马铃薯储藏室的环境控制系统的制作方法

本发明涉及马铃薯储藏领域，具体而言，涉及马铃薯储藏室的环境控制系统。

背景技术：

马铃薯储藏是马铃薯生产运营过程中的一个重要的，不可缺少的环节。马铃薯被国家认定为即水稻、小麦、玉米之后的第四大粮食作物，近年来马铃薯深加工又不断提高和扩展，再加上对国外的出口量也越来越大，马铃薯的种植面积不断的扩大，马铃薯需求量也不断的增加。

在马铃薯产业的发展中，主要的环节有种植、运输、储藏等，大部分技术人员关心的重点通常在于如何提高产量，也就是在种植方面，如何提高单位面积产出马铃薯的数量。但经过实际调查，由于储藏环境不够理想，导致有相当一部分马铃薯在储藏阶段腐坏。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供马铃薯储藏室的环境控制系统，以提高马铃薯储藏的环境的稳定性。

第一方面，本发明实施例提供了一种马铃薯储藏室的环境控制系统，包括：设置在马铃薯储藏室内部的温度检测模块、湿度检测模块和二氧化碳检测模块，以及LCD显示器、报警模块；LCD显示器分别与温度检测模块、湿度检测模块和二氧化碳检测模块电连接；报警模块分别与温度检测模块、湿度检测模块和二氧化碳检测模块电连接；

LCD显示器，用于依据温度检测模块、湿度检测模块和二氧化碳检测模块采集到的环境信号进行显示；

报警模块，用于当温度检测模块、湿度检测模块和二氧化碳检测模块采集到的环境信号中的任意一个环境信号不符合标准阈值时，进行报警。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，标准阈值的范围如下：湿度标准阈值为85％～95％；温度标准阈值为1～5℃；二氧化碳标准阈值为0～1000ppm。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，报警模块进一步用于当温度检测模块、湿度检测模块和二氧化碳检测模块采集到的环境信号中的任意一个环境信号不符合标准阈值时，采用声音报警的方式进行报警。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，还包括加湿器和除湿器；加湿器和除湿器均与湿度检测模块电连接；

加湿器，用于当湿度检测模块检测得到的环境信号低于预设湿度标准阈值时，工作；

除湿器，用于当湿度检测模块检测得到的环境信号高于预设湿度标准阈值时工作。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，还包括加热器和制冷器；加热器和制冷器均与温度检测模块电连接，

加热器，用于当温度检测模块检测得到的环境信号低于预设温度标准阈值时工作；

制冷器，用于当温度检测模块检测得到的环境信号高于预设温度标准阈值时工作。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，还包括与二氧化碳检测模块连接的抽风机；

抽风机，用于当二氧化碳检测模块检测得到的环境信号高于二氧化碳标准阈值时工作，以马铃薯储藏室内部空气和外部空气进行交换。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，还包括控制开关，控制开关分别与加湿器、除湿器、加热器、制冷器和抽风机连接，用于生成第一工作信号，以驱动加湿器、除湿器、加热器、制冷器和抽风机中指定的一个工作或停止。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，还包括：计时器，计时器分别与温度检测模块、湿度检测模块和二氧化碳检测模块连接，用于每隔预定的时间生成第二工作信号，以驱动温度检测模块、湿度检测模块和二氧化碳检测模块中指定的一个工作。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，还包括：设置在马铃薯储藏室内部的无线摄像机、主控制器和GPRS模块；

所述主控制器分别与无线摄像机、GPRS模块、LCD显示器、报警模块、温度检测模块、湿度检测模块和二氧化碳检测模块电连接；

所述GPRS模块用于将所述温度检测模块、湿度检测模块和二氧化碳检测模块检测到的环境信号向指定的手机终端发送，以及将所述无线摄像机所获取到的图像信号向指定的视频终端发送。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第九种可能的实施方式，其中，还包括：网络服务器和与网络服务器信号连接的发送模块；

发送模块设置在马铃薯储藏室的外表面，用于将温度检测模块、湿度检测模块和二氧化碳检测模块检测到的环境信号向网络服务器发送。

本发明实施例提供的马铃薯储藏室的环境控制系统，采用设置自动监控设备的方式，与现有技术中的采用粗犷的方式来储藏马铃薯，导致马铃薯环境持续变差，最终使得储存在其内部的马铃薯出现腐坏的情况相比，其通过在马铃薯储藏室内部设置了不同的环境检测模块(包括温度检测模块、湿度检测模块和二氧化碳检测模块)，并且设置了LCD显示器和报警模块，其中LCD显示器分别与温度检测模块、湿度检测模块和二氧化碳检测模块电连接；报警模块分别与温度检测模块、湿度检测模块和二氧化碳检测模块电连接，以采用自动显示和自动报警的方式来提示用户应当对储藏室内部的环境进行调整，改善了马铃薯储存环境，一定程度上降低了马铃薯出现腐坏的概率。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明实施例所提供的一种马铃薯储藏室的环境控制系统的储藏室设备基本结构图；

