本實用新型涉及電路電子系統(tǒng)與無線通信領(lǐng)域，特別涉及一種氣體智能釋放、管理、控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

中國目前很多地方的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機械化、自動化還很低，仍然遵循傳統(tǒng)生產(chǎn)模式，特別是西部一些地區(qū)就更是如此，生產(chǎn)率自然就難以跟那些農(nóng)業(yè)發(fā)達國家的相提并論。生產(chǎn)率低帶來的問題就是難以形成規(guī)模效益。并且，由于生產(chǎn)技術(shù)粗糙，化肥、農(nóng)藥的過量使用使得我們的農(nóng)產(chǎn)品在質(zhì)量與安全方面也得不到保證，從農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)藥超標的報道的頻率就可見一斑。

同時應該關(guān)注的是，由于目前隨著生活質(zhì)量的提高，越來越多的人注重食品保健，生態(tài)食品的市場需求將會越來越大。無公害蔬菜、無污染水果、綠色食品已初步顯示它潛在的市場，生態(tài)農(nóng)業(yè)的經(jīng)濟價值將大幅度提高。2014年，全球生態(tài)農(nóng)業(yè)種植總面積達4000萬公頃。預計到2020年，全球生態(tài)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面積占農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總面積的比例最高將達到35％。目前中國生態(tài)農(nóng)業(yè)總面積約450萬公頃，預計到2020年生態(tài)農(nóng)業(yè)總面積達到500萬公頃。2014年，我國生態(tài)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)增加值達8645億元，同比增長33％，2015年我國生態(tài)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)增加值將超過10000億元，預計2020年生態(tài)農(nóng)業(yè)增加值超過30000億元，年均增長率超過近40％。

根據(jù)科學研究表明，綠色植物生長過程中所必不可少的三種元素就是大家熟知的碳(C)、氫(H)、氧(O)，并且隨著這三種元素的增加會時其他微量元素在植物體內(nèi)達到更好的平衡效果。如二氧化碳(CO2)氣體包含碳(C)、氧(O)兩種元素，在當下在工業(yè)方面又易于提取、運輸與貯藏，所以如果能夠有效合理的利用好這種氣體，同時結(jié)合一些必要的植物生肥，這樣就可以達到在提高蔬菜瓜果口感的前提下實現(xiàn)增產(chǎn)增收的預期目標。目前亟需解決地問題是如何有效地將二氧化碳氣體這一優(yōu)勢運用達到大規(guī)模農(nóng)場中，以提高農(nóng)作物產(chǎn)量和質(zhì)量。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本實用新型提供了一種氣體智能釋放、管理、控制系統(tǒng)，在無人值守情況下，實現(xiàn)對農(nóng)作物自動分區(qū)域釋放氣肥，節(jié)省了人工成本，提高了農(nóng)作物產(chǎn)量和質(zhì)量。

本實用新型提供的一種氣體智能釋放、管理、控制系統(tǒng)，包括：主控制單元、多個節(jié)點控制單元、罐體；所述主控制單元包括：主控制器、主控氣相電動球閥；所述節(jié)點控制單元包括：節(jié)點控制器、節(jié)點氣相電動球閥、二氧化碳傳感器；所述罐體用于存儲液態(tài)二氧化碳，所述罐體的出氣口通過管道與所述節(jié)點氣相電動球閥連接，所述罐體的出氣口與所述管道之間設置有所述主控氣相電動球閥，所述主控制器用于控制主控氣相電動球閥，并向所述節(jié)點控制器發(fā)送節(jié)點控制指令；所述二氧化碳傳感器與所述節(jié)點控制器連接，所述節(jié)點氣相電動球閥與所述節(jié)點控制器連接，所述節(jié)點控制器用于根據(jù)所述節(jié)點控制指令和所述二氧化碳傳感器的檢測數(shù)據(jù)，控制所述節(jié)點氣相電動球閥。

本實用新型實施例提供的氣體智能釋放、管理、控制系統(tǒng)，通過控制主控氣相電動球閥對整個農(nóng)田釋放二氧化碳氣體，又根據(jù)各個區(qū)域二氧化碳實際濃度情況通過節(jié)點氣相電動球閥針對若干區(qū)域釋放二氧化碳氣體，以滿足農(nóng)田中不同區(qū)域?qū)夥实牟煌枨?，通過主控端的主控氣相電動球閥和節(jié)點端的節(jié)點氣相電動球閥進行兩級控制，達到精準地控制氣肥釋放量，提高農(nóng)作物的產(chǎn)量。

