一種光伏溫室遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及新能源、通信以及自動(dòng)化等技術(shù)領(lǐng)域,具體為一種光伏溫室遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái),在有關(guān)政策驅(qū)動(dòng)下,我國(guó)設(shè)施園藝產(chǎn)業(yè)得到了進(jìn)一步發(fā)展。設(shè)施規(guī)模已居世界首位,有效保障了我國(guó)蔬菜園藝產(chǎn)品的供給,有力提升了農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的水平。由于需要給作物提供適宜、穩(wěn)定的溫度、光照、濕度等環(huán)境條件,所以需要配套相應(yīng)的環(huán)境調(diào)控設(shè)備,例如空調(diào)、造霧機(jī)、CO2發(fā)生器、風(fēng)機(jī)、水泵、遮陽(yáng)簾等等,但是采用這些環(huán)境調(diào)控設(shè)備,會(huì)導(dǎo)致設(shè)施園藝生產(chǎn)過(guò)程的耗能較大。在當(dāng)前化石能源瀕臨枯竭、節(jié)能減排壓力日益加大的形勢(shì)下,耗能大的溫室的發(fā)展面臨著嚴(yán)峻的考驗(yàn),嚴(yán)重制約了溫室的可持續(xù)發(fā)展。我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó),在農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的過(guò)程中引進(jìn)依托新能源供電的智能光伏溫室顯得尤為重要,而光伏溫室的供能、節(jié)能及智能控制成為一個(gè)重要的研宄課題。
[0003]當(dāng)前,國(guó)內(nèi)外都在對(duì)光伏溫室系統(tǒng)進(jìn)行著研宄,也建設(shè)了許多光伏溫室工程。目前的光伏溫室系統(tǒng)存在的問(wèn)題主要有以下幾點(diǎn):光伏發(fā)電技術(shù)只是孤立的應(yīng)用,沒(méi)有與溫室的運(yùn)行控制系統(tǒng)結(jié)合起來(lái),也沒(méi)有充分利用溫室調(diào)節(jié)環(huán)境因素的特點(diǎn),導(dǎo)致光伏溫室的優(yōu)勢(shì)沒(méi)有得到充分發(fā)揮,性價(jià)比不高,制約了其在溫室領(lǐng)域的推廣應(yīng)用。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足,提供一種光伏溫室遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng),該系統(tǒng)將光伏溫室系統(tǒng)中的光伏發(fā)電設(shè)備和溫室環(huán)境調(diào)節(jié)設(shè)備結(jié)合起來(lái),使整個(gè)系統(tǒng)更加節(jié)能,同時(shí)提高溫室環(huán)境調(diào)節(jié)的智能化程度。
[0005]本實(shí)用新型的目的通過(guò)以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種光伏溫室遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng),設(shè)置于光伏發(fā)電系統(tǒng)和環(huán)境調(diào)控設(shè)備之間,所述光伏發(fā)電系統(tǒng)通過(guò)一配電柜與環(huán)境調(diào)控設(shè)備中的各個(gè)設(shè)備相連;所述光伏溫室遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)包括依次連接的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、人機(jī)交互系統(tǒng)和前端控制系統(tǒng),其中各系統(tǒng)之間通過(guò)ZigBee通信;所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括光照強(qiáng)度傳感器、濕度傳感器、溫度傳感器、CO2濃度傳感器;所述人機(jī)交互系統(tǒng)為一上位機(jī),所述前端控制系統(tǒng)包括一 PLC控制器,所述PLC控制器與配電柜連接,用于控制環(huán)境調(diào)控設(shè)備中的各個(gè)設(shè)備是否通電。
[0006]優(yōu)選的,所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)還包括光伏發(fā)電電壓傳感器和光伏發(fā)電電流傳感器,所述配電柜中設(shè)有用電電流傳感器和用電電壓傳感器,上述傳感器均通過(guò)ZigBee通信網(wǎng)絡(luò)與上位機(jī)連接。通過(guò)上述傳感器,可以實(shí)時(shí)得到光伏發(fā)電量和當(dāng)前溫室用電量,進(jìn)而跟蹤溫室系統(tǒng)中能量的流動(dòng)情況。
