一种应用于光伏温室的内部环境智能控制系统的制作方法

1.本发明属于光伏温室技术领域，具体涉及一种应用于光伏温室的内部环境智能控制系统。


背景技术：

2.当前光伏发电作为主流的新能源发电形式，由于其利用光生伏特效应将太阳能转化为电能。其核心部件是光伏太阳能电池板，当利用光伏太阳能电池板发电时，必须将太阳能光伏板平面放置于地面，从而保证电池板没有遮挡，能够最大面积的接收太阳能，这就存在光伏电池板占地面积大，需要大量的土地资源。但是国家对于光伏电站的占地有严格的规定，使得现在光伏电站的建设存在最大的困难为光伏电站建设占地难。因此为了解决以上问题，人们开始将农业与光伏相结合的方式解决此问题，而光伏温室也作为此形式的典型代表大力发展。
3.光伏温室光伏组件利用的是温室的屋顶，不占用土地，更不存在改变土地性质的问题，不但能够节约土地资源，而且还可以发电。但是，由于温室屋顶安装有太阳能光伏组件，遮挡光线进入温室内部，对温室内部的作物生长造成一定的影响。因此，为了更好的满足光伏温室下面的植物所需的生长环境，就需要人们利用现代科技手段对温室内部的环境进行监测调控，得到植物所需的生长环境。
4.传统温室大棚由于地处偏远，不能够解决温室内部的供电，其对温室内部环境的调控还要依靠人力进行。而光伏温室光伏组件置于温室屋顶的上面，温室内部的用电，比如采暖、采光、通风、加湿等均可以通过光伏发电解决。因此，开发一套应用于光伏温室的内部环境智能控制系统显得非常必要。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种应用于光伏温室的内部环境智能控制系统，利用位于温室屋顶上面的太阳能光伏组件发的电能，作为整个温室内部环境智能控制系统的主要能源输入，结合蓄电池为整个系统提供持续不断的电能。同时利用各种传感器模块对温室环境进行实时监测，采用单片机将传感器采集到的数据进行处理来合理控制各个模块的运行，可以实现对整个光伏温室内部的温度、湿度、二氧化碳浓度以及光线进行实时调整，实现高效立体种植。
6.为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案来实现的：
7.一种应用于光伏温室的内部环境智能控制系统，包括单片机，以及与单片机相连接的无线传输系统、温室环境监测控制系统、太阳能发电监测控制系统、存储芯片和时钟芯片。
8.本发明进一步的改进在于，所述单片机采用串口众多集成多种处理功能的32位微处理集成电路，作为整个光伏温室的内部环境智能控制系统的中央控制处理器，电压传感器、电流传感器、蓄电池电阻测量模块、温度传感器采集蓄电池的电压参数、电流参数、蓄电
池电阻参数以及温度参数，将采集到的参数传输给单片机，单片机对采集到的各个参数进行计算判断，首先对接收到的温度参数进行判断，若温度值高于单片机设定的蓄电池控制温度上限或者低于单片机设定的蓄电池控制温度下限，单片机将发送停止充放电的信号发送给充放电控制模块，停止对蓄电池的充放电行为，报警器报警，显示器显示正常，若温度值不高于单片机设定的蓄电池控制温度上限或者不低于单片机设定的蓄电池控制温度下限，单片机对电压传感器、电流传感器、蓄电池电阻测量模块下达采集蓄电池的电压、电流以及蓄电池电阻的信号，电压传感器、电流传感器以及蓄电池电阻测量模块对蓄电池进行电压、电流、电阻值进行采集，并将采集到的电压、电流、电阻值与单片机的预设安全值进行对比，若电压、电流、电阻值有一个超出了安全值范围内，则单片机对充放电模块下达停止工作的信号，充放电模块不动作，同时报警器报警，显示器显示非正常，若电压、电流、电阻值在安全值范围内，则单片机对采集到蓄电池的电压和电流值进行乘积运算得到此时蓄电池的功率，并与单片机设定的蓄电池满电时的功率进行差值运算，