太陽能光伏電源日光溫溼大棚監控系統的製作方法

2023-12-03 02:57:26 1

專利名稱：太陽能光伏電源日光溫溼大棚監控系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及太陽能光伏電源日光溫溼大棚，特別是涉及太陽能光伏電源日光溫溼大棚監控系統。
背景技術：
目前，雖然我國日光溫溼已進入鞏固、完善、提高、再發展的較成熟階段，但是由於我國日光溫溼發展較晚，大多數是在參考借鑑國外技術的基礎上自行研發的，在設備配套能力、機械化和自動化控制程度及管理等方面的科技含量與技術水平還存在一定的差距， 難以最大限度地發揮日光溫溼的技術特點，也無法實現日光溫溼生產的經濟效益最大化。 隨著社會的進步和科學技術的發展，我國日光溫室的發展將向著節能化、專業化方向發展， 形成高科技、機械化、自動化、智能化、規模化、產業化的工廠型農業，為社會提供更加豐富的無汙染、安全、優質的綠色健康食品。在現有技術中，日光溫室用電普遍採用電網供電，而對於缺乏煤、電能源的偏遠地區，日光溫室的用電已成為最大問題；日光溫室的保溫被大多採用人工進行卷、放作業，雖然也有前置下推式和後置上拉式捲簾機專利，但是也存在很大的缺限與不足，前置下推式捲簾機缺點是在停電時，手動卷放保溫被非常困難，且捲簾重量比較輕，後置上拉式捲簾機缺陷是捲簾繩較多，且捲簾繩排列比較凌亂，安全性較差；日光溫溼加溫、通風、灌溉等過程的能耗大，造成運行成本偏高；環境調控水平相對落後，結構與設備比較簡陋，對光、溫、溼、 氣等的調控能力差，從而影響作物的品質與產量；日光溫溼防盜性差，也缺乏與我國北方相適應的日光溫溼優化監控軟體。

發明內容
本發明的目的在於針對現有技術中的缺陷和不足，開發了一種太陽能光伏電源日光溫溼大棚監控系統，並對監控網絡系統的多任務調度機制和數據通信的安全性作了較詳細的研究；實現了用戶對太陽能光伏電源日光溫溼大棚監控作業的集中管理和對各個太陽能光伏電源日光溫溼大棚分散控制，從而有效克服了背景技術所述存在的一系列問題。本發明解決其技術問題所採用的技術方案是所述的一種太陽能光伏電源日光溫溼大棚監控系統，包括有監控機(1)，監控機(1)通過現場總線與通訊模塊( 相連，通訊模塊⑵與PLC模塊(3)相連，捲簾機⑷與PLC模塊(3)相連，大棚圖像攝影儀(6)通過視頻採集卡(7)與監控機(1)相連，太陽能光伏電源系統(8)通過控制箱( 與監控機(1)、 捲簾機⑷相連，紅外線感應開關(9)、(10)與PLC模塊(3)相連，溫溼度傳感器(11)、加熱器(12)、通風機(13)、水泵(14)與PLC模塊(3)相連，LED燈(1 與太陽能光伏電源系統(8)相連。所述的監控機(1)為PC機或工控機。通訊模塊(2)型號為EM 277，通訊模塊(2) 為單個或多個，每個通訊模塊( 通過RS-485數據通訊線與一個PLC模塊C3)對應相連接，設置在控制箱(5)內。PLC模塊C3)型號為S7-200，PLC模塊( 為單個或多個，設置在控制箱(5)內。捲簾機(4)包括電動機(4-1)，電動機與第二級擺線針輪減速裝置 (4-2)相連，第二級擺線針輪減速裝置(4- 的動力輸出軸與第三級蝸輪蝸杆機構(4-3)相連，在第二級的蝸輪和第三級的蝸杆之間加有雙滑環牙嵌電磁離合器G-4)，第三級蝸輪蝸杆機構(4- 通過調節螺杆(4- 與主動軸(4-6)相連，主動軸(4-6)通過鋼絲繩(4-7) 與從動軸(4-8)相連，輔助開關(4-9)與第三級蝸輪蝸杆機構(4-3)相連。