基于太陽能光伏發(fā)電的溫室自動(dòng)補(bǔ)光澆水系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種基于太陽能光伏發(fā)電的溫室自動(dòng)補(bǔ)光澆水系統(tǒng)包括遠(yuǎn)程控制中心、控制中心、太陽能模塊、LED補(bǔ)光模塊、供電模塊、澆水模塊，太陽能模塊、控制中心和LED補(bǔ)光模塊依次雙向連接，澆水模塊與控制中心連接，供電模塊連接控制中心、太陽能模塊、LED補(bǔ)光模塊，供電模塊與澆水模塊連接，控制中心通過無線傳輸連接遠(yuǎn)程控制中心，太陽能模塊、LED補(bǔ)光模塊、澆水模塊、供電模塊安裝于溫室上。能夠根據(jù)溫室內(nèi)的濕度和光照強(qiáng)度適時(shí)的進(jìn)行澆水和補(bǔ)光，可使作物在無人看護(hù)的情況下，更好地生長。
【專利說明】基于太陽能光伏發(fā)電的溫室自動(dòng)補(bǔ)光澆水系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種澆水系統(tǒng)，尤其涉及一種基于太陽能光伏發(fā)電的溫室自動(dòng)補(bǔ)光澆水系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人們生活水平的提高，人們逐漸追求高要求的生活標(biāo)準(zhǔn)，而且溫室種植已非常的普遍。人們常在溫室大量種植作物，但是，當(dāng)人們較忙不在看護(hù)時(shí)，作物可能因?yàn)椴荒芗皶r(shí)補(bǔ)充水分而枯萎，或者光照度不合適的影響也會(huì)使作物枯萎甚至死亡。現(xiàn)有的溫室系統(tǒng)往往不能滿足同時(shí)具有補(bǔ)光和澆水的功能。因此，很有必要在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)之上設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加合理，使用方便能夠及時(shí)對(duì)溫室進(jìn)行補(bǔ)光和澆水的系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)上述問題，本發(fā)明特提供一種能夠根據(jù)溫室內(nèi)的情況，適時(shí)地進(jìn)行澆水和補(bǔ)光的系統(tǒng)。
[0004]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:如圖1所示，一種基于太陽能光伏發(fā)電的溫室自動(dòng)補(bǔ)光澆水系統(tǒng)包括，遠(yuǎn)程控制中心、控制中心、太陽能模塊、LED補(bǔ)光模塊、供電模塊、澆水模塊，太陽能模塊、控制中心和LED補(bǔ)光模塊依次雙向連接，澆水模塊與控制中心連接，供電模塊與澆水模塊連接，供電模塊連接控制中心、太陽能模塊、LED補(bǔ)光模塊，控制中心通過無線傳輸連接遠(yuǎn)程控制中心，太陽能模塊、LED補(bǔ)光模塊、澆水模塊、供電模塊安裝于溫室上。
[0005]LED補(bǔ)光模塊包括調(diào)光控制器、LED補(bǔ)光燈、光學(xué)透鏡、散熱器、溫度傳感器、紅光照度傳感器和藍(lán)光照度傳感器、通信單元，調(diào)光控制器、LED補(bǔ)光燈、溫度傳感器、紅光照度傳感器和藍(lán)光照度傳感器、通信單元連接到調(diào)光控制器上，LED補(bǔ)光燈和光學(xué)透鏡、散熱器連接。
[0006]澆水模塊包括濕度傳感器、澆水裝置、通信單元和澆水控制器，濕度傳感器、通信單元、澆水控制器和澆水裝置依次連接。
[0007]為了防止玻璃的發(fā)射損失，在燈具設(shè)計(jì)時(shí)不使用玻璃，通過采用內(nèi)表面配光學(xué)透鏡，形成光學(xué)透鏡一體化并且外表面光滑平整，便于組合成模塊內(nèi)表面配光模塊，針對(duì)所要照射的面積形狀，設(shè)計(jì)了內(nèi)表面配光的透鏡，形成矩形光斑，從而保證LED植物生長補(bǔ)光照明系統(tǒng)的光均勻性，相對(duì)于原先采用分立的透鏡的燈具光學(xué)效率提高10%左右。在散熱器的設(shè)計(jì)過程中，本發(fā)明具體分析了 LED的熱傳遞方式和途徑，選擇鰭片型散熱器，同時(shí)結(jié)合本發(fā)明的功率大小及尺寸，我們選擇了合適的鰭片長度與鰭片間距。