图2示出了本发明实施例所提供的一种马铃薯储藏室的环境控制系统的网络架构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

针对传统技术中，马铃薯储藏环境的不合理情况，本申请提供了一种马铃薯储藏室的环境控制系统。该系统包括两个部分，分别是储藏室设备部分和网络服务器部分(也可以称为远程监控端部分)，下面分别对这两个部分进行介绍。

如图1所示，储藏室设备部分主要是设置在马铃薯储藏室内部或周围的，该部分包括：设置在马铃薯储藏室内部的温度检测模块101、湿度检测模块102和二氧化碳检测模块103，以及LCD显示器104、报警模块106；LCD显示器104分别与温度检测模块101、湿度检测模块102和二氧化碳检测模块103电连接；报警模块106分别与温度检测模块101、湿度检测模块102和二氧化碳检测模块103电连接；

LCD显示器104，用于依据温度检测模块101、湿度检测模块102和二氧化碳检测模块103采集到的环境信号进行显示；

报警模块106，用于当温度检测模块101、湿度检测模块102和二氧化碳检测模块103采集到的环境信号中的任意一个环境信号不符合标准阈值时，进行报警。其中，实际使用的时候，温度检测模块101、湿度检测模块102和二氧化碳检测模块103均是通过主控制器107与报警模块106连接的，以及温度检测模块101、湿度检测模块102和二氧化碳检测模块103均是通过主控制器107与LCD显示器104连接的。

进而，采用LCD显示器104自动显示数值的方式来告知用当前储藏室的状态，以及采用报警模块106来及时提示用户，当前马铃薯储藏室的环境处于较差的程度。

具体的，考虑到马铃薯的性质特殊，因此下面给出了较为合理的储藏环境参数，分别是湿度正常值：85％～95％，测量范围0～100％；温度正常值：1～5℃，测量范围-30～50℃，分辨率小于1℃；CO2正常值：0～1000ppm，测量范围0～5000ppm。也就是当温度检测模块101检测到的温度信号所对应的温度值不在1～5℃时，报警模块106应当进行报警；当湿度检测模块102检测到的湿度信号所对应的湿度值不在85％～95％时，报警模块106应当进行报警；当二氧化碳检测模块103检测到的二氧化碳信号所对应的二氧化碳浓度值不在0～1000ppm时，报警模块106应当进行报警。

使用时，LCD显示器104可以设置在马铃薯储藏室的内部墙壁上，也可以设置在距离马铃薯储藏室较近的监控室中。报警模块106的具体实现方式有多种，如使用声音报警器、灯光报警器，或者是这二者的结合。

除了采用报警的方式来提示用户，还可以通过更为自动化的方式进行控制，以进一步提高马铃薯储藏室内部环境的合理程度。具体而言，可以通过设置环境调控设备，通过自动调控的方式来实现环境的自动调节。具体而言，环境调控设备包括加湿器、除湿器、加热器、制冷器、抽风机。其中，加湿器，用于当湿度检测模块102检测得到的环境信号低于预设湿度标准阈值时工作；

除湿器，用于当湿度检测模块102检测得到的环境信号高于预设湿度标准阈值时工作。

加热器，用于当温度检测模块101检测得到的环境信号低于预设温度标准阈值时工作；

制冷器，用于当温度检测模块101检测得到的环境信号高于预设温度标准阈值时工作。

抽风机，用于当二氧化碳检测模块103检测得到的环境信号高于二氧化碳标准阈值时工作，以将马铃薯储藏室内的空气向外界吹出，或者将外界的空气吹入马铃薯储藏室内，进而使马铃薯储藏室内部空气和外部空气进行交换。

除了上述自动控制的方式，还可以通过用户手动控制的方式来实现设备的开关。具体而言，储藏室设备部分还包括控制开关，控制开关分别与加湿器、除湿器、加热器、制冷器和抽风机连接，用于生成第一工作信号，以驱动加湿器、除湿器、加热器、制冷器和抽风机中指定的一个工作或停止。此处所致的第一工作信号可以是指启动信号或者是停止信号。

