一種基于風光綠色能源的農業大棚自動管控系統的制作方法

本發明涉及新能源應用技術領域，具體涉及一種基于風光綠色能源的農業大棚自動管控系統。

背景技術：

隨著社會不斷進步，傳統的農業生產模式已經不能滿足現代文明發展的需要，新型的設施農業受到業界人士的追捧。所謂的農業裝備，其實主要就是溫室設施，它不受時間和空間的限制，可以在高原、深山、沙漠等特殊環境下進行農業生產。

一方面，當電力、煤炭、石油等不可再生能源頻頻告急，能源問題日益成為制約國際社會經濟發展的瓶頸時，越來越多的國家開始實行“陽光計劃”，開發太陽能資源，尋求經濟發展的新動力。隨著農業科技的不時進展，溫室大棚的使用也越來越普遍，但大棚的升溫、保溫一向是攪擾農戶的重點問題，大棚內所需的光照、溫度對于農作物的影響非常重要，在大棚內所需的照明等電能的消耗也是非常巨大的，如何進行對農業大棚進行改進，使得其既保證農作物生長的光照和溫度，又能實現能源的節約，是一項影響未來農業發展的重要問題。

隨著國際能源危機和環境保護意識的加強，風能和太陽能光伏發電得到了廣泛的推廣。太陽能光伏發電由于需要的場地面積較大，常常會占用大量的土地面積，使得土地資源得不到充分的利用。農業大棚式的密集型光伏發電裝置可以將光伏發電裝置可與農業種植相結合，充分利用風能、太陽能光伏發電設備所占的地域，既能發電又能種植農業，增加單位面積的產出，使風能效益、光伏效益、農業效益和觀光效益的四者綜合收益均實現最大化成為可能，也有利于分布式發電系統在農業項目上的規模應用。

另一方面，傳統農業設施環境監測系統主要采用有線傳感，需要鋪設電纜，由此帶來布線復雜、預設接口破壞建筑、線路檢測檢修困難、線路擴容困難等一系列和傳輸途徑的有關弊端，且日后維護保養都非常困難。同時現存的溫室大棚監測系統在傳感器種類上較少，不能實時準確地監控各類參數，數據采集后也沒有進行后續操作，對相關參數進行調節修正，自動化水平有限。

技術實現要素：

針對現有技術的不足，本發明提供一種基于風光綠色能源的農業大棚自動管控系統，該系統一方面充分利用了風能和太陽能兩種綠色無污染能源，將風能、太陽能轉化為農業大棚所需的電能，緩解了能源壓力，降低了污染達到了節能環保的效果，另一方面可以實時的監測溫室大棚內的相關參數息，同時能夠根據需要自動控制調節相關參數和環境溫濕度，監控準確靈敏效率高、控制智能靈活耗能少，具有較高的實用價值和較廣泛的應用前景。

本發明解決技術問題采用如下技術方案：

本發明提供了一種基于風光綠色能源的農業大棚自動管控系統，包括主控模塊、風光發電系統與電源綜合模塊、移動控制終端、溫室大棚數據采集模塊、存儲模塊、顯示報警模塊、溫室大棚綜合管控調節模塊、無線通信模塊；

所述主控模塊用于處理溫室大棚數據采集模塊采集到的數據以及無線通信模塊接收的移動控制終端發出的控制信號，并根據分析處理后的結果或者移動控制終端發出的信號對風光發電系統與電源綜合模塊、溫室大棚綜合管控調節模塊、存儲模塊、顯示報警模塊發出相應的指令信號；

所述風光發電系統與電源綜合模塊包括風電機組、太陽能光伏電池板、逆變器模塊、發電控制器模塊、卸荷器模塊、整流濾波器模塊、增變壓器模塊、市電模塊、穩壓穩流模塊、充電保護模塊、蓄電池模塊；所述風光發電系統與電源綜合模塊用于向主控模塊、移動控制終端、溫室大棚數據采集模塊、存儲模塊、顯示報警模塊、溫室大棚綜合管控調節模塊、無線通信模塊提供所需要的穩壓交流電或直流電；其中風電機組、太陽光伏電池板分別與逆變器模塊連接，逆變器模塊通過充放電保護模塊與蓄電池模塊連接，并與卸荷器模塊連接，所述充電保護模塊與蓄電池模塊連接，用于保護電池且對電池實行恒流充電避免了過電流和過電壓現象，有效提高了電池的使用壽命；發電控制器與逆變器模塊、蓄電池模塊、卸荷器模塊、整流濾波器模塊、增變壓器模塊連接，用于控制風電機組、太陽能光伏電池板對蓄電池以及蓄電池向負載供電，并進行實時發電、供電數據采集和檢測，同時根據主控模塊發出的指令信號，控制風光發電系統與電源綜合模塊合理進行電能輸出；