[0008]植物對(duì)于光的吸收主要通過葉綠體來實(shí)現(xiàn)，葉綠素是光合作用的主體。太陽光的波長范圍絕大部分在300nm-2600nm，而影響光合作用的主要在380nm_720nm光譜范圍內(nèi)，稱之為光合有效福射，大于SOOnm以上的光不能被植物直接利用，只能起到調(diào)節(jié)環(huán)境溫度的作用。不同波長的光線對(duì)于植物光合作用的影響是不同的，植物光合作用需要的光線，波長在400-700nm左右。400_500nm (藍(lán)色)的光線以及610_720nm (紅色)對(duì)于光合作用貢獻(xiàn)最大。藍(lán)色(470nm)和紅色^30nm)的LED，剛好可以提供植物所需的光線，因此，LED植物燈，比較理想的選擇就是使用這兩種顏色組合。在視覺效果上，紅藍(lán)組合的植物燈呈現(xiàn)粉紅色。藍(lán)色光能促進(jìn)綠葉生長；紅色光有助于開花結(jié)果和延長花期。4.LED植物燈的紅藍(lán)LED比例一般在4:1—9:1之間為宜，用植物燈給植物補(bǔ)光時(shí)，一般距離葉片的高度為0.5米左右，每天持續(xù)照射12-16小時(shí)可完全替代陽光。在波長640nm-660nm的紅光區(qū)部分，葉綠素a有一個(gè)吸收峰值；在波長430nm-450nm的藍(lán)光區(qū)部分，葉綠素b有一個(gè)吸收峰值根據(jù)植物對(duì)光需求的原理，結(jié)合LED光源本身的特性，本發(fā)明選取了 630nm的紅光與470nm的藍(lán)光兩個(gè)植物光能利用率最高的LED作為LED植物生長補(bǔ)光模塊的器件。
[0009]在LED補(bǔ)光模塊中加入了 0-100%連續(xù)可調(diào)光的調(diào)光控制器，實(shí)現(xiàn)各個(gè)模塊的單獨(dú)調(diào)光控制，可調(diào)節(jié)紅藍(lán)光質(zhì)比以及總的光照強(qiáng)度，便于設(shè)置不同的光質(zhì)比及光照強(qiáng)度進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。調(diào)光控制器接收控制中心的植物補(bǔ)光數(shù)據(jù)，根據(jù)自定義數(shù)據(jù)傳輸代碼的意義，設(shè)計(jì)可編程邏輯功能模塊，使得不同地址LED植物燈的紅、藍(lán)兩基色分別按照預(yù)定的亮度變化速率達(dá)到數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議所預(yù)設(shè)的光強(qiáng)二進(jìn)制值，并輸出相應(yīng)的PWM占空比，從而滿足植物按需補(bǔ)光的要求，并能根據(jù)要求返回植物補(bǔ)光燈具的狀態(tài)，以使其能提出更合適的控制方案。[0010]控制中心和LED補(bǔ)光模塊之間通過ZIGBEE方式進(jìn)行通信.控制器預(yù)存有若干補(bǔ)光模式，可以對(duì)接入的LED補(bǔ)光模塊進(jìn)行預(yù)存補(bǔ)光模式的任意組合.LED補(bǔ)光模塊內(nèi)部均包括溫度傳感器、紅藍(lán)亮度傳感器，可以方便地將檢測到的植物外界環(huán)境信息傳遞給控制器.控制器可以訪問燈頭內(nèi)部狀態(tài)參數(shù)，根據(jù)燈頭外括的溫度和照度由傳感器綜合調(diào)度接入燈頭的紅藍(lán)亮度信息等參數(shù)，以滿足植物在不同階段不同環(huán)境下的需光量。
