一種大棚內多控式排風裝置及排風方法與流程
2024-04-05 05:20:05
本發明涉及農業領域，尤其涉及一種大棚內多控式排風裝置及排風方法。
背景技術：
溫室大棚內空間狹小，搭棚地比較避風，再加上農藥的使用和肥料的作用，致使溫室大棚內二氧化碳含量不斷降低，越來越多地聚積起有害氣體，造成棚內農作物病害的發生，給溫室大棚內作物的生長發育帶來不利的影響，所以，當溫室大棚內的空氣成分含量達不到棚內作物的生長需求時，必須進行通風處理，排除棚內的汙濁空氣，同時，將棚外的新鮮空氣置換進來。
對於大多數農戶來，他們仍然使用傳統的方法來排風，即需要排風的時候，把大棚底部的塑料薄膜掀開；即便是有的使用了排風機，也需要人為的去單獨控制每一個排風機的打開和關閉，而且具體通風量和通風時間沒法把控，只是根據農戶自己的種植經驗去操作。這種粗獷式種植，不僅浪費勞力，而且不能很好的控制作物的生長。
技術實現要素：
為了克服現有技術中的問題，本發明提出了一種大棚內多控式排風裝置，包括電源、中央處理單元CPU、身份驗證模塊、無線數據傳輸模塊、電源轉化模塊、繼電器控制模塊、交流接觸器控制模塊和排風機，其特徵在於：
所述電源連接至所述電源轉化模塊；
所述電源轉化模塊分別與所述無線數據傳輸模塊、身份驗證模塊、中央處理單元CPU和繼電器控制模塊相連；
所述中央控制單元CPU接收來自所述身份驗證模塊和所述無線數據傳輸模塊的數據，並根據接收的數據控制所述繼電器控制模塊；
所述繼電器控制模塊控制所述交流接觸器控制模塊；
所述交流接觸器控制模塊控制所述排風機。
優選地，所述交流接觸器控制模塊控制一個或多個所述排風機。
一種採用所述裝置的大棚內多控式排風方法，包括：
步驟101、設定大棚內部氣體參數數值的上限閾值和下限閾值；
步驟103、檢測大棚內氣體參數；
步驟105、將步驟103得到的氣體參數數值與上下限閾值相比較，根據比較結果控制排風裝置。
優選地，其中步驟101中所述氣體參數數值的上下限閾值為根據科學實驗獲取的植被生長所需參數的數值。
優選地，其中步驟101中所述氣體參數包括氧氣濃度、二氧化碳濃度、空氣溼度、空氣溫度或有害氣體濃度中的一種或多種。
優選地，其中所述步驟105包括：
當所述氣體參數數值超出所述上限閾值或者下限閾值時，自動啟動一個或多個排風裝置；或
當所述氣體參數數值超出所述上限閾值或者下限閾值時，發出報警，本地或遠程控制啟動一個或多個排風裝置。
優選地，其中所述步驟105還包括：
步驟1051、當啟動一個或多個排風裝置後，監測相應的氣體參數數值；
步驟1053、將所述氣體參數數值與第三閾值進行比較；
步驟1055、根據比較結果，自動控制一個或多個排風裝置。
優選地，其中所述第三閾值為設定的該氣體參數數值的上限閾值與下限閾值之和的一半。
優選地，其中所述步驟1055還包括：
在由於所述氣體參數數值超過上限閾值啟動一個或多個排風裝置的情況下，當啟動一個或多個排風裝置後，當檢測得到的所述氣體參數數值低於第三閾值時，停止所述一個或多個排風裝置，返回步驟103，當檢測得到的所述氣體參數數值不低於第三閾值時，返回步驟1051，繼續監測氣體參數數值；或
在由於所述氣體參數數值低於下限閾值啟動一個或多個排風裝置的情況下，當啟動一個或多個排風裝置後，檢測得到的所述氣體參數數值高於第三閾值時，則停止所述一個或多個排風裝置，返回步驟103，當檢測得到的所述氣體參數數值不高於第三閾值時，返回步驟1051，繼續監測氣體參數數值。
優選地，其中步驟105還包括：用戶本地或遠程停止所述一個或多個排風裝置中的任意一個或多個，無需參考所述閾值。
本發明解決了以下技術問題：
(1)自動分析排風時間節點：通過配套設備檢測到的空氣溫溼度來自動控制棚內排風的時間點；(2)自動控制排風量：科學合理的控制排風時長，自動打開或關閉排風機，讓農作物更有利的生長，增加農作物產量；(3)遠程遙控控制智能排風設備與現場手動開啟或關閉排風機相配合，省時省力，控制更智能；(4)同時控制多臺排風機工作：不論棚的大小和棚內排風機數量的多少，一臺智能排風機控制器就能控制所有的棚內的排風機，節約更多的成本。