[0007]更進(jìn)一步的,所述光照強(qiáng)度傳感器、濕度傳感器、溫度傳感器、CO2濃度傳感器、光伏發(fā)電電壓傳感器、光伏發(fā)電電流傳感器、用電電流傳感器和用電電壓傳感器均采用電池供電,內(nèi)嵌有ZigBee無(wú)線通信模塊。
[0008]優(yōu)選的,所述光伏發(fā)電系統(tǒng)包括依次相連的光伏電池組件、DC-DC變換器、蓄電池、逆變器,逆變器與配電柜相連,配電柜中設(shè)有若干個(gè)開(kāi)關(guān),每個(gè)開(kāi)關(guān)對(duì)應(yīng)與環(huán)境調(diào)控設(shè)備中的一個(gè)設(shè)備相連,且開(kāi)關(guān)的開(kāi)閉由PLC控制器控制。光伏電池組件將太陽(yáng)輻射能直接轉(zhuǎn)換為直流電能,DC-DC變換器將直流電變換為合適電壓等級(jí),然后向蓄電池充電,逆變器用于將直流電變換為交流電,然后通過(guò)配電柜向環(huán)境調(diào)控設(shè)備供電。
[0009]優(yōu)選的,所述人機(jī)交互系統(tǒng)包括用于輸入指令的輸入裝置和用于顯示當(dāng)前各傳感器采集的數(shù)值的顯示裝置。
[0010]優(yōu)選的,所述人機(jī)交互系統(tǒng)還設(shè)有網(wǎng)絡(luò)端口,通過(guò)此網(wǎng)絡(luò)接口與外部控制終端連接。
[0011]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比,具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
[0012]1、本實(shí)用新型可以將光伏溫室系統(tǒng)中的光伏發(fā)電設(shè)備和溫室環(huán)境調(diào)節(jié)設(shè)備結(jié)合起來(lái),通過(guò)設(shè)置傳感器自動(dòng)控制環(huán)境調(diào)控設(shè)備的開(kāi)閉,不僅可以使整個(gè)系統(tǒng)更加節(jié)能,同時(shí)可以提高溫室環(huán)境調(diào)節(jié)的智能化程度。
[0013]2、本實(shí)用新型中還設(shè)置了一人機(jī)交互系統(tǒng),用戶在使用時(shí),不僅可以隨時(shí)查看當(dāng)前溫室系統(tǒng)的運(yùn)行情況,還可以隨時(shí)通過(guò)手動(dòng)的方式主動(dòng)對(duì)環(huán)境調(diào)控設(shè)備進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0014]3、本實(shí)用新型中的人機(jī)交互系統(tǒng)還設(shè)有網(wǎng)絡(luò)端口,從而可以通過(guò)有線或無(wú)線的方式與外部控制終端連接,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的描述,但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此。
[0017]實(shí)施例1
[0018]參見(jiàn)圖1,本實(shí)施例所述光伏溫室遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用于一溫室系統(tǒng),該系統(tǒng)還包括光伏發(fā)電系統(tǒng)和環(huán)境調(diào)控設(shè)備。其中光伏發(fā)電系統(tǒng)包括光伏電池組件1、DC-DC變換器2、蓄電池3、逆變器4,環(huán)境調(diào)控設(shè)備包括空調(diào)7、造霧機(jī)8、C02發(fā)生器9、風(fēng)機(jī)10、循環(huán)水泵11、遮陽(yáng)簾12。在正常工作時(shí),光伏電池組件I將太陽(yáng)輻射能直接轉(zhuǎn)換為直流電能,經(jīng)DC-DC變換器2變換為合適電壓等級(jí)后,向蓄電池3充電,并同時(shí)輸送到逆變器4變換為交流電。本實(shí)施例所述的光伏溫室遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)6控制配電柜5,按需要將逆變器4輸出的交流電分配給空調(diào)7、造霧機(jī)8、CO2發(fā)生器9、風(fēng)機(jī)10、循環(huán)水泵11、遮陽(yáng)簾12等環(huán)境調(diào)控設(shè)備。
[0019]本實(shí)施例光伏溫室遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、人機(jī)交互系統(tǒng)和前端控制系統(tǒng),各系統(tǒng)之間通過(guò)ZigBee通信。所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括光照強(qiáng)度傳感器13、溫度傳感器14、濕度傳感器15、C02濃度傳感器16、光伏發(fā)電電壓傳感器17、光伏發(fā)電電流傳感器18,上述傳感器均采用電池供電,內(nèi)嵌有ZigBee無(wú)線通信模塊。通過(guò)ZigBee無(wú)線通信模塊與人機(jī)交互系統(tǒng)進(jìn)行無(wú)線通信。