[0011]為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)對(duì)植物按需補(bǔ)光的要求，方便控制盒與智能驅(qū)動(dòng)器之間的數(shù)據(jù)傳輸，采用27位表示植物補(bǔ)光數(shù)據(jù)的傳輸代碼，其中，0-7位表示8位紅光亮度預(yù)置信號(hào)，8-15位表示8位藍(lán)光亮度預(yù)置信號(hào)，16-17位表示溫度預(yù)設(shè)信號(hào)，將8位溫度數(shù)字信號(hào)的輸出值劃分為4個(gè)等級(jí)；18位表示讀寫信號(hào)，該位為I時(shí)進(jìn)行讀操作，為O時(shí)進(jìn)行寫操作；19-26表示燈具地址，即每個(gè)控制盒可調(diào)控256盞LED植物燈。在實(shí)際應(yīng)用中，可依據(jù)植物在不同生長階段的光合作用的有效溫度范圍設(shè)置補(bǔ)光溫度值，在光補(bǔ)償點(diǎn)和飽和點(diǎn)之間選擇固定值作為紅藍(lán)光目標(biāo)光照度參數(shù)，相關(guān)傳輸協(xié)議的預(yù)設(shè)值可參考不同作物生理的相關(guān)研究成果進(jìn)行設(shè)置。
[0012]通信模塊，主要接收植物補(bǔ)光數(shù)據(jù)和發(fā)送LED植物燈的當(dāng)前狀態(tài)，還有接收室內(nèi)濕度數(shù)據(jù)和發(fā)送當(dāng)前室內(nèi)濕度進(jìn)而控制澆水模塊自動(dòng)澆水。
[0013]鑒于本發(fā)明植物燈內(nèi)部智能驅(qū)動(dòng)的功能要求和控制方法，將系統(tǒng)分為6個(gè)模塊:通信模塊(接收、發(fā)送模塊)、溫度處理模塊、紅藍(lán)光比較模塊、地址處理模塊、執(zhí)行模塊以及PWM產(chǎn)生模塊。系統(tǒng)的工作過程為:接收模塊接收控制盒的數(shù)據(jù)，傳遞給地址預(yù)處理模塊.預(yù)處理模塊首先根據(jù)地址信息判斷信號(hào)是否發(fā)給指定的LED補(bǔ)光燈，即判斷地址信號(hào)是否相符.若不符則終止操作，若符合則繼續(xù)判斷是進(jìn)行讀操作還是進(jìn)行寫操作.若是讀操作，程序則轉(zhuǎn)入發(fā)送模塊，將植物燈當(dāng)前狀態(tài)返回到用戶交互模塊；若是寫操作，程序則將亮度變化的級(jí)別信號(hào)傳遞給執(zhí)行模塊進(jìn)行處理.同時(shí)溫度處理模塊、紅藍(lán)二基色比較模塊分別將檢測到的數(shù)據(jù)信號(hào)與傳輸協(xié)議的預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較，將比較結(jié)果輸送到執(zhí)行模塊.執(zhí)行模塊根據(jù)亮度變化速率、紅藍(lán)二基色亮度值比較的結(jié)果、傳輸預(yù)設(shè)照度值等信息，得到對(duì)應(yīng)二基色的PWM控制信號(hào)，再由各自的PWM發(fā)送模塊產(chǎn)生不同占空比的PWM信號(hào)來控制LED補(bǔ)光燈，從而實(shí)現(xiàn)在外界條件不滿足預(yù)設(shè)值的情況下對(duì)植物按需補(bǔ)光的要求。
[0014]太陽能模塊包括光伏控制器、充放電電路、采樣電路、工作狀態(tài)顯示單元、直流負(fù)載和PWM(Pulse Width Modulation，簡稱脈寬調(diào)制)輸出端口，光伏控制器和充放電電路、采樣電路、工作狀態(tài)顯示單元、能量存儲(chǔ)單元、直流負(fù)載連接，充放電路連接于光伏電池板、能量儲(chǔ)存裝置、直流負(fù)載、PWM輸出端口相連，采樣電路連接于光伏電池板和能量儲(chǔ)存裝置。
[0015]太陽能模塊的光伏控制器包括微處理器、紅外感應(yīng)系統(tǒng)、檢測電路、驅(qū)動(dòng)電路、顯示裝置、保護(hù)電路和電力場效應(yīng)管；所述的太陽能光伏板、能量存儲(chǔ)單元和LED補(bǔ)光燈通過檢測電路與微處理器相連，其中太陽能光伏板經(jīng)電力場效應(yīng)管與能量存儲(chǔ)單元相連，能量存儲(chǔ)單元經(jīng)紅外感應(yīng)系統(tǒng)與LED補(bǔ)光燈相連；所述的保護(hù)電路和指示電路與微處理器相連，所述的電力場效應(yīng)管通過驅(qū)動(dòng)電路與微處理器相連。