優(yōu)選地，所述主控制器用于若達到預設時間則打開控制主控氣相電動球閥，并向所述節(jié)點控制器發(fā)送節(jié)點控制指令。

優(yōu)選地，還包括氣象檢測單元，所述氣象檢測單元用于將檢測到的氣象數(shù)據(jù)發(fā)送給所述主控制器，所述主控制器用于若達到預設時間且所述氣象數(shù)據(jù)滿足預設氣象條件，則打開所述主控氣相電動球閥，并向所述節(jié)點控制器發(fā)送節(jié)點控制指令。

優(yōu)選地，所述氣象檢測單元包括溫度傳感器、濕度傳感器、風速傳感器、光照傳感器。

優(yōu)選地，所述主控制單元還包括主控天線，所述主控天線與所述主控制器連接，所述節(jié)點控制單元還包括節(jié)點天線，所述節(jié)點天線與所述節(jié)點控制器連接，所述主控制器通過所述主控天線與所述節(jié)點控制器通訊，所述節(jié)點控制器通過所述節(jié)點天線與所述主控制器通訊。

優(yōu)選地，所述主控天線和所述節(jié)點天線為433MHz天線、315MHz天線、915MHz天線中的任意一種。

優(yōu)選地，所述罐體內(nèi)設置有重量傳感器或壓差傳感器，所述重量傳感器或壓差傳感器與所述主控制器連接，所述主控制器用于根據(jù)所述重量傳感器或壓差傳感器測量檢測罐體內(nèi)的液體二氧化碳剩余量。

優(yōu)選地，還包括報警器，所述報警器與所述控制器連接；所述罐體內(nèi)設置有壓力測量傳感器，所述壓力測量傳感器與所述主控制器連接，所述主控制器用于根據(jù)所述壓力測量傳感器測量的數(shù)據(jù)控制報警器報警。

優(yōu)選地，所述節(jié)點控制單元還包括鋰電池和太陽能電池板，所述太陽能電池板用于給所述鋰電池充電，所述鋰電池用于給所述節(jié)點控制器、所述節(jié)點氣相電動球閥、所述二氧化碳傳感器供電。

優(yōu)選地，還包括GPS天線，GPS天線與主控制器連接。

優(yōu)選地，還包括觸控顯示屏，所述觸控顯示屏與所述主控制器連接，所述觸控顯示屏用于更改主控制器中的控制參數(shù)，并顯示主控制器中存儲的數(shù)據(jù)。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例所提供的一種氣體智能釋放、管理、控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

附圖中，1-主控制單元；2-節(jié)點控制單元；3-罐體；4-管道；5-氣象檢測單元；6-觸控顯示屏；7-液相電磁閥；

11-主控制器；12-主控氣相電動球閥；21-節(jié)點控制器；22-節(jié)點氣相電動球閥；23-二氧化碳傳感器；

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖對本實用新型技術(shù)方案的實施例進行詳細的描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本實用新型的技術(shù)方案，因此只是作為示例，而不能以此來限制本實用新型的保護范圍。

需要注意的是，除非另有說明，本申請使用的技術(shù)術(shù)語或者科學術(shù)語應當為本實用新型所屬領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的通常意義。

如圖1所示，本實用新型實施例提供的一種氣體智能釋放、管理、控制系統(tǒng)，包括：主控制單元1、多個節(jié)點控制單元2、罐體3；主控制單元1包括：主控制器11、主控氣相電動球閥12；節(jié)點控制單元2包括：節(jié)點控制器21、節(jié)點氣相電動球閥22、二氧化碳傳感器23；罐體3用于存儲液態(tài)二氧化碳，罐體3的出氣口通過管道4與節(jié)點氣相電動球閥22連接，罐體3的出氣口與管道4之間設置有主控氣相電動球閥12，主控制器11用于控制主控氣相電動球閥12，并向節(jié)點控制器21發(fā)送節(jié)點控制指令；二氧化碳傳感器23與節(jié)點控制器21連接，節(jié)點氣相電動球閥22與節(jié)點控制器21連接，節(jié)點控制器21用于根據(jù)節(jié)點控制指令和二氧化碳傳感器23的檢測數(shù)據(jù)，控制節(jié)點氣相電動球閥22。

其中，根據(jù)主控制器11中釋放氣肥的預設時間開啟主控氣相電動球閥12，罐體3內(nèi)的液體二氧化碳會轉(zhuǎn)化為氣體輸出，通過管道4到到各個節(jié)點控制單元2所在的區(qū)域；多個節(jié)點控制單均勻元分布在整個農(nóng)田的不同區(qū)域，主控制器11向不同區(qū)域的節(jié)點控制器21發(fā)布指令，節(jié)點控制器21再根據(jù)檢測到的氣體濃度自行節(jié)點氣相電動球閥22的通斷，從而達到控制若干個釋放區(qū)域氣體均勻釋放的目的。