[0020]所述人機(jī)交互系統(tǒng)為一上位機(jī)19,其包括用于輸入指令的輸入裝置、用于顯示當(dāng)前各傳感器采集的數(shù)值的顯示裝置、用于與外部控制終端(例如圖中的辦公區(qū)計(jì)算機(jī)21)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接的網(wǎng)絡(luò)端口。人機(jī)交互系統(tǒng)上還設(shè)有ZigBee無(wú)線通信模塊,通過(guò)該模塊可與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和前端控制系統(tǒng)分別進(jìn)行無(wú)線連接。另外,人機(jī)交互系統(tǒng)還設(shè)置了存儲(chǔ)模塊,通過(guò)此模塊可以存儲(chǔ)歷史檢測(cè)數(shù)據(jù),以便用戶可以隨時(shí)調(diào)取查詢。
[0021]所述前端控制系統(tǒng)包括PLC控制器20,該P(yáng)LC控制器與配電柜連接,可通過(guò)配電柜5內(nèi)的自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)6控制環(huán)境調(diào)控設(shè)備中的各個(gè)設(shè)備是否通電。
[0022]本實(shí)施例的工作原理為:各傳感器采集到的有關(guān)溫室環(huán)境的信息發(fā)送給上位機(jī),上位機(jī)實(shí)時(shí)顯示和儲(chǔ)存接收到的信號(hào),并將采集到的變量數(shù)據(jù)發(fā)送給PLC控制器,并產(chǎn)生相應(yīng)的指令來(lái)控制溫室中的設(shè)備動(dòng)作,從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理。同時(shí)工作人員可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控上位機(jī)的功能,即只要能夠接入寬帶網(wǎng)絡(luò),就能在任何地方通過(guò)電腦控制上位機(jī),從而及時(shí)監(jiān)視和控制溫室的運(yùn)行。
[0023]同時(shí),本實(shí)施例中,在人機(jī)交互系統(tǒng)上還設(shè)置了用于輸入指令的輸入裝置,因此在進(jìn)行工作時(shí),用戶可以通過(guò)該輸入裝置直接輸入控制命令到PLC控制器,進(jìn)而控制各環(huán)境調(diào)控設(shè)備的運(yùn)行。
[0024]另外,由于單獨(dú)設(shè)立了 PLC控制器,因此人機(jī)交互系統(tǒng)也可以僅僅作為顯示和儲(chǔ)存裝置運(yùn)行,直接將傳感器采集的數(shù)據(jù)傳送到PLC控制器。PLC控制器內(nèi)部預(yù)先設(shè)置好各個(gè)環(huán)境調(diào)控設(shè)備開(kāi)啟或關(guān)閉的閾值。PLC控制器只需要比較接收的數(shù)據(jù)和預(yù)設(shè)的數(shù)值的大小,即可發(fā)出控制命令。例如,接收的數(shù)據(jù)ZKe。和設(shè)定上限值ZMax,當(dāng)ZKec>ZMax時(shí),設(shè)備開(kāi)啟上限動(dòng)作,如空調(diào)啟動(dòng)制冷模式;當(dāng)ΖΚκΧΖΜ?時(shí),則比較接收的數(shù)據(jù)Z 。和設(shè)定下限值Z Min,當(dāng)2^〈2_時(shí),設(shè)備開(kāi)啟下限動(dòng)作,如空調(diào)啟動(dòng)制熱模式;而當(dāng)Zk>ZMin時(shí),設(shè)備則不動(dòng)作,保持原來(lái)的工作狀況。上述控制模式是本領(lǐng)域技術(shù)人員常用的技術(shù)手段,只要搭建了本實(shí)施例所述的硬件系統(tǒng),本領(lǐng)域技術(shù)人員可自然想到采用上述的控制模式,因此并非是創(chuàng)新點(diǎn)。
[0025]另外,當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生重大錯(cuò)誤時(shí),本系統(tǒng)還在溫室內(nèi)部的控制柜上配備了一套應(yīng)急控制面板,工作人員可以通過(guò)面板上的按鈕來(lái)控制前端設(shè)備的動(dòng)作。