儲(chǔ)存裝置是指蓄電池，光伏電池板將光能轉(zhuǎn)化為電能，經(jīng)采樣電路對(duì)蓄電池的端電壓和光伏電池板的端電壓采樣分析，判斷蓄電池是處在充滿狀態(tài)、欠壓狀態(tài)和過放狀態(tài)三種狀態(tài)中的哪一種狀態(tài)；當(dāng)蓄電池不是處在充滿狀態(tài)就開啟充電電路將轉(zhuǎn)化的電能存儲(chǔ)在蓄電池中，當(dāng)蓄電池處在臨界充滿狀態(tài)時(shí)，通過PWM端口輸出不同百分比的PWM，給蓄電池進(jìn)行涓涓細(xì)流的浮充充電，這樣做的目的就是對(duì)蓄電池的充電加以科學(xué)的管理，改善充電效果和保護(hù)蓄電池。工作狀態(tài)顯示裝置是指IXD液晶，檢測電路對(duì)光伏電池板，蓄電池和負(fù)載的工作情況進(jìn)行檢測，將檢測數(shù)據(jù)分析處理后送給指示電路，經(jīng)指示電路再處理后，在工作狀態(tài)顯示裝置中進(jìn)行顯示，給用戶及時(shí)的提供光伏電池板，蓄電池和負(fù)載的工作情況。自然界中的任何物體只要它的溫度高于熱力學(xué)溫度OK時(shí)，它就會(huì)向周圍的空間不間斷的輻射一種人眼難以看得見的紅外線，利用人體輻射的紅外線對(duì)照明燈進(jìn)行全自動(dòng)的開關(guān)控制，紅外傳感系統(tǒng)由繼電器開關(guān)控制電路、放大電路、延時(shí)電路、紅外傳感電路組成,紅外傳感電路與放大電路相連,放大電路與繼電器開關(guān)控制電路相連，繼電器開關(guān)控制電路與延時(shí)電路相連。微處理器是指單片機(jī)或DSP,電力場效應(yīng)管為MOSFET即金屬-氧化層-半導(dǎo)體-場效晶體管，簡稱金氧半場效晶體管，微處理器通過檢測電路對(duì)光伏電池和蓄電池的狀態(tài)進(jìn)行判斷，當(dāng)光伏電池的電壓高于蓄電池的電壓，蓄電池沒有處在充滿保護(hù)的狀態(tài)時(shí)，微處理器就發(fā)出信號(hào)驅(qū)動(dòng)電力場效應(yīng)管導(dǎo)通，接通光伏電池與蓄電池，光伏電池將光能轉(zhuǎn)化為電能并存儲(chǔ)在蓄電池中。蓄電池與紅外傳感系統(tǒng)相連，紅外傳感系統(tǒng)與照明燈相連，當(dāng)有人走近照明燈需要照明，紅外傳感電路中的紅外光敏元件檢測到人體發(fā)出的紅外線，將該信號(hào)轉(zhuǎn)化為能夠識(shí)別的電信號(hào)，經(jīng)放大電路的處理，送給繼電器開關(guān)控制電路作為控制信號(hào)點(diǎn)亮照明燈，延遲一會(huì)熄滅，此時(shí)紅外光敏元件將檢測不到人體發(fā)出的紅外線。照明燈與檢測電路相連，檢測電路與微處理器相連，當(dāng)微處理器檢測到負(fù)載過載、過流、短路異常時(shí)，保護(hù)電路開啟對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)，關(guān)閉輸出，等異常清除后恢復(fù)正常工作。顯示裝置是指液晶屏，通過液晶屏可以清楚的知道光伏電池的端電壓、蓄電池的端電壓和照明燈的工作狀態(tài)。
[0016]本發(fā)明的有益效果是，能夠根據(jù)溫室內(nèi)的濕度和光照強(qiáng)度適時(shí)的進(jìn)行澆水和補(bǔ)光，可使作物在無人看護(hù)的情況下，更好地生長。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理框圖。[0018]圖2為本發(fā)明LED補(bǔ)光模塊結(jié)構(gòu)原理框圖。
[0019]圖3為本發(fā)明太陽能模塊結(jié)構(gòu)原理框圖。
[0020]圖4為本發(fā)明光伏控制器模塊結(jié)構(gòu)原理框圖。
[0021]圖5為本發(fā)明補(bǔ)光模塊控制流程框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 如圖1所示，基于太陽能光伏發(fā)電的溫室自動(dòng)補(bǔ)光澆水系統(tǒng)包括遠(yuǎn)程控制中心、控制中心、太陽能模塊、LED補(bǔ)光模塊、澆水模塊和供電模塊，太陽能模塊、LED補(bǔ)光模塊分別和控制中心雙向連接，供電模塊連接控制中心、太陽能模塊、LED補(bǔ)光模塊和澆水模塊，澆水模塊與控制中心連接，控制中心通過無線傳輸連接遠(yuǎn)程控制中心。太陽能模塊、LED補(bǔ)光模塊、澆水模塊、供電模塊安裝于溫室上。