所述移動控制終端用于實時接收無線通信模塊發送的相關數據，并可根據人為設定環境參數回傳給無線通信模塊送入主控模塊進行處理；

所述溫室大棚數據采集模塊用于采集光照強度、土壤ph值、土壤ec值、視頻信息、空氣溫度濕度、土壤溫濕度、二氧化碳濃度實時送入主控模塊或者存儲模塊等待數據處理；

所述存儲模塊用來存儲溫室大棚數據采集模塊采集的數據以及預先設置的控制程序，以供主控模塊調用；

所述顯示報警模塊用來實時顯示溫室內部的光照強度、土壤ph值、土壤ec值、各區域視頻信息、空氣溫度濕度、土壤溫濕度、二氧化碳濃度參數信息，并可以根據情況分為不同的危險等級，并發出相應報警鈴聲；

所述溫室大棚綜合管控調節模塊用于當被監測的參數數據超過預定閾值或者移動控制終端設定新的控制參數時，根據主控模塊發出的指令信號做出相應的開關動作，用以保證溫室大棚內部的相關監測參數數據在要求的范圍之內；

所述無線通信模塊用于向移動控制終端發送采集處理的溫室內部的相關參數數據或者接收移動控制終端的指令信息送入主控模塊以供調用。

優選地，所述主控模塊為fpga微處理器、dsp微處理器、arm微處理器中的一種。

優選地，所述太陽能光伏電池板為薄膜式太陽電池板或多晶硅太陽能電池板中的一種。

優選地，所述移動控制終端包括移動智能設備和安裝在設備上的溫室大棚綜合管控app模塊；

所述移動智能設備為智能手環、智能手機、平板電腦中的一種。

優選地，所述溫室大棚數據采集模塊由設置在溫室大棚內的光照強度傳感器、土壤ph值傳感器、土壤ec值傳感器、360度可旋轉視頻頭、空氣溫度濕度傳感器、土壤溫濕度傳感器、二氧化碳濃度傳感器；所述各傳感器和視頻頭的電力來源為可充電鋰電池；所述各傳感器和視頻頭內部還包含無線連接模塊。

優選地，所述存儲模塊包括隨機存儲器模塊、sd卡模塊、usb接口模塊，所述隨機存儲器模塊用于與主控模塊的配合使用以增加內存和數據處理的速度，所述sd卡模塊用于長時間存儲采集的各種數據，所述usb接口模塊方便導出復制數據。

優選地，所述顯示報警模塊包括led電子顯示屏、視頻監控屏幕墻、語音播報模塊、報警燈以及報警呼叫器。

優選地，所述溫室大棚綜合管控調節模塊包括伺服電機模塊、光照模塊、水肥循環滴灌模塊、溫濕度調節模塊；

所述伺服電機模塊控制溫室大棚覆膜的升降、遮陽網的升降；

所述光照模塊為安裝在各個大棚頂端的補光燈；

所述水肥循環滴灌模塊由蓄水池、混肥池、過漏網、施肥管道、微噴頭、分配器閥門、加壓泵組成，根據主控模塊發出的指令信號進行施肥噴水動作；

所述溫濕度調節模塊包括安裝在溫室大棚外側的進風口與出風口、與進出風口連接的通風管道、設置在通風管道上的通風扇、以及與通風管道連接的干燥過濾室。

優選地，所述無線通信模塊為gps通信模塊、zigbee通信模塊中的一種。

與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果：

（1）本發明的基于風光綠色能源的農業大棚自動管控系統采用的風光發電系統與電源綜合模塊，將風電機組和太陽能光伏電池板產生的電流進行匯流，通過控制器控制匯流電流的流向，匯流電流一方面為各個模塊提供工作電流，另一方面通過逆變器將直流電轉換為交流電并入電網，發電產生的多余電能通過充放電保護裝置存儲在蓄電池中，在無光照的條件下，控制器控制蓄電池放電，提供給農業大棚內部的照明和植物補光，同時使得在管控系統在停電情況下依然有效，有效提到了系統的抗風險能力。將風電機組、光伏發電與農業大棚種植相互接合，最大程度地利用土地資源和自然資源，能夠有實現綜合收益的最大化；模塊化制作，安裝方便快捷，施工時間短；易于實現，適合大規模推廣應用。

