)A01G9/26GK103210809SQ20131015864
公開日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2013年5月2日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月2日
發(fā)明者楊方, 蘇中濱, 王潤(rùn)濤, 王基宇, 張健, 任帥, 劉瑩, 馬佳玉 申請(qǐng)人:東北農(nóng)業(yè)大學(xué)