[0023]如圖2所不，LED補(bǔ)光模塊包括調(diào)光控制器、LED補(bǔ)光燈、光學(xué)透鏡、散熱器、溫度傳感器、紅光照度傳感器和藍(lán)光照度傳感器、通信單元，調(diào)光控制器、LED補(bǔ)光燈、溫度傳感器、紅光照度傳感器和藍(lán)光照度傳感器、通信單元連接到調(diào)光控制器上，LED補(bǔ)光燈和光學(xué)透鏡、散熱器連接。圖中用紅藍(lán)光照度傳感器表示紅光照度傳感器和藍(lán)光照度傳感器。
[0024]為了防止玻璃的發(fā)射損失，在燈具設(shè)計(jì)時(shí)不使用玻璃，通過采用內(nèi)表面配光學(xué)透鏡，形成光學(xué)透鏡一體化并且外表面光滑平整，便于組合成模塊內(nèi)表面配光模塊，針對(duì)所要照射的面積形狀，設(shè)計(jì)了內(nèi)表面配光的透鏡，形成矩形光斑，從而保證LED植物生長補(bǔ)光照明系統(tǒng)的光均勻性，相對(duì)于原先采用分立的透鏡的燈具光學(xué)效率提高10%左右。在散熱器的設(shè)計(jì)過程中，本發(fā)明具體分析了 LED的熱傳遞方式和途徑，選擇鰭片型散熱器，同時(shí)結(jié)合本發(fā)明的功率大小及尺寸，我們選擇了合適的鰭片長度與鰭片間距。
[0025]植物對(duì)于光的吸收主要通過葉綠體來實(shí)現(xiàn)，葉綠素是光合作用的主體。太陽光的波長范圍絕大部分在300nm-2600nm，而影響光合作用的主要在380nm_720nm光譜范圍內(nèi)，稱之為光合有效福射，大于SOOnm以上的光不能被植物直接利用，只能起到調(diào)節(jié)環(huán)境溫度的作用。不同波長的光線對(duì)于植物光合作用的影響是不同的，植物光合作用需要的光線，波長在400-700nm左右。400_500nm (藍(lán)色)的光線以及610_720nm (紅色)對(duì)于光合作用貢獻(xiàn)最大。藍(lán)色(470nm)和紅色^30nm)的LED，剛好可以提供植物所需的光線，因此，LED植物燈，比較理想的選擇就是使用這兩種顏色組合。在視覺效果上，紅藍(lán)組合的植物燈呈現(xiàn)粉紅色。藍(lán)色光能促進(jìn)綠葉生長；紅色光有助于開花結(jié)果和延長花期。4.LED植物燈的紅藍(lán)LED比例一般在4:1—9:1之間為宜，用植物燈給植物補(bǔ)光時(shí)，一般距離葉片的高度為0.5米左右，每天持續(xù)照射12-16小時(shí)可完全替代陽光。在波長640nm-660nm的紅光區(qū)部分，葉綠素a有一個(gè)吸收峰值；在波長430nm-450nm的藍(lán)光區(qū)部分，葉綠素b有一個(gè)吸收峰值根據(jù)植物對(duì)光需求的原理，結(jié)合LED光源本身的特性，本發(fā)明選取了 630nm的紅光與470nm的藍(lán)光兩個(gè)植物光能利用率最高的LED作為LED植物生長補(bǔ)光模塊的器件。
[0026]在LED補(bǔ)光模塊中加入了 0-100%連續(xù)可調(diào)光的調(diào)光控制器，實(shí)現(xiàn)各個(gè)模塊的單獨(dú)調(diào)光控制，可調(diào)節(jié)紅藍(lán)光質(zhì)比以及總的光照強(qiáng)度，便于設(shè)置不同的光質(zhì)比及光照強(qiáng)度進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。調(diào)光控制器接收控制中心的植物補(bǔ)光數(shù)據(jù)，根據(jù)自定義數(shù)據(jù)傳輸代碼的意義，設(shè)計(jì)可編程邏輯功能模塊，使得不同地址LED植物燈的紅、藍(lán)兩基色分別按照預(yù)定的亮度變化速率達(dá)到數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議所預(yù)設(shè)的光強(qiáng)二進(jìn)制值，并輸出相應(yīng)的PWM占空比，從而滿足植物按需補(bǔ)光的要求，并能根據(jù)要求返回植物補(bǔ)光燈具的狀態(tài)，以使其能提出更合適的控制方案。[0027]控制中心和LED補(bǔ)光模塊之間通過ZIGBEE方式進(jìn)行通信.