（2）本發明的基于風光綠色能源的農業大棚自動管控系統的主控模塊采用了fpga微處理器、dsp微處理器、arm微處理器中的一種，其功耗較小、可靠性性較高、編程簡單、效率較高、價格較低、數據處理速度較快，能夠有效提高管控系統的靈敏度和可靠性，降低的能耗，節約了資源。

（3）本發明的基于風光綠色能源的農業大棚自動管控系統中采用溫室大棚數據采集模塊利用若干個設置在溫室大棚內相關位置上的無線傳感器將光照強度、土壤ph值、土壤ec值、視頻信息、空氣溫度濕度、土壤溫濕度、二氧化碳濃度實時的傳輸給了微處理器，一方面能夠保證準確有效的采集到真實的數據，另一方面無線傳感器的使用也減少了布線，降低了施工的難度，而且無線傳感器的使用也為后續增加傳感器的數目提供了良好的基礎；360度視頻頭的應用使得監測人員能遠程高效的對大棚內作物進行評估監測、同時還具有防盜安防的效果。

（4）本發明的基于風光綠色能源的農業大棚自動管控系統中采用的顯示報警模塊包括led電子顯示屏、視頻監控屏幕墻、語音播報模塊、報警燈以及報警呼叫器，能夠使工作人員直觀的掌握到廚房內部各消防參數信息和溫濕度信息，報警系統能夠及時有效的引起外部人員的注意，并能根據危險等級進行語音播報和鳴笛警報，大大提高了整個管控系統的效率。

（5）本發明的基于風光綠色能源的農業大棚自動管控系統中采用的溫室大棚綜合管控調節模塊包括伺服電機模塊、消防噴水模塊、空氣過濾模塊、紫外線殺菌模塊、溫濕度調節模塊。伺服電機模塊控制溫室大棚覆膜的升降、遮陽網的升降從而控制光照度；所述光照模塊為安裝在各個大棚頂端的補光燈，能夠根據需要進行作物補光；水肥主控模塊發出的指令信號進行施肥噴水動作一方面節省了肥料和施肥時間，另一方面減少了過施肥造成的水體污染問題；根據各參數的具體情況各模塊可以同時也可以單獨作用，確保了管控的效果和速度，將人工干預到最低，大大提高了系統的自動化程度和可靠性。

（6）本發明的基于風光綠色能源的農業大棚自動管控系統采用的無線通信模塊為gps通信模塊、zigbee通信模塊中的一種，一方面減少了施工難度，另一方面能夠實時的與移動控制終端進行通信，將溫室大棚內部的相關信息傳送給移動控制終端的同時還能夠接收移動控制終端的控制信號，大大提高了發明的管控系統的管控效果。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特征、目的和優點將會變得更明顯：

圖1為本發明的一種基于風光綠色能源的農業大棚自動管控系統示意圖；

圖2為本發明的一種基于風光綠色能源的農業大棚自動管控系統的風光發電系統與電源綜合模塊示意圖；

圖3為本發明的一種基于風光綠色能源的農業大棚自動管控系統的溫室大棚綜合管控調節模塊示意圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

如圖1-3所示，本發明提供了一種基于風光綠色能源的農業大棚自動管控系統，包括主控模塊1、風光發電系統與電源綜合模塊2、移動控制終端3、溫室大棚數據采集模塊4、存儲模塊5、顯示報警模塊6、溫室大棚綜合管控調節模塊7、無線通信模塊8；

所述主控模塊1用于處理溫室大棚數據采集模塊4采集到的數據以及無線通信模塊8接收的移動控制終端3發出的控制信號，并根據分析處理后的結果或者移動控制終端3發出的信號對風光發電系統與電源綜合模塊2、溫室大棚綜合管控調節模塊7、存儲模塊5、顯示報警模塊6發出相應的指令信號；

所述風光發電系統與電源綜合模塊2包括風電機組201、太陽能光伏電池板202、逆變器模塊203、發電控制器模塊204、卸荷器模塊205、整流濾波器模塊206、增變壓器模塊207、市電模塊208、穩壓穩流模塊209、充電保護模塊210、蓄電池模塊211；所述風光發電系統與電源綜合模塊2用于向主控模塊1、移動控制終端3、溫室大棚數據采集模塊4、存儲模塊5、顯示報警模塊6、溫室大棚綜合管控調節模塊7、無線通信模塊8提供所需要的穩壓交流電或直流電；其中風電機組201、太陽光伏電池板202分別與逆變器模塊203連接，逆變器模塊203通過充放電保護模塊210與蓄電池模塊211連接，并與卸荷器模塊205連接，所述充電保護模塊210與蓄電池模塊211連接，用于保護電池且對電池實行恒流充電避免了過電流和過電壓現象，有效提高了電池的使用壽命；發電控制器204與逆變器模塊203、蓄電池模塊211、卸荷器模塊205、整流濾波器模塊206、增變壓器模塊207連接，用于控制風電機組201、太陽能光伏電池板202對蓄電池以及蓄電池向負載供電，并進行實時發電、供電數據采集和檢測，同時根據主控模塊1發出的指令信號，控制風光發電系統與電源綜合模塊2合理進行電能輸出；