进一步，各个检测模块并不需要实时的对环境进行检测，而是可以间隔一定的时间进行一次采集。也就是储藏室设备部分还包括计时器，计时器分别与温度检测模块101、湿度检测模块102和二氧化碳检测模块103连接，用于每隔预定的时间生成第二工作信号，以驱动温度检测模块101、湿度检测模块102和二氧化碳检测模块103中指定的一个工作。更具体的，计时器可以每隔4个小时产生一次第二工作信号，并将第二工作信号分别发送给温度检测模块101、湿度检测模块102和二氧化碳检测模块103，以使这三个模块同时采集一次环境数据。也就是每天采集4次环境数据。并且，可以将采集到的数据通过GPRS模块105(一种GPRS发送器)传送到监控室，以使用户可以在远处了解到储藏室内部的状态，或者是将采集到的环境数据直接发送到用户的手机中，以使用户可以通过手机随时随地的了解到储藏室的环境状态，又或者可以将无线摄像机所获取到的图像信号向视频终端发送，此处所说的视频终端可以是手机，也可以是独立于手机的显示器。

在将采集到的数据发送到监控室、手机的同时，还应当将采集到的数据保存在本地。也就是储藏室设备部分还包括存储器，用于将温度检测模块101、湿度检测模块102和二氧化碳检测模块103所采集到的信号进行存储，并且每隔6个月的时间清除一次数据。

同时，除了进行环境数据的检测，还可以通过摄像机来对储藏室内部的画面进行监视，也就是储藏室设备部分还包括：设置在马铃薯储藏室内部的无线摄像机，以及与无线摄像机信号连接的视频显示器，用于将摄像机获取到的图像信号进行显示。视频显示器通常是存在于用户的监控室内的。

储藏室设备部分由ZigBee传感器数据采集装置(内有温度检测模块101、湿度检测模块102和二氧化碳检测模块103)、GPRS远程通信装置、智能监控及上位机及数据处理系统组成。ZigBee传感器数据采集装置(包括温度检测模块101、湿度检测模块102和二氧化碳检测模块103)能够对储藏室环境的温、湿度和CO2数据采集，采用ZigBee无线传感器技术设计的传感器具有可移动性，便于根据窖内空余位置安装设备。数据采集装置的数据处理采用STC单片机作为主控制器107，通过温湿度传感器和CO2传感器实时采集环境因子数据，并比对是否超出控制参数范围。数据采集装置的系统还在可以通过GPRS模块105发送采集到的信号的平均数值至电脑服务器终端，同时主控器还将采样数据记录在本地存储设备SD卡中。在数据采集终端系统可以通过键盘108输入调节调控范围(标准阈值的范围)，受控的外部设备(加湿器、除湿器、加热器、制冷器和抽风机)的IP和对端口号进行设置和调整时间等。如果环境变量超过正常值，则启动外设调控环境。远程的网络服务器实时接收并记录监控终端发送的数据，可通过服务器查阅历史环境因子参数，绘制一段时间内环境因子的变化曲线，进而直观地分析贮藏环境。

储藏室设备部分的下位机可以采用STC12C5A60S2单片机作为主控制器107，由多个检测模块、GPRS模块105、SD卡模块、控制输出模块、键盘108模块和LCD显示器104等部分组成。

传感器分为温、湿度传感器和CO2传感器，用于实时采集环境因子参数。温度和湿度的采集使用SHT系列传感器。传感器将传感元件和信号处理电路集成在一块微型电路板上，输出完全标定的数字信号。该系列传感器具有响应迅速、抗干扰能力强、性价比高等优点。

CO2浓度使用NDIR红外CO2模块采集，该模块提供串口通信接口，直接与单片机UART2口连接。此模块特性如下:

传感器技术:非分散红外线(NDIR)探测测量范围:0～5 000×10－6；

CO2最大漂移:全量程的±2％；

分辨率:10×10－6；

精度:50×10－6；

温度影响/％FS·(℃)－1:＜0.5；

响应时间(T90)/s:＜120；

供电电压/V:DC5±5％；

工作电流/mA:平均工作电流90，峰值电流150；

标准波特率/bps:9 600；

运行温度/℃:－10～50；

GPRS模块105是系统的通信信道，与接入Internet的网络服务器进行通信，将采集数据准确无误的发送至网络服务器。控制终端采用了SIM300作为GPRS传输模块105。SIM300是一种小体积即插即用的GSM/GPRS模块，适合于开发一些GSM/GPRS的无线应用产品，实现语音、SMS、数据和传真信息的高速传输。

SD卡模块是监控终端的本地存储数据库，实时记录环境参数。监控终端采用STC12C5A60S2单片机在SPI协议下与SD卡操作，完成在SD卡存储采样数据等文件系统的控制。SD卡是一种微型、低功耗、可移动的Flash多功能存储卡，该卡向上兼容MMC卡，并增加了智能保护机制，同时具有更快的传输速率以及更高的存储容量。SD卡采用SPI总线模式，此模式传输协议简单，易于实现，虽然数据传输速率较低，但易于用软件方法来模拟。