控制器預(yù)存有若干補(bǔ)光模式，可以對(duì)接入的LED補(bǔ)光模塊進(jìn)行預(yù)存補(bǔ)光模式的任意組合.LED補(bǔ)光模塊內(nèi)部均包括溫度傳感器、紅藍(lán)亮度傳感器，可以方便地將檢測到的植物外界環(huán)境信息傳遞給控制器.控制器可以訪問燈頭內(nèi)部狀態(tài)參數(shù)，根據(jù)燈頭外括的溫度和照度由傳感器綜合調(diào)度接入燈頭的紅藍(lán)亮度信息等參數(shù)，以滿足植物在不同階段不同環(huán)境下的需光量。[0028]為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)對(duì)植物按需補(bǔ)光的要求，方便控制盒與智能驅(qū)動(dòng)器之間的數(shù)據(jù)傳輸，采用27位表示植物補(bǔ)光數(shù)據(jù)的傳輸代碼，其中，0-7位表示8位紅光亮度預(yù)置信號(hào)，8-15位表示8位藍(lán)光亮度預(yù)置信號(hào)，16-17位表示溫度預(yù)設(shè)信號(hào)，將8位溫度數(shù)字信號(hào)的輸出值劃分為4個(gè)等級(jí)；18位表示讀寫信號(hào)，該位為I時(shí)進(jìn)行讀操作，為O時(shí)進(jìn)行寫操作；19-26表示燈具地址，即每個(gè)控制盒可調(diào)控256盞LED植物燈。在實(shí)際應(yīng)用中，可依據(jù)植物在不同生長階段的光合作用的有效溫度范圍設(shè)置補(bǔ)光溫度值，在光補(bǔ)償點(diǎn)和飽和點(diǎn)之間選擇固定值作為紅藍(lán)光目標(biāo)光照度參數(shù)，相關(guān)傳輸協(xié)議的預(yù)設(shè)值可參考不同作物生理的相關(guān)研究成果進(jìn)行設(shè)置。
[0029]通信模塊，主要接收植物補(bǔ)光數(shù)據(jù)和發(fā)送LED植物燈的當(dāng)前狀態(tài)，還有接收室內(nèi)濕度數(shù)據(jù)和發(fā)送當(dāng)前室內(nèi)濕度進(jìn)而控制澆水模塊自動(dòng)澆水。
[0030]鑒于本發(fā)明植物燈內(nèi)部智能驅(qū)動(dòng)的功能要求和控制方法，將系統(tǒng)分為6個(gè)模塊:通信模塊(接收、發(fā)送模塊)、溫度處理模塊、紅藍(lán)光比較模塊、地址處理模塊、執(zhí)行模塊以及PWM產(chǎn)生模塊。系統(tǒng)的工作過程為:接收模塊接收控制盒的數(shù)據(jù)，傳遞給地址預(yù)處理模塊.預(yù)處理模塊首先根據(jù)地址信息判斷信號(hào)是否發(fā)給指定的LED補(bǔ)光燈，即判斷地址信號(hào)是否相符.若不符則終止操作，若符合則繼續(xù)判斷是進(jìn)行讀操作還是進(jìn)行寫操作.若是讀操作，程序則轉(zhuǎn)入發(fā)送模塊，將植物燈當(dāng)前狀態(tài)返回到用戶交互模塊；若是寫操作，程序則將亮度變化的級(jí)別信號(hào)傳遞給執(zhí)行模塊進(jìn)行處理.同時(shí)溫度處理模塊、紅藍(lán)二基色比較模塊分別將檢測到的數(shù)據(jù)信號(hào)與傳輸協(xié)議的預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較，將比較結(jié)果輸送到執(zhí)行模塊.執(zhí)行模塊根據(jù)亮度變化速率、紅藍(lán)二基色亮度值比較的結(jié)果、傳輸預(yù)設(shè)照度值等信息，得到對(duì)應(yīng)二基色的PWM控制信號(hào)，再由各自的PWM發(fā)送模塊產(chǎn)生不同占空比的PWM信號(hào)來控制LED補(bǔ)光燈，從而實(shí)現(xiàn)在外界條件不滿足預(yù)設(shè)值的情況下對(duì)植物按需補(bǔ)光的要求。
[0031]如圖3所示，太陽能模塊包括工作狀態(tài)顯示單元、光伏控制器、能量存儲(chǔ)單元、采樣電路、充放電電路、太陽能光伏板、直流負(fù)載和PWM(Pulse Width Modulation，簡稱脈寬調(diào)制)輸出端口，工作狀態(tài)顯示電路與光伏控制器連接，光伏控制器和充放電電路、采樣電路、工作狀態(tài)顯示單元、能量存儲(chǔ)單元、直流負(fù)載連接，充放電路連接于光伏電池板、能量儲(chǔ)存裝置、直流負(fù)載、PWM輸出端口相連，采樣電路連接于光伏電池板和能量儲(chǔ)存單元。