[0026]上述實(shí)施例為本實(shí)用新型較佳的實(shí)施方式,但本實(shí)用新型的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制,其他的任何未背離本實(shí)用新型的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化,均應(yīng)為等效的置換方式,都包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種光伏溫室遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng),其特征在于,設(shè)置于光伏發(fā)電系統(tǒng)和環(huán)境調(diào)控設(shè)備之間,所述光伏發(fā)電系統(tǒng)通過(guò)一配電柜與環(huán)境調(diào)控設(shè)備中的各個(gè)設(shè)備相連;所述光伏溫室遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)包括依次連接的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、人機(jī)交互系統(tǒng)和前端控制系統(tǒng),其中各系統(tǒng)之間通過(guò)ZigBee通信;所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括光照強(qiáng)度傳感器、濕度傳感器、溫度傳感器、CO2濃度傳感器;所述人機(jī)交互系統(tǒng)為一上位機(jī),所述前端控制系統(tǒng)包括一 PLC控制器,所述PLC控制器與配電柜連接,用于控制環(huán)境調(diào)控設(shè)備中的各個(gè)設(shè)備是否通電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏溫室遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng),其特征在于,所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)還包括光伏發(fā)電電壓傳感器和光伏發(fā)電電流傳感器,所述配電柜中設(shè)有用電電流傳感器和用電電壓傳感器,上述傳感器均通過(guò)ZigBee通信網(wǎng)絡(luò)與上位機(jī)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏溫室遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng),其特征在于,所述光伏發(fā)電系統(tǒng)包括依次相連的光伏電池組件、DC-DC變換器、蓄電池、逆變器,逆變器與配電柜相連,配電柜中設(shè)有若干個(gè)開(kāi)關(guān),每個(gè)開(kāi)關(guān)對(duì)應(yīng)與環(huán)境調(diào)控設(shè)備中的一個(gè)設(shè)備相連,且開(kāi)關(guān)的開(kāi)閉由PLC控制器控制。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種光伏溫室遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng),該系統(tǒng)包括依次連接的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、人機(jī)交互系統(tǒng)和前端控制系統(tǒng),其中各系統(tǒng)之間通過(guò)ZigBee通信;所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括光照強(qiáng)度傳感器、濕度傳感器、溫度傳感器、CO2濃度傳感器;所述人機(jī)交互系統(tǒng)為一上位機(jī),所述前端控制系統(tǒng)包括一PLC控制器,所述PLC控制器與配電柜連接,用于控制環(huán)境調(diào)控設(shè)備中的各個(gè)設(shè)備是否通電。各傳感器采集到的有關(guān)溫室環(huán)境的信息通過(guò)ZigBee無(wú)線通信技術(shù)發(fā)送給上位機(jī),上位機(jī)實(shí)時(shí)顯示和儲(chǔ)存接收到的信息數(shù)據(jù),并將采集到的變量數(shù)據(jù)通過(guò)ZigBee無(wú)線通信技術(shù)發(fā)送給PLC控制器,并產(chǎn)生相應(yīng)的指令來(lái)控制溫室中的環(huán)境調(diào)控設(shè)備動(dòng)作,從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理。
【IPC分類】H02S40-38, G05B19-418, H04L29-06
【公開(kāi)號(hào)】CN204515505
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520185065
【發(fā)明人】楊金明, 余情, 朱紅飛
【申請(qǐng)人】華南理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年7月29日
【申請(qǐng)日】2015年3月30日