若差值运算值小于等于设定的阈值，则报警器报警，显示3显示满电，则单片机对充放电模块下达停止工作的信号，充放电模块不动作，若差值运算值大于设定的阈值，则单片机对太阳能电池板相连接的电压传感器和电流传感器下达采集太阳能电池板的电压和电流，若电压、电流值在单片机预设的安全范围内，则单片机对充放电模块下达充电信号，对蓄电池进行充电，若电压、电流值不在单片机预设的安全范围内，太阳能电池板相连接的电压传感器和电流传感器对太阳能电池板的电压、电流持续进行采集，直至电压、电流值在单片机预设的安全范围内。
9.本发明进一步的改进在于，所述温室环境监测控制系统包括与土壤相连接的湿度传感器，监测温室环境温度的温度传感器，监测温室环境湿度的湿度传感器，以及监视温室环境二氧化碳浓的二氧化碳浓度传感器，以及与监测温室环境温度的温度传感器、监测温室环境湿度的湿度传感器、监视温室环境二氧化碳浓的二氧化碳浓度传感器相连接的单片机，以及与单片机相连接的继电器模块，以及与继电器模块相连接的滴灌器、与继电器模块相连接的加热器、与继电器模块相连接的加湿器、与继电器模块相连接的换气扇、与继电器模块相连接的二氧化碳产生器335、与继电器模块相连接的补光灯。
10.本发明进一步的改进在于，湿度传感器持续监测土壤的湿度，并将监测数据传送给单片机，单片机对湿度传感器采集到的湿度值与单片机中设置的土壤湿度范围值进行对比，若湿度传感器采集到的湿度值不超出土壤湿度设定范围值，单片机不会对继电器模块下达对滴灌器和换气扇的闭合指令，若湿度传感器采集到的湿度值低于土壤湿度设定范围的最低值，单片机对继电器模块下达对滴灌器闭合指令，滴灌器启动对土壤进行滴灌，同时湿度传感器持续监测土壤的湿度值，湿度值达到土壤湿度设定范围值，单片机对继电器模块下达对滴灌器断开的指令，滴灌器停止工作，若湿度传感器采集到的湿度值高于土壤湿度设定范围的最高值，单片机对继电器模块下达对换气扇闭合指令，换气扇上电工作，同时湿度传感器持续监测土壤的湿度值，湿度值达到土壤湿度设定范围值，单片机对继电器模块下达对换气扇断开的指令，换气扇停止工作；
11.温度传感器持续监测温室环境的环境温度，若温度传感器采集到的温度值不超出温室环境温度的设定范围值，单片机不会对继电器模块下达对加热器和换气扇的闭合指令，若温度传感器采集到的温度值低于温室环境温度设定范围的最低值，单片机对继电器模块下达对加热器闭合指令，加热器启动对温室进行加热，同时温度传感器持续温室环境
的温度值，温度值达到温室环境温度设定范围值，单片机对继电器模块下达对加热器断开的指令，加热器停止工作，若温度传感器采集到的温度值高于温室环境温度设定范围的最高值，单片机对继电器模块下达对换气扇闭合指令，换气扇上电工作，同时温度传感器持续监测温室环境的温室值，温室值一旦达到温室环境温室设定范围值，单片机就会对继电器模块下达对换气扇断开的指令，换气扇停止工作；
12.二氧化碳浓度传感器持续监测温室环境的环境中二氧化碳浓度，若二氧化碳浓度传感器采集到的二氧化碳浓度值不超出温室环境二氧化碳浓度的设定范围值，单片机不会对继电器模块下达对二氧化碳产生器的闭合指令、同时补光灯正常工作不会增加照明时长，若二氧化碳浓度传感器采集到的二氧化碳浓度值低于温室环境二氧化碳浓度设定范围的最低值，单片机对继电器模块下达对二氧化碳产生器闭合指令，二氧化碳产生器启动增加温室内部二氧化碳浓度，同时二氧化碳浓度传感器持续对温室环境的二氧化碳浓度进行监测，二氧化碳浓度值一旦达到温室环境二氧化碳浓度设定范围值，单片机就会对继电器模块下达对二氧化碳产生器断开的指令，二氧化碳产生器停止工作，若二氧化碳浓度传感器采集到的二氧化碳浓度值高于温室环境二氧化碳浓度设定范围的最高值，单片机对继电器模块下达对补光灯延长照明时长的指令，补光灯延长工作时间，同时二氧化碳浓度传感器持续监测温室环境的二氧化碳浓度值，二氧化碳浓度值一旦达到温室环境二氧化碳浓度设定范围值，单片机就会对继电器模块下达对补光灯断开延长照明时长的指令，补光灯恢复正常工作时长。