[0032]光伏控制器包括微處理器、紅外感應(yīng)系統(tǒng)、檢測電路、驅(qū)動(dòng)電路、顯示裝置、保護(hù)電路和電力場效應(yīng)管；所述的太陽能光伏板、能量存儲(chǔ)單元和LED補(bǔ)光燈通過檢測電路與微處理器相連，其中太陽能光伏板經(jīng)電力場效應(yīng)管與能量存儲(chǔ)單元相連，能量存儲(chǔ)單元經(jīng)紅外感應(yīng)系統(tǒng)與LED補(bǔ)光燈相連；所述的保護(hù)電路和指示電路與微處理器相連，所述的電力場效應(yīng)管通過驅(qū)動(dòng)電路與微處理器相連。儲(chǔ)存裝置是指蓄電池，光伏電池板將光能轉(zhuǎn)化為電能，經(jīng)采樣電路對(duì)蓄電池的端電壓和光伏電池板的端電壓采樣分析，判斷蓄電池是處在充滿狀態(tài)、欠壓狀態(tài)和過放狀態(tài)三種狀態(tài)中的哪一種狀態(tài)；當(dāng)蓄電池不是處在充滿狀態(tài)就開啟充電電路將轉(zhuǎn)化的電能存儲(chǔ)在蓄電池中，當(dāng)蓄電池處在臨界充滿狀態(tài)時(shí)，通過PWM端口輸出不同百分比的PWM，給蓄電池進(jìn)行涓涓細(xì)流的浮充充電，這樣做的目的就是對(duì)蓄電池的充電加以科學(xué)的管理，改善充電效果和保護(hù)蓄電池。工作狀態(tài)顯示裝置是指LCD液晶，檢測電路對(duì)光伏電池板，蓄電池和負(fù)載的工作情況進(jìn)行檢測，將檢測數(shù)據(jù)分析處理后送給指示電路，經(jīng)指示電路再處理后，在工作狀態(tài)顯示裝置中進(jìn)行顯示，給用戶及時(shí)的提供光伏電池板，蓄電池和負(fù)載的工作情況。自然界中的任何物體只要它的溫度高于熱力學(xué)溫度OK時(shí)，它就會(huì)向周圍的空間不間斷的輻射一種人眼難以看得見的紅外線，利用人體輻射的紅外線對(duì)照明燈進(jìn)行全自動(dòng)的開關(guān)控制，紅外傳感系統(tǒng)由繼電器開關(guān)控制電路、放大電路、延時(shí)電路、紅外傳感電路組成,紅外傳感電路與放大電路相連,放大電路與繼電器開關(guān)控制電路相連，繼電器開關(guān)控制電路與延時(shí)電路相連。微處理器是指單片機(jī)或DSP，電力場效應(yīng)管為MOSFET即金屬-氧化層-半導(dǎo)體-場效晶體管，簡稱金氧半場效晶體管，微處理器通過檢測電路對(duì)光伏電池和蓄電池的狀態(tài)進(jìn)行判斷，當(dāng)光伏電池的電壓高于蓄電池的電壓，蓄電池沒有處在充滿保護(hù)的狀態(tài)時(shí)，微處理器就發(fā)出信號(hào)驅(qū)動(dòng)電力場效應(yīng)管導(dǎo)通，接通光伏電池與蓄電池，光伏電池將光能轉(zhuǎn)化為電能并存儲(chǔ)在蓄電池中。蓄電池與紅外傳感系統(tǒng)相連，紅外傳感系統(tǒng)與照明燈相連，當(dāng)有人走近照明燈需要照明，紅外傳感電路中的紅外光敏元件檢測到人體發(fā)出的紅外線，將該信號(hào)轉(zhuǎn)化為能夠識(shí)別的電信號(hào)，經(jīng)放大電路的處理，送給繼電器開關(guān)控制電路作為控制信號(hào)點(diǎn)亮照明燈，延遲一會(huì)熄滅，此時(shí)紅外光敏元件將檢測不到人體發(fā)出的紅外線。照明燈與檢測電路相連，檢測電路與微處理器相連，當(dāng)微處理器檢測到負(fù)載過載、過流、短路異常時(shí)，保護(hù)電路開啟對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)，關(guān)閉輸出，等異常清除后恢復(fù)正常工作。