控制输出外接了制冷、加热、除湿、加湿和抽风等外部设备，用于调控马铃薯贮藏的环境因子。控制输出与监控系统连接，如果环境因子超出参数范围，则由自动控制外部设备的开关来调控环境，设备控制优先级从高到低分别是温度、湿度和CO2。另外，通过控制输出也可以手动开启和关闭多个外部设备。

键盘108模块由按键输入和系统状态指示等功能，按键输入可以设置环境参数调控范围，手动控制外部设备，设置IP、端口号和调整时间等。键盘108模块采用6个按键输入，6个按键分别是设置、左移动、右移动、向上、向下、退出。系统状态指示用于指示当前系统的工作状态，如环境参数是否超限、外部设备是否开启。系统状态指示灯和键盘108输入设计在同一电路板上，方便安装。指示灯采用5个红绿双色LED，分别显示加热、制冷、除湿、加湿和抽风设备的运行状态，当外部设备运行时红灯亮，停止运行时绿灯亮。

储藏室设备部分的上位机具有对马铃薯窖藏环境因子参数的监控实现自动控制和手动控制的功能。当上位机设定在自动控制时，上位机系统可以根据各个环境数据采集模块所采集到的数据的情况启动相应的外部设备，进而调控储藏室的内部环境。当设定在手动控制时，可远程控制窖藏中的设备开关调节窖藏环境因子参数。同时上位机数据处理系统具有时接收监控终端传输过来的数据，记录数据且备份。并具有对历史数据有数据管理和数据分析两项功能，数据管理可以按月、按日查询历史数据，也可以按监控终端编号查询历史数据。数据分析具有绘制曲线和相关性分析，绘制曲线可以按时间绘制，也可以按监控终端编号进行绘制和进行关联的分析。

网络服务器部分，主要实现的功能是实现数据的网络存储、下达控制指令和允许用户授权。具体的，网络服务器中应当存在有GPRS通信模块，用于接收发送模块所发出的环境信号。同时，可以接收用户手动输入的指令，如通过键盘108接收用户所输入的时间间隔信息，并且将该时间间隔信息发送给计时器，以修改计时器生成第二工作信号的频率。同时用户还可以通过向网络服务器下达控制指令，并进一步通过网络服务器来远程控制加湿器、除湿器、加热器、制冷器和抽风机。当然，网络服务器还可以直接控制LCD显示器104的工作状态(如启动和关闭)。

网络服务器部分还可以将其接收到的环境数据直接发送给对应的用户端(如用户使用的PC)，以及时的告知用户储藏室的当前状态。

进一步，如图2所示，为了提高设计的合理性网络服务器应当采用多层次架构的设计方式，具体的，可以将网络服务器分为下级网络服务器和上级网络服务器，每个下级网络服务器负责与指定一个地域的储藏室设备部分进行数据通讯，同行，每个下级服务器需要与多个储藏式设备进行通讯，之后下级服务器再将接收到的数据上传给上级服务器，上级服务器与多个下级服务器数据通讯。也就是储藏室设备现将采集到的环境数据上传给下级服务器，下级服务器再将接收到的环境数据上传给上级服务器。当然，在进行传输的时候，除了携带有环境数据的具体内容，还应当携带有发送者的身份信息，以便于下级服务器和上级服务器对应的进行存储。类似的，服务器的级别还可以进一步增加，如上级服务器、中级服务器和下级服务器。

具体的，根据马铃薯种薯质量管理需要，可以针对不同的地域选择一个有固定网络接收信号的地方安装一台电脑监视器(网络服务器)，建设种薯贮藏管理站点，分别对不同地域内的用户种薯贮藏情况进行指导管理，及时掌握种薯贮藏的质量状况和数量状况，为种薯供应提供可靠有效的数据。储藏室设备能够及时的将储藏室环境上传至电脑监视器中，进而用户可以通过电脑监视器来对接收到的环境数据进行评判。

网络服务器是网络环境下能为网络用户提供集中计算、信息发表及数据管理等服务的专用计算机。根据不同的计算能力，服务器又可以分为工作组级服务器(下级服务器)、部门级服务器(中级服务器)和企业级服务器(上级服务器)。网络服务器通过GPRS无线与主控制器107(储藏室设备中的芯片)进行实时数据信息以及视频信息的传输，在控制室内(设置有网络服务器的控制室内)对马铃薯贮藏窖内的5种信息进行自动分析，实现对马铃薯贮藏窖环境因素的自动控制。

功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。