本實用新型實施例提供的氣體智能釋放、管理、控制系統(tǒng)，根據(jù)預設的時間段控制主控氣相電動球閥12對整個農(nóng)田釋放二氧化碳氣體，又根據(jù)各個區(qū)域二氧化碳實際濃度情況通過節(jié)點氣相電動球閥22針對若干區(qū)域釋放二氧化碳氣體，以滿足農(nóng)田中不同區(qū)域?qū)夥实牟煌枨螅ㄟ^主控端的主控氣相電動球閥12和節(jié)點端的節(jié)點氣相電動球閥22進行兩級控制，達到精準地控制氣肥釋放量，提高農(nóng)作物的產(chǎn)量。

本實用新型實施例提供的氣體智能釋放、管理、控制系統(tǒng)還包括氣象檢測單元5，氣象檢測單元5用于將檢測到的氣象數(shù)據(jù)發(fā)送給主控制單元1，氣象檢測單元5包括：溫度傳感器、濕度傳感器、風速傳感器、光照傳感器。溫度傳感器、濕度傳感器、風速傳感器、光照傳感器均固定在亞格力板之上，形成一個小型氣象站，安裝在合適的位置。小型氣象站可自動監(jiān)控一定范圍內(nèi)的環(huán)境溫度、濕度、光照強度、風速等天氣情況物理量，并將上述檢測到氣象數(shù)據(jù)發(fā)送給主控制器11，主控制器11根據(jù)接收到的氣象數(shù)據(jù)判斷是否滿足預設氣象條件，若滿足預設氣象條件且達到釋放氣肥的預設時間，則打開主控氣相電動球閥12并向節(jié)點控制器21發(fā)送節(jié)點控制指令，否則關(guān)閉主控氣相電動球閥12。

本實用新型實施例提供的氣體智能釋放、管理、控制系統(tǒng)還包括觸控顯示屏6，觸控顯儲的各種參數(shù)，如溫示屏6與主控制器11連接，用于顯示主控制器11中存度、濕度、風速、光照強度、罐體3內(nèi)的液體二氧化碳剩余量、罐體3內(nèi)的壓力、主控氣相電動球閥12狀態(tài)以及各個加點控制單元的節(jié)點節(jié)點氣相電動球閥22、電壓、二氧化碳濃度等。通過密碼驗證功能實現(xiàn)指定用戶登陸操作功能。

另外，還可以通過觸控顯示屏6更改主控制器11中的控制參數(shù)。可通過觸控顯示屏6預設氣象條件，只有氣象條件滿足預設的范圍，主控制器11才會開啟主控氣相電動球閥12釋放氣肥。還可通過觸控顯示屏6設置釋放氣肥的預設時間，可在上午和下午分別設置一個大時間段對整個田地進行釋放，在每一個大時間段內(nèi)可以設置若干個小時間段。

通過觸控顯示屏6更改主控制器11中的控制參數(shù)前，需要輸入密碼進行身份認證，防止有人惡意篡改控制參數(shù)，保證整個系統(tǒng)運行的安全性。

其中，主控制單元1還包括主控天線，主控天線與主控制器11連接，節(jié)點控制單元2還包括節(jié)點天線，節(jié)點天線與節(jié)點控制器21連接，主控制器11通過主控天線與節(jié)點控制器21通訊，節(jié)點控制器21通過節(jié)點天線與主控制器11通訊。與有線通訊的方式相比，通過天線完成主控器與節(jié)點控制器21之間的通訊，能夠減少鋪設線路的成本，避免因線路損壞導致系統(tǒng)無法正常運行。

其中，主控天線和節(jié)點天線為433MHz天線、315MHz天線、915MHz天線中的任意一種，優(yōu)選為433MHz天線，433MHz天線發(fā)射的信號穿透性強，通訊距離遠，更適合用于大面積的戶外。為確保各個節(jié)點天線的正常通訊，農(nóng)田中每隔一定的距離還設置有無線天線中繼器，增強無線信號，彌補傳輸過程中的信號衰減，使主控天線的信號輻射范圍更廣，以保證系統(tǒng)能穩(wěn)定地應用于大面積的農(nóng)田管理。一般棒狀天線分直天線和彎天線兩種，距離主控天線稍遠的節(jié)點采用彎天線，并且天線頭方向朝天，距離主控天線稍近的節(jié)點采用直天線，并且天線頭方向盡量朝主控室方向。