控制箱(5)由不鏽鋼板製成，包括斷路器(5-1)、交流接觸器(5-2)、中間繼電器(5-3)、電阻(5-4)、加熱器(5-5)、旋轉按鈕(5-6)、按鈕(5-7)、輔助開關(5-8)、接線端子(5_9)、手柄(5_10)、鑰匙 (5-11)。太陽能光伏電源系統⑶包括多晶矽太陽能電池組件(8-1)、鉛酸蓄電池(8-2)、並聯型充電控制器(8-3)、正弦波逆變器(8-4)，鉛酸蓄電池(8-2)、並聯型充電控制器(8-3)、 正弦波逆變器(8-4)分別安裝在太陽能光伏電源機箱(8-5)內。紅外線感應開關(9)、(10) 分別設置在日光溫溼大棚屋面一側的頂部和底部。溫溼度傳感器(11)為集溫度和溼度檢測為一體的數字式傳感器，設置在日光溫溼大棚的內牆壁上。加熱器(1 設置在日光溫溼大棚的內兩側牆壁上。通風機(1 設置在日光溫溼大棚的內兩側牆壁窗上。水泵(14)設置在日光溫溼大棚附近的水井裡，以供日光溫溼大棚用水，LED燈(1 設置在日光溫溼大棚內橫梁上，與太陽能發電系統⑶相連。本發明與背景技術相比，具有的有益效果是所述的太陽能光伏電源日光溫溼大棚監控系統，其改變了日光溫溼大棚傳統以來電網供電的模式，改用太陽能光伏電源供電； 捲簾機的電動機為整流子電動機，機械減速系統包括擺線針輪、蝸杆、蝸輪及輸出轉軸由電氣控制系統控制電動機，電動機首先通過擺線針輪傳遞給第二和第三級蝸輪蝸杆減速。在第二級的蝸輪和第三級的蝸杆之間加有雙滑環牙嵌電磁離合器，從而解決了由電機慣性引起的保溫被捲軸過位問題。第三級減速蝸杆端部裝手動搖柄進行手動操作，手動搖柄插入機構時，切斷電源，保證安全；監控機、溫溼度傳感器、加熱器、通風機、大棚圖像攝影儀等設備及監控軟體解決了日光溫溼對光、溫、溼、氣等的有效調控，也增加了日光溫溼的安全性， 使日光溫室向著節能化、專業化、高科化、機械化、自動化、智能化、規模化、產業化的工廠型農業發展。


圖1是本發明的系統硬體控制結構示意圖；圖2是本發明的自動捲簾機的結構示意圖；圖3是本發明的控制箱(5)的結構示意圖；圖4是本發明的太陽能光伏電源系統(8)原理圖。
具體實施例方式結合附圖所示之最佳實施例作進一步詳述實施例1，見圖1、2、3、4，所述的太陽能光伏電源日光溫溼大棚，特別是涉及太陽能光伏電源日光溫溼大棚監控系統。包括有監控機(1)，監控機(1)通過現場總線與通訊模塊⑵相連，通訊模塊⑵與PLC模塊(3)相連，自動捲簾機⑷與PLC模塊(3)相連， 大棚圖像攝影儀(6)通過視頻採集卡(7)與監控機(1)相連，太陽能發電系統(8)通過控制箱(5)與監控機(1)、自動捲簾機(4)相連，紅外線感應開關(9)、(10)與PLC模塊(3)相連，溫度傳感器(11)、加熱器(12)、通風機(13)、水泵(14)與PLC模塊(3)相連，LED燈 (15)與太陽能發電系統⑶相連。所述監控機⑴為PC機或工控機；通訊模塊(2)型號為EM 277，通訊模塊⑵為單個或多個，每個通訊模塊(2)通過RS-485數據通訊線與一個PLC模塊( 對應相連接， 設置在控制箱(5)內，PLC模塊C3)型號為S7-200，PLC模塊( 為單個或多個，設置在控制箱(5)內；自動捲簾機(4)包括電動機G-1)，電動機與第二級擺線針輪減速裝置 (4-2)相連，第二級擺線針輪減速裝置(4- 