13.本发明进一步的改进在于，太阳能发电监测控制系统2包括太阳能电池板41、蓄电池42，以及通过导线与太阳能电池板41相连接的电压传感器411和通过导线与太阳能电池板41相连接的电流传感器412，以及通过导线与蓄电池42相连接的电压传感器421，通过导线与蓄电池42相连接的电流传感器422，通过导线与蓄电池42相连接的蓄电池电阻测量模块423，通过导线与蓄电池42相连接的温度传感器424，以及连接电压传感器411、电流传感器412、电压传感器421、电流传感器422、蓄电池电阻测量模块423、温度传感器424的中央控制处理器单片机1，以及与单片机1相连接的显示器43，与单片机1相连接的报警器44，与单片机1相连接的充放电模块45。
14.本发明进一步的改进在于，所述无线传输系统中的无线传输模块采用主控芯片esp8266型号搭载在单片机上面，支持wifi传输，将单片机接入互联网，通过路由器连接网络，将单片机中的运行参数打包发送到服务器，服务器将数据包发送给基站，基站将数据包发送给移动终端；移动终端能够设置数据，将设置数据通过基站、服务器、路由器、无线传输模块传送给单片机，对各个模块的设定参数进行修改。
15.本发明进一步的改进在于，所述存储芯片用于对整个系统中运行的数据进行存储。
16.本发明进一步的改进在于，所述时钟芯片，用于实现整个系统运行的时间信息、定时时间间隔的设定。
17.与现有技术相比，本发明至少具有如下有益的技术效果：
18.温室大棚一般地处偏远，与电网主干线距离较远，电力设备成本增高。与传统的温室采用电网供电相比，整个温室的供能采用太阳能光伏发电供能，不但解决了采用电网供电造成的传输电网的铺设造成的人力物力浪费，而且采用太阳能供电绿色环保。而且此系
统无论是采暖，通风，浇水都可以实现智能化管理，而智能化管理，唯一离不开的就是电，虽说电网用电在现在很有保障，但是个别电力检修，主干线出现问题是还是存在临时断电的问题，此时，智能化也就不再智能了，但是如果采用自己的独立电源，断电与否自己控制，相对来说就方便多了。
19.与传统的温室内部环境相比，此系统不但考虑了温室内部环境的智能监控控制，还考虑到对土壤的智能监控，对于温室生长的植物监控更加全面智能化。同时考虑环境中二氧化碳浓度，因为二氧化碳浓度对植物的光合作用起到直接作用，更利于植物进行光合作用。此系统搭载智能移动终端，对整个系统的监控和调整能够实现远距离监控调整。
附图说明
20.图1为光伏温室整体系统图。
21.附图标记说明：
22.1为单片机，2为无线传输系统；3为温室环境监测控制系统；4为太阳能发电监测控制系统；5为存储芯片；6为时钟芯片。
具体实施方式
23.下面结合附图以及具体实施方式对本发明做进一步的详细说明：
24.如图1所示，本发明提供了一种应用于光伏温室的内部环境智能控制系统，包括中央控制处理器单片机1，以及与单片机1相连接的太阳能发电监测控制系统2，与单片机1相连接的温室环境监测控制系统3，与单片机1相连接的存储芯片4，与单片机1相连接的时钟芯片5。太阳能发电监测控制系统2包括太阳能电池板41、蓄电池42，以及通过导线与太阳能电池板41相连接的电压传感器411和通过导线与太阳能电池板41相连接的电流传感器412，以及通过导线与蓄电池42相连接的电压传感器421，通过导线与蓄电池42相连接的电流传感器422，通过导线与蓄电池42相连接的蓄电池电阻测量模块423，通过导线与蓄电池42相连接的温度传感器424，以及连接电压传感器411、电流传感器412、电压传感器421、电流传感器422、蓄电池电阻测量模块423、温度传感器424的中央控制处理器单片机1，以及与单片机1相连接的显示器43，与单片机1相连接的报警器44，与单片机1相连接的充放电模块45。