所述移動控制終端3用于實時接收無線通信模塊8發送的相關數據，并可根據人為設定環境參數回傳給無線通信模塊8送入主控模塊1進行處理；

所述溫室大棚數據采集模塊4用于采集光照強度、土壤ph值、土壤ec值、視頻信息、空氣溫度濕度、土壤溫濕度、二氧化碳濃度實時送入主控模塊1或者存儲模塊5等待數據處理；

所述存儲模塊5用來存儲溫室大棚數據采集模塊采集4的數據以及預先設置的控制程序，以供主控模塊1調用；

所述顯示報警模塊6用來實時顯示溫室內部的光照強度、土壤ph值、土壤ec值、各區域視頻信息、空氣溫度濕度、土壤溫濕度、二氧化碳濃度參數信息，并可以根據情況分為不同的危險等級，并發出相應報警鈴聲；

所述溫室大棚綜合管控調節模塊7用于當被監測的參數數據超過預定閾值或者移動控制終端3設定新的控制參數時，根據主控模塊1發出的指令信號做出相應的開關動作，用以保證溫室大棚內部的相關監測參數數據在要求的范圍之內；

所述無線通信模塊8用于向移動控制終端3發送采集處理的溫室內部的相關參數數據或者接收移動控制終端3的指令信息送入主控模塊以供調用。

本實施例中主控模塊1為fpga微處理器。

本實施例中太陽能光伏電池板202為多晶硅太陽能電池板。

本實施例中述移動控制終端3包括移動智能設備和安裝在設備上的溫室大棚綜合管控app模塊；

所述移動智能設備為平板電腦中。

本實施例中溫室大棚數據采集模塊4由設置在溫室大棚內的光照強度傳感器、土壤ph值傳感器、土壤ec值傳感器、360度可旋轉視頻頭、空氣溫度濕度傳感器、土壤溫濕度傳感器、二氧化碳濃度傳感器；所述各傳感器和視頻頭的電力來源為可充電鋰電池；所述各傳感器和視頻頭內部還包含無線連接模塊。

本實施例中存儲模塊5包括隨機存儲器模塊、sd卡模塊、usb接口模塊，所述隨機存儲器模塊用于與主控模塊的配合使用以增加內存和數據處理的速度，所述sd卡模塊用于長時間存儲采集的各種數據，所述usb接口模塊方便導出復制數據。

本實施例中顯示報警模塊6包括led電子顯示屏、視頻監控屏幕墻、語音播報模塊、報警燈以及報警呼叫器。

本實施例中溫室大棚綜合管控調節模塊7包括伺服電機模塊71、光照模塊72、水肥循環滴灌模塊73、溫濕度調節模塊74；

所述伺服電機模塊71控制溫室大棚覆膜的升降、遮陽網的升降；

所述光照模塊72為安裝在各個大棚頂端的補光燈；

所述水肥循環滴灌模塊73由蓄水池、混肥池、過漏網、施肥管道、微噴頭、分配器閥門、加壓泵組成，根據主控模塊發出的指令信號進行施肥噴水動作；

所述溫濕度調節模塊74包括安裝在溫室大棚外側的進風口與出風口、與進出風口連接的通風管道、設置在通風管道上的通風扇、以及與通風管道連接的干燥過濾室。

本實施例中無線通信模塊8為gps通信模塊。

本發明的基于風光綠色能源的農業大棚自動管控系統一方面充分利用了風能和太陽能兩種綠色無污染能源，將風能、太陽能轉化為農業大棚所需的電能，緩解了能源壓力，降低了污染達到了節能環保的效果，另一方面可以實時的監測溫室大棚內的相關參數息，監測時避免了許多人為的誤差，數據越限時可自動進行相應處理，使整個系統更為自動化，相對減少了人力物力的消耗。長遠來看可有效避免溫室大棚參數處理不及時帶來的農作物受損減產問題。該系統具有開放式、模塊化的特點，實用性高，可廣泛用于溫室大棚監測和管理，具有較高的實用價值和廣泛地應用前景。

對于本領域技術人員而言，顯然本發明不限于上述示范性實施例的細節，而且在不背離本發明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現本發明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發明的范圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和范圍內的所有變化囊括在本發明內。不應將權利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權利要求。

此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。