的動力輸出軸與第三級蝸輪蝸杆機構(4-3)相連，在第二級的蝸輪和第三級的蝸杆之間加有雙滑環牙嵌電磁離合器G-4)，第三級蝸輪蝸杆機構(4- 通過調節螺杆(4- 與主動軸(4-6)相連，主動軸(4-6)通過綱絲繩(4-7) 與從動軸(4-8)相連，輔助開關(4-9)與第三級蝸輪蝸杆機構(4- 相連；控制箱(5)由不鏽鋼板製成，包括斷路器(5-1)、交流接觸器(5-2)、中間繼電器(5-3)、電阻(5-4)、加熱器(5-5)、旋轉按鈕(5-6)、按鈕(5-7)、輔助開關(5-8)、接線端子(5_9)、手柄(5_10)、鑰匙 (5-11)；太陽能光伏電源系統⑶包括多晶矽太陽能電池組件(8-1)、鉛酸蓄電池(8-2)、並聯型充電控制器(8-3)、正弦波逆變器(8-4)，鉛酸蓄電池(8-2)、並聯型充電控制器(8-3)、 正弦波逆變器(8-4)分別安裝在太陽能光伏電源機箱(8-5)內；紅外線感應開關(9)、(10) 分別設置在日光溫溼大棚屋面一側的頂部和底部；溫溼度傳感器(11)為集溫度和溼度檢測為一體的數字式傳感器，設置在日光溫溼大棚的內牆壁上；加熱器(1 設置在日光溫溼大棚的內兩側牆壁上；通風機(13)設置在日光溫溼大棚的內兩側牆壁窗上；水泵(14)設置在日光溫溼大棚附近的水井裡，以供日光溫溼大棚用水；LED燈(1 為白色直流燈具，設置在日光溼溫大棚內橫梁上，與太陽能光伏電源系統⑶相連，以供日光溫溼大棚內部照明用。所述的太陽能光伏電源日光溫溼大棚監控系統，在實施時，太陽能光伏電源系統提供給日光溫溼大棚所有用電，包括監控機電源、棚內照明、棚內加熱與通風、大棚灌溉、保溫被的卷放作業、控制箱操作等用電。一臺監控機可以監控32個日光溼溼大棚，日光溫溼大棚的保溫被靠捲簾機白天捲起，晚上放下，如果太陽能光伏電源系統無法正常為大棚提供電源，或控制箱出現異常情況，則大棚的保溼被通過手柄人工操作進行卷、放作業。棚內的溫溼度由溫溼度傳感器來檢測，然後傳給PLC，再由PLC上傳給監控機，根據棚內的溫溼度由PLC自動控制通風機或加熱器。太陽能光伏電源日光溫溼大棚監控系統是基於日光溫溼整個操作過程開發的一個系統，其每個日光溫溼大棚的各種信息，如捲簾機的位置、日光溫溼內部溫溼度狀態、作業大棚號獲取、日光溫溼大棚頂部及周邊狀態、捲簾機到位狀態等信息，都可以在監控機中明確的位置上表示出來。上位機監控系統通過對要操作的大棚號、相應大棚的捲簾機位置、相關作業申請指令及棚頂圖像採集的信息，確認判斷是否滿足操作條件，如果現場作業情況滿足操作條件時，上位機監控系統發出相關作業指令，PLC控制捲簾機對保溫被進行卷放作業和其他作業。
權利要求
1.太陽能光伏電源日光溫溼大棚監控系統，其特徵在於所述太陽能光伏電源日光溫溼大棚監控系統包括監控機(1)、通訊模塊O)、PLC模塊(3)、捲簾機0)、控制箱(5)、大棚圖像攝影儀(6)、視頻採集卡(7)、太陽能光伏電源系統(8)、紅外線感應開關(9)、(10)， 監控機⑴通過現場總線與通訊模塊⑵相連，通訊模塊⑵與PLC模塊(3)相連，捲簾機 (4)與PLC模塊(3)相連，大棚圖像攝影儀(6)通過視頻採集卡(7)與監控機⑴相連，太陽能光伏電源系統⑶與控制箱(5)、監控機(1)、捲簾機⑷相連，紅外線感應開關(9)、 (10)與PLC模塊(3)相連，溫溼度傳感器(11)、加熱器(12)、通風機(13)、水泵(14)設置於日光溫溼大棚內，與PLC模塊C3)相連，LED燈(1 設置在日光溫溼大棚內部與太陽能發電系統⑶相連。