顯示裝置是指液晶屏，通過液晶屏可以清楚的知道光伏電池的端電壓、蓄電池的端電壓和照明燈的工作狀態(tài)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于太陽能光伏發(fā)電的溫室自動(dòng)補(bǔ)光燒水系統(tǒng)，其特征在于:該系統(tǒng)包括遠(yuǎn)程控制中心、控制中心、太陽能模塊、LED補(bǔ)光模塊、澆水模塊和供電模塊，太陽能模塊、LED補(bǔ)光模塊分別和控制中心雙向連接，供電模塊連接控制中心、太陽能模塊、LED補(bǔ)光模塊和澆水模塊，澆水模塊與控制中心連接，控制中心通過無線傳輸連接遠(yuǎn)程控制中心。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫室自動(dòng)補(bǔ)光澆水系統(tǒng)，其特征在于:所述的LED補(bǔ)光模塊包括調(diào)光控制器、LED補(bǔ)光燈、光學(xué)透鏡、散熱器、溫度傳感器、紅光照度傳感器和藍(lán)光照度傳感器和通信單元，LED補(bǔ)光燈、溫度傳感器、紅光照度傳感器和藍(lán)光照度傳感器和通信單元連接到調(diào)光控制器上，LED補(bǔ)光燈和光學(xué)透鏡、散熱器連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的溫室自動(dòng)補(bǔ)光澆水系統(tǒng)，其特征在于:所述的LED補(bǔ)光燈包括紅基色LED補(bǔ)光燈和藍(lán)基色LED補(bǔ)光燈。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫室自動(dòng)補(bǔ)光澆水系統(tǒng)，其特征在于:所述的太陽能模塊包括光伏電池板、光伏控制器、充放電電路、采樣電路、工作狀態(tài)顯示單元、直流負(fù)載、能量存儲(chǔ)單元和PWM輸出端口，光伏控制器和充放電電路、采樣電路、工作狀態(tài)顯示單元、能量存儲(chǔ)單元、直流負(fù)載連接，充放電路連接于光伏電池板、能量儲(chǔ)存裝置、直流負(fù)載、PWM輸出端口，采樣電路連接于光伏電池板和能量儲(chǔ)存裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的溫室自動(dòng)補(bǔ)光澆水系統(tǒng)，其特征在于:所述的光伏控制器包括微處理器、紅外感應(yīng)系統(tǒng)、檢測電路、驅(qū)動(dòng)電路、顯示裝置、保護(hù)電路和電力場效應(yīng)管；所述的太陽能光伏板、能量存儲(chǔ)單元和LED補(bǔ)光燈通過檢測電路與微處理器相連，其中太陽能光伏板經(jīng)電力場效應(yīng)管與能量存儲(chǔ)單元相連，能量存儲(chǔ)單元經(jīng)紅外感應(yīng)系統(tǒng)與LED補(bǔ)光燈相連；所述的保護(hù)電路和指示電路與微處理器相連，所述的電力場效應(yīng)管通過驅(qū)動(dòng)電路與微處理器相。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的溫室自動(dòng)補(bǔ)光澆水系統(tǒng)，其特征在于:所述的紅外感應(yīng)系統(tǒng)包括繼電器開關(guān)控制電路、放大電路、延時(shí)電路和紅外傳感電路,紅外傳感電路與放大電路相連，放大電路與繼電器開關(guān)控制電路相連，繼電器開關(guān)控制電路與延時(shí)電路相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的溫室自動(dòng)補(bǔ)光澆水系統(tǒng)，其特征在于:所述的電力場效應(yīng)管是指 MOSFET。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫室自動(dòng)補(bǔ)光澆水系統(tǒng)，其特征在于:所述的控制中心包括通信單元、微處理單元、報(bào)警單元，通信單元連接微處理單元，微處理單元連接報(bào)警單元。
【文檔編號(hào)】A01G9/20GK103535218SQ201310486998
【公開日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2013年10月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月17日
【發(fā)明者】柏受軍, 慕孟麗 申請(qǐng)人:安徽工程大學(xué)