25.温室环境监测控制系统3包括与土壤31相连接的湿度传感器311，监测温室环境32温度的温度传感器321，监测温室环境32湿度的湿度传感器322，以及监视温室环境32二氧化碳浓的二氧化碳浓度传感器323，以及与监测温室环境32温度的温度传感器321、监测温室环境32湿度的湿度传感器322、监视温室环境32二氧化碳浓的二氧化碳浓度传感器323相连接的中央控制处理器单片机1，以及与单片机1相连接的继电器模块33，以及与继电器模块33相连接的滴灌器331、与继电器模块33相连接的加热器332、与继电器模块33相连接的加湿器333、与继电器模块33相连接的换气扇334、与继电器模块33相连接的二氧化碳产生器335、与继电器模块33相连接的补光灯336。
26.无线传输系统2包括与单片机1相连接的无线传输模块21，通过通信协议与无线传输模块21相连接的路由器22，与路由器22通过通信协议相连接的服务器23，与服务器23通过通信协议相连接的基站24，以及与基站24通过通信协议相连接的移动终端25。
27.所述单片机1采用串口众多集成多种处理功能的32位微处理集成电路，作为整个
光伏温室的内部环境智能控制系统的中央控制处理器，电压传感器421、电流传感器422、蓄电池电阻测量模块423、温度传感器424采集蓄电池42的电压参数、电流参数、蓄电池电阻参数以及温度参数，将采集到的参数传输给单片机1，单片机1对采集到的各个参数进行计算判断，首先对接收到的温度参数进行判断，若温度值高于单片机1设定的蓄电池控制温度上限或者低于单片机1设定的蓄电池控制温度下限，单片机1将发送停止充放电的信号发送给充放电控制模块45，停止对蓄电池42的充放电行为，报警器44报警，显示器43显示正常，若温度值不高于单片机1设定的蓄电池控制温度上限或者不低于单片机1设定的蓄电池控制温度下限，单片机1对电压传感器411、电流传感器412、蓄电池电阻测量模块423下达采集蓄电池42的电压、电流以及蓄电池电阻的信号，电压传感器411、电流传感器412以及蓄电池电阻测量模块423对蓄电池进行电压、电流、电阻值进行采集，并将采集到的电压、电流、电阻值与单片机1的预设安全值进行对比，若电压、电流、电阻值有一个超出了安全值范围内，则单片机1对充放电模块45下达停止工作的信号，充放电模块45不动作，同时报警器44报警，显示器43显示非正常，若电压、电流、电阻值在安全值范围内，则单片机1对采集到蓄电池42的电压和电流值进行乘积运算得到此时蓄电池42的功率，并与单片机1设定的蓄电池42满电时的功率进行差值运算，若差值运算值小于等于设定的阈值，则报警器44报警，显示器43显示满电，则单片机1对充放电模块45下达停止工作的信号，充放电模块45不动作，若差值运算值大于设定的阈值，则单片机1对太阳能电池板41相连接的电压传感器411和电流传感器412下达采集太阳能电池板41的电压和电流，若电压、电流值在单片机预设的安全范围内，则单片机1对充放电模块45下达充电信号，对蓄电池42进行充电，若电压、电流值不在单片机预设的安全范围内，太阳能电池板41相连接的电压传感器411和电流传感器412对太阳能电池板41的电压、电流持续进行采集，直至电压、电流值在单片机预设的安全范围内。