2.根據權利要求1所述太陽能光伏電源日光溫溼大棚監控系統，其特徵是所述的監控機⑴為PC機或工控機。
3.根據權利要求1所述的太陽能光伏電源日光溫溼大棚監控系統，其特徵是所述的通訊模塊(2)型號為EM 277，通訊模塊(2)為單個或多個，每個通訊模塊(2)通過RS-485 數據通訊線與一個PLC模塊C3)對應相連接，設置在控制箱(5)內。
4.根據權利要求1所述的太陽能光伏電源日光溫溼大棚監控系統，其特徵是所述的 PLC模塊C3)型號為S7-200，PLC模塊( 為單個或多個，設置在控制箱(5)內。
5.根據權利要求1所述的太陽能光伏電源日光溫溼大棚監控系統，其特徵是所述的捲簾機(4)包括電動機G-1)，電動機與第二級擺線針輪減速裝置(4- 相連，第二級擺線針輪減速裝置G-2)的動力輸出軸與第三級蝸輪蝸杆機構(4- 相連，在第二級的蝸輪和第三級的蝸杆之間加有雙滑環牙嵌電磁離合器G-4)，第三級蝸輪蝸杆機構(4-3) 通過調節螺杆(4- 與主動軸(4-6)相連，主動軸(4-6)通過綱絲繩(4-7)與從動軸(4_8) 相連，輔助開關(4-9)與第三級蝸輪蝸杆機構(4-3)相連。
6.根據權利要求1所述的太陽能光伏電源日光溫溼大棚監控系統，其特徵是所述的控制箱(5)由不鏽鋼板製成，包括斷路器(5-1)、交流接觸器(5-2)、中間繼電器(5-3)、電阻(5-4)、加熱器(5-5)、旋轉按鈕(5-6)、按鈕(5-7)、輔助開關(5-8)、接線端子(5-9)、手柄(5-10)、鑰匙(5-11)。
7.根據權利要求1所述的太陽能光伏電源日光溫溼大棚監控系統，其特徵是所述的太陽能光伏電源系統⑶包括多晶矽太陽能電池組件(8-1)、鉛酸蓄電池(8-2)、並聯型充電控制器(8-3)、正弦波逆變器(8-4)，鉛酸蓄電池(8-2)、並聯型充電控制器(8-3)、正弦波逆變器(8-4)分別安裝在太陽能光伏電源機箱(8-5)內。
8.根據權利要求1所述的太陽能光伏電源日光溫溼大棚監控系統，其特徵是紅外線感應開關(9)、(10)分別設置在日光溫溼大棚屋面一側的頂部和底部。
9.根據權利要求1所述的太陽能光伏電源日光溫溼大棚監控系統，其特徵是溫溼度傳感器(11)是集溫度和溼度檢測為一體的數字式傳感器，設置在日光溫溼大棚的內牆壁上。
10.根據權利要求1所述的太陽能光伏電源日光溫溼大棚監控系統，其特徵是加熱器 (12)、通風機(13)、LED燈(15)設置在日光溫溼大棚的內兩側牆壁上。
全文摘要
本發明涉及太陽能光伏電源日光溫溼大棚，特別是涉及太陽能光伏電源日光溫溼大棚監控系統。包括有監控機(1)，監控機(1)通過現場總線與通訊模塊(2)相連，通訊模塊(2)與PLC模塊(3)相連，捲簾機(4)與PLC模塊(3)相連，大棚圖像攝影儀(6)通過視頻採集卡(7)與監控機(1)相連，太陽能光伏電源系統(8)通過控制箱(5)與監控機(1)、捲簾機(4)相連，紅外線感應開關(9)、(10)與PLC模塊(3)相連，溫溼度傳感器(11)、加熱器(12)、通風機(13)、水泵(14)與PLC模塊(3)相連，LED燈(15)與太陽能光伏電源系統(8)相連，該系統具有節能環保、自動監控、工作效率高、安全、可靠等技術特點。
文檔編號G05D27/02GK102498983SQ20111029128
公開日2012年6月20日 申請日期2011年9月21日 優先權日2011年9月21日
發明者李德倉 申請人:李德倉