其中，罐體3內(nèi)設置有重量傳感器，重量傳感器與主控制器11連接，主控制器11用于根據(jù)重量傳感器測量采集的數(shù)據(jù)監(jiān)測罐體3內(nèi)的液體二氧化碳剩余量。通過系統(tǒng)的顯示屏可以實時監(jiān)控罐體3內(nèi)液體二氧化碳剩余量，及時添加液體二氧化碳，其中重量傳感器也可以替換為壓差傳感器。進一步地，罐體3的充液口還設置有液相電磁閥7，主控制器21檢測到罐體3內(nèi)的液體二氧化碳的余量低于一定值時，控制打開液相電磁閥7向罐體3內(nèi)充液，并記錄下充液時間、充液總量等數(shù)據(jù)，以方便用戶查看氣肥使用量，并自動進行氣肥結(jié)算。需要充液時，管理人員通過觸控顯示屏6登錄系統(tǒng)時需要輸入密碼才可以打開液相電磁閥7，然后打開內(nèi)部的手動充液閥進行充液，所以，液相電磁閥7能夠防止他人竊取罐體內(nèi)的液體。

罐體3內(nèi)還設置有壓力測量傳感器，壓力測量傳感器與主控制器11連接，壓力傳感器將檢測到的壓力數(shù)據(jù)發(fā)送給主控制器11，主控制器11根據(jù)壓力數(shù)據(jù)判斷罐體3內(nèi)的氣體壓力是否超出安全閾值，如果超出安全閾值，立即通過報警器報警，提醒工作人員進行檢修，同時主控制器11自動打開氣主控氣相電動球閥12泄壓，提高了系統(tǒng)的安全性。

為減少鋪設線路的成本，保證系統(tǒng)用電的安全性和可靠性，節(jié)點控制單元2還包括鋰電池和太陽能電池板，太陽能電池板用于給鋰電池充電，鋰電池用于給節(jié)點控制器21、節(jié)點氣相電動球閥22、二氧化碳傳感器23供電，這樣就無需另外鋪設供電線路，降低了漏電的風險。節(jié)點控制器21與可充電鋰電池連接，安裝固定在節(jié)點控制盒內(nèi)，節(jié)點控制盒達到IP67防護等級，起到防水防塵防潮的作用。二氧化碳傳感器23安裝固定在6層ABS百葉窗箱體內(nèi)，該百葉窗箱體安裝固定在節(jié)點控制盒上方。節(jié)點控制單元2還包括固定桿，固定桿垂直插入地面，且插入深度不得低于30cm，以保證立桿的穩(wěn)定性；固定桿的頂端設置有萬向頭，太陽能電池板固定在固定桿的萬向頭上，保證不會輕易旋轉(zhuǎn)或者上下傾斜，太陽能電池板應面朝正南方向并保持與水平面成45°左右以充分接收太陽能，萬向頭外側(cè)設置有防水接頭，保證接頭處不會被雨水侵蝕，防止接頭處老化銹蝕；固定桿上帶有托盤，托盤可360度可旋轉(zhuǎn)，可上下調(diào)節(jié)位置，組裝完成的節(jié)點控制盒安裝固定在固定桿的托盤上，并通過防水接頭連接節(jié)點氣相電動球閥22，433MHz天線固定在太陽能電池板的一角。節(jié)點控制盒安裝高度距地面1米左右為宜，過高或過低都會影響CO2檢測的準確性，但可以根據(jù)作物不同生長階段對控制盒高度上下做適當調(diào)整。整個節(jié)點控制單元2在安裝過程中使用了螺絲固定、熱熔膠、防水硅膠的處理固定方法，這樣能保證該控制節(jié)點使用年限更長，穩(wěn)定性與可靠性更高。

節(jié)點控制單元2采用5V低壓供電，以滿足電池供電的需求，并降低了節(jié)點控制單元2的功耗，提高了節(jié)點控制單元2的安全性。

節(jié)點控制器21可在釋放氣肥時間外自動判斷是否接收到主機系統(tǒng)發(fā)送的指令，如超過一定時間沒有接收到主控制器11發(fā)送的指令，則自動進入待機狀態(tài)，以減小功耗，提高節(jié)點控制器21使用壽命，實現(xiàn)真正的智能控制。此外，能夠通過鑰匙控制內(nèi)部電源開關(guān)狀態(tài)，在不要使用時人工關(guān)閉。

為方便遠程查看整個系統(tǒng)的狀態(tài)，本實用新型實施例的系統(tǒng)還包括GPRS天線，GPRS天線與主控制器11連接，可通過手機、PC等設備遠程查看溫度、濕度、風速、光照、罐體3內(nèi)的液體二氧化碳剩余量、二氧化碳使用量、罐體3內(nèi)的壓力、主控氣相電動球閥12狀態(tài)以及各個加點控制單元的節(jié)點節(jié)點氣相電動球閥22、電壓、二氧化碳濃度等數(shù)據(jù)，并可通過PC端打印查看到的數(shù)據(jù)。也可以通過手機、PC等設備調(diào)節(jié)主控制器11中的參數(shù)設置。

最后應說明的是：以上各實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實用新型各實施例技術(shù)方案的范圍，其均應涵蓋在本實用新型的權(quán)利要求和說明書的范圍當中。