28.所述环境监测控制系统3，湿度传感器311持续监测土壤31的湿度，并将监测数据传送给单片机1，单片机1对湿度传感器311采集到的湿度值与单片机1中设置的土壤湿度范围值进行对比，若湿度传感器311采集到的湿度值不超出土壤湿度设定范围值，单片机1不会对继电器模块33下达对滴灌器331和换气扇334的闭合指令，若湿度传感器311采集到的湿度值低于土壤湿度设定范围的最低值，单片机1对继电器模块33下达对滴灌器331闭合指令，滴灌器331启动对土壤31进行滴灌，同时湿度传感器311持续监测土壤31的湿度值，湿度值一旦达到土壤湿度设定范围值，单片机1就会对继电器模块33下达对滴灌器331断开的指令，滴灌器331停止工作，若湿度传感器311采集到的湿度值高于土壤湿度设定范围的最高值，单片机1对继电器模块33下达对换气扇334闭合指令，换气扇334上电工作，同时湿度传感器311持续监测土壤31的湿度值，湿度值一旦达到土壤湿度设定范围值，单片机1就会对继电器模块33下达对换气扇334断开的指令，换气扇334停止工作。温度传感器321持续监测温室环境32的环境温度，若温度传感器321采集到的温度值不超出温室环境温度的设定范围值，单片机1不会对继电器模块33下达对加热器332和换气扇334的闭合指令，若温度传感器321采集到的温度值低于温室环境温度设定范围的最低值，单片机1对继电器模块33下达对加热器332闭合指令，加热器332启动对温室进行加热，同时温度传感器321持续温室环境的温度值，温度值一旦达到温室环境温度设定范围值，单片机1就会对继电器模块33下达对加热器332断开的指令，加热器332停止工作，若温度传感器321采集到的温度值高于温室环境温度设定范围的最高值，单片机1对继电器模块33下达对换气扇334闭合指令，换气扇334
上电工作，同时温度传感器321持续监测温室环境32的温室值，温室值一旦达到温室环境温室设定范围值，单片机1就会对继电器模块33下达对换气扇334断开的指令，换气扇334停止工作。二氧化碳浓度传感器323持续监测温室环境32的环境中二氧化碳浓度，若二氧化碳浓度传感器323采集到的二氧化碳浓度值不超出温室环境二氧化碳浓度的设定范围值，单片机1不会对继电器模块33下达对二氧化碳产生器335的闭合指令、同时补光灯336正常工作不会增加照明时长，若二氧化碳浓度传感器323采集到的二氧化碳浓度值低于温室环境二氧化碳浓度设定范围的最低值，单片机1对继电器模块33下达对二氧化碳产生器335闭合指令，二氧化碳产生器335启动增加温室内部二氧化碳浓度，同时二氧化碳浓度传感器323持续对温室环境的二氧化碳浓度进行监测，二氧化碳浓度值一旦达到温室环境二氧化碳浓度设定范围值，单片机1就会对继电器模块33下达对二氧化碳产生器335断开的指令，二氧化碳产生器335停止工作，若二氧化碳浓度传感器323采集到的二氧化碳浓度值高于温室环境二氧化碳浓度设定范围的最高值，单片机1对继电器模块33下达对补光灯336延长照明时长的指令，补光灯336延长工作时间，同时二氧化碳浓度传感器323持续监测温室环境32的二氧化碳浓度值，二氧化碳浓度值一旦达到温室环境二氧化碳浓度设定范围值，单片机1就会对继电器模块33下达对补光灯336断开延长照明时长的指令，补光灯336恢复正常工作时长。
29.所述无线传输系统2，无线传输模块21采用主控芯片esp8266型号搭载在单片机1上面，支持wifi传输，将单片机1接入互联网，通过路由器22连接网络，将单片机1中的运行参数打包发送到服务器23，服务器23将数据包发送给基站24，基站24将数据包发送给移动终端25。同时移动终端25也可以设置数据，将设置数据通过基站24、服务器23、路由器22、无线传输模块21传送给单片机1，对各个模块的设定参数进行修改。
30.所述存储芯片5，对整个系统中运行的数据进行存储，所述时钟芯片6，用于实现整个系统运行的时间信息、定时时间间隔的设定。
31.以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围。