由此，本發明實現了可以遠程遙控指揮，農戶可以不在大棚內就能操控排風機排風，科學合理的控制排風時長，如果設置為智能排風模式，設備會根據檢測到的棚內溫溼度，自動控制排風機的打開關閉，實現精準排風，解放農戶的勞動力；同時，控制器能夠一帶多工作，即一臺排風機控制器能夠帶動多臺排風機工作，節約了更多的成本。
附圖說明
通過閱讀下文優選實施方式的詳細描述，各種其他的優點和益處對於本領域普通技術人員將變得清楚明了。附圖僅用於示出優選實施方式的目的，而並不認為是對本發明的限制。而且在整個附圖中，用相同的參考符號表示相同的部件。在附圖中：
附圖1示出了根據本發明實施方式的一種大棚內多控式排風裝置的原理圖。
附圖2示出了根據本發明實施方式的一種大棚內多控式排風方法的流程圖。
具體實施方式
下面將參照附圖更詳細地描述本公開的示例性實施方式。雖然附圖中顯示了本公開的示例性實施方式，然而應當理解，可以以各種形式實現本公開而不應被這裡闡述的實施方式所限制。相反，提供這些實施方式是為了能夠更透徹地理解本公開，並且能夠將本公開的範圍完整的傳達給本領域的技術人員。
如圖1所示，根據本發明的實施方式，提出一種大棚內多控式排風裝置，包括電源、電源轉化模塊、無線數據傳輸模塊、身份驗證模塊、中央控制單元CPU、繼電器控制模塊、交流接觸器控制模塊、排風機。其中，所述電源連接至所述電源轉化模塊；所述電源轉化模塊分別與所述無線數據傳輸模塊、身份驗證模塊、中央處理單元CPU和繼電器控制模塊相連；所述中央控制單元CPU接收來自所述身份驗證模塊和所述無線數據傳輸模塊的數據，並根據接收的數據控制所述繼電器控制模塊；所述繼電器控制模塊控制所述交流接觸器控制模塊；所述交流接觸器控制模塊控制所述排風機；所述身份驗證模塊中使用區塊鏈技術進行防偽。
優選地，電源模塊依次包括空氣開關，漏電保護器、軟啟動控制器、強電轉弱電模塊；380V強電通過開關電源和漏電保護器後，經過軟啟動控制器把電輸送到設備上。軟啟動控制器可以通過控制自身的導通角，緩慢增加流過的電流，抑制過大的啟動電流。
優選地，無線數據傳輸模塊包括2G和ZigBee模塊，其中，ZigBee模塊主要工作在2.4GHz頻段，模塊功耗低，支持多級休眠和喚醒，深度休眠功耗小於0.5ua；2G模塊採用SIM800A GPRS模塊，通過AT指令集，實現了簡訊控制，同時也可以通過手機上網走流量來遙控控制；並且可以進行設備位置定位，當設備位置移動(丟失情況下)時可以進行簡訊報警。無線數據傳輸模塊還包括無線收發電路，電源電路，jtag電路，串口轉換電路。優選地，無線收發電路通過天線把變化的電流產生出的電磁波發送到遠方，實現和主機的無線通信，同時可以對程序進行遠程升級；優選地，電源電路是低電壓供電，和上位機共用一個電源電路，簡化了設計；串口轉換電路可實現ZigBee模塊和中央處理單元CPU中主晶片的通信；身份驗證模塊採用全球唯一的IEEE標號，進行身份識別，具有兩個作用：一個是反抄襲功能，所有的設備都有唯一的標號，一機一碼，只有IEEE匹配了主晶片的ID號，設備才能正常工作；另外，身份識別碼內包含了眾多廠家的通信協議編碼，能夠把其他廠家的產品融入這個控制器中，配合使用。其使用區塊鏈技術進行防偽。
優選地，繼電器控制模塊可以控制多個繼電器，能滿足現在所有大棚裡強電設備同時控制。同時本身含有延時控制，防止三態(正傳，翻轉，停止)電機在正轉完突然反轉導致電流急劇上升對設備造成損壞；同時，繼電器控制模塊可以兩種方式交互控制，即手動和遙控，並且他們的狀態一致，避免了因為狀態不一致的情況下造成設備的損壞。
優選地，在交流接觸器控制模塊中，交流接觸器為可拼接式，一個交流接觸器控制模塊可以外接多達6個排風機設備，根據需要實現不同數量的連接，靈活操作。所述交流接觸器最大可以達到40A，可帶負載大。對於功率較小的排風機，一個交流接觸器可以同時帶動3-5個排風電機。
優選地，中央處理單元CPU中主晶片內包括自動控制算法，具體包含了多種情況下的排風算法，根據不同的地區，不同的農作物，不同的時間段，不同的棚內溫溼度等進行不同的自動比對調節，大大的降低了人工的勞動成本。
如圖2所示，根據本發明的實施方式，提出一種大棚內多控式排風方法，其包括：
步驟101、設定大棚內部氣體參數數值的上限閾值和下限閾值；
步驟103、檢測大棚內氣體參數；
步驟105、將步驟103得到的氣體參數數值與上下限閾值相比較，根據比較結果控制排風裝置。
其中，步驟101中所述氣體參數數值的上下限閾值為根據科學實驗獲取的植被生長所需參數的數值。
在不同的生長環境下，對不同植物的生長的影響是不同的。然而，每種植物對環境的要求都存在一個最佳生長參數，當然也存在導致其生長明顯減緩或者病蟲害多發，或者更適於害蟲生長的環境，這些參數的上下限的閾值是根據長期實驗或長期種植植物獲取的重要經驗，當所述氣體參數數值高於上限閾值或低於下限閾值時，所述植被生長減緩或易產生病蟲害。
其中，步驟101中所述氣體參數包括氧氣濃度、二氧化碳濃度、空氣溼度、空氣溫度或有害氣體濃度中的一種或多種。
根據本發明的方法，通過引入大棚外空氣，使得大棚內的該參數數值下降或上升，從而有利於植被生長的參數。
大棚中除了對植物生長產生影響的各項參數之外，也會產生對人體有害的氣體，當這些氣體達到一定濃度之後，會對耕作的人員產生不利影響。而為了保障工作人員的身體健康，有必要在此類氣體濃度升高後，馬上啟動排風裝置，對其進行稀釋。
其中，所述步驟105包括：
當所述氣體參數數值超出所述上限閾值或者下限閾值時，自動啟動一個或多個排風裝置；或
當所述氣體參數數值超出所述上限閾值或者下限閾值時，發出報警，本地或遠程控制啟動一個或多個排風裝置。
在大棚內會布置多個排風裝置，而往往出於不同的目的，用戶可能不需要在同一時間啟動所有的多個排風裝置。根據這一方式，用戶可以在氣體參數達到上限閾值或者下限閾值時，啟動所有的多個排風裝置中的一個或多個。
啟動的方式，可以事先設定、自動啟動。也可以發出聲光報警，用戶在大棚內的控制設備上一次或多次啟動所有或不同的排風設備，這些可以根據用戶需要，在控制設備上預先設定。還可以將警報發送給用戶的手機或其他移動終端，用戶通過手機或移動終端，經由2G、3G、4G、WIFI以及可使用的移動互聯方式對一個或多個排風裝置進行控制。其可以通過手機或移動終端選擇一個或多個排風裝置同時或者分別啟動。
其中，所述步驟105還包括：
步驟1051、當啟動一個或多個排風裝置後，監測相應的氣體參數數值；
步驟1053、將所述氣體參數數值與第三閾值進行比較；
步驟1055、根據比較結果，自動控制一個或多個排風裝置。
其中，所述第三閾值為設定的該氣體參數數值的上限閾值與下限閾值之和的一半，也可以採用其他任何合適的方式。優選地，一旦數值恢復正常，則停止排風。
其中，所述步驟1055還包括：
在由於所述氣體參數數值超過上限閾值啟動一個或多個排風裝置的情況下，當啟動一個或多個排風裝置後，當檢測得到的所述氣體參數數值低於第三閾值時，停止所述一個或多個排風裝置，返回步驟103，當檢測得到的所述氣體參數數值不低於第三閾值時，返回步驟1051，繼續監測氣體參數數值；或
在由於所述氣體參數數值低於下限閾值啟動一個或多個排風裝置的情況下，當啟動一個或多個排風裝置後，檢測得到的所述氣體參數數值高於第三閾值時，則停止所述一個或多個排風裝置，返回步驟103，當檢測得到的所述氣體參數數值不高於第三閾值時，返回步驟1051，繼續監測氣體參數數值。
其中，步驟105還包括：用戶本地或遠程啟動或者停止所述一個或多個排風裝置中的任意一個或多個，無需參考所述閾值。
用戶可以通過本地的控制設備直接停止其希望停止的排風裝置。排風裝置的控制設置在設備安裝時就已設定，並且可以根據需要隨時更改。
遠程和本地控制的優先級以時間最近的控制命令為主，兩者之間並沒有以哪個為主的。優選地，對於整個系統來說，本地的電源開關可以對所有的設備關閉電源，從而達到一次性控制。
以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應以所述權利要求的保護範圍為準。