一种用于畜牧养殖的环境控制及断电报警装置的制作方法

1.本实用新型专利涉及鸡和猪养殖技术领域，具体为一种猪鸡通用养殖控制及断电报警装置。


背景技术：

2.我国国民经济飞速的发展，居民的收入水平越来越高，对生活的品质越来越来越高。因此猪肉、鸡肉的消耗量也是十分巨大的，为了提高肉类产品的产量，需要搭建规模化的产房实现对生产和饲喂过程进行精细化的控制。规模化养殖土地资源比较紧张，使得单头牲畜占地面积较小，这样对通风和散热就会造成很大的影响，直接影响畜群的健康。为了畜群的健康，需要对栏舍进行环境参数的监控和调控。但是随着规模化养殖对控制要求的越来越高，市面上的控制系统已经满足不了养殖场少人化、精细化的控制要求。比如：
3.目前市面上的的控制装置在栏舍断电的情况下不能继续运行，由于控制机构自身已经断电，所以不能再进行采集和控制工作。同时最大的问题就是栏舍的断电信息不能及时传输到中央报警集控室，进而导致断电这种情况得不到及时处理，危害畜群的安全。
4.目前市面上的控制装置使用有线进行组网连接，消耗大量的人力和有色金属，同时出现通信故障情况下不容易排查故障节点的问题。
5.目前市面上的控制装置还有使用wifi和4g进行组网的控制器，但是这些无线信号依靠运营商网络且传输距离有限，易受到干扰。
6.综上所述，发明人认为规模化养殖场急需一种在断电时能保持工作，同时通过特殊的频段进行组网通信，将报警信号传输出去，而不是依靠三大运营商的网络进行组网的控制装置。
7.cn 207637280 u公开的一种养殖场用停电短信报警装置，包括有环境控制器、短信报警变送器、4g通信模块和供电电源，4g通信模块与报警单片机连接，当控制器电源4输出切断时，连接于控制器电源和报警单片机的电压检测端口之间的光电耦合器切断，电压检测端口无法检测到输出电压，即环境控制器处于断电状态，短信报警变送器通过4g通信模块发送断电报警信息给手机号对应的监控手机，采用4g通信模块发送断电报警信息，容易受到干扰。


技术实现要素：

8.本实用新型所要解决的技术问题是提供一种发生断电故障能够及时处理，提高安全生产效果的养殖栏舍断电报警装置。
9.为了解决以上技术问题，本实用新型提供一种用于畜牧养殖的环境控制及断电报警装置，包括单片机、人机交互显示屏、多个通信口，还包括集成在主pcb电路板上的主控制部分、plc逻辑副控制部分、控制电通断部分、数据远程传输组网。
10.单片机设置在主控制部分上，连接有模拟量采集器；单片机通过max485芯片与多个通信口连接；主控制部分上还集成了电压转化单元，电压转化单元和ups电源模块连接；
ups电源模块与单片机、plc逻辑副控制部分连接。
11.所述数据远程传输组网包括410mhz-525mhz的调制模块，调制模块与其中一个通信口、以及断电输出口连接。调制模块与上位机无线通信连接。
12.控制电通断部分为24路继电器模组，24路继电器模组与外部继电器接口、plc逻辑副控制部分连接。
13.通过采用上述技术方案，410mhz~525mhz的调制模块接收从其中一个通信口发出来的通信信号，结合ups电源模块，在栏舍断电的情况下还能保证正常工作一段时间，通过410mhz~525mhz的调制模块的无线调制方式，将断电报警信息直接传输到上位机，让用户第一时间了解断电信息，并且及时处理。
14.进一步的， ups电源模块通过中间继电器，经断电输出口和410mhz-525mhz的调制模块连接。
15.通过采用上述技术方案，ups电源模块在感知不到外部输入电压的情况下,会自动给中间继电器和410mhz-525mhz的调制模块供电，中间继电器给出一个闭合信号直接给到10mhz-525mhz的调制模块，调制模块内含微处理器，收到闭合信号之后，调制模块在不需要单片机和plc逻辑副控制部分的干预下直接将断电信息传输到上位机系统。
16.进一步的，主控制部分还包括电压转化单元。
17.通过采用上述技术方案，将220v市电交流电压转化为24v直流电源。
18.进一步的，单片机通过其中一个通信口和plc逻辑副控制单元连接。
19.通过采用上述技术方案，实现单片机和plc逻辑副控制单元通信。
20.进一步的，单片机型号为pic18。
21.通过采用上述技术方案，数据处理速度更快。
22.进一步的，plc副逻辑控制部分包括200smart 。
23.通过采用上述技术方案，节约占用空间。
24.进一步的，人机交互显示屏为通用的7寸smart line系列的串口屏。
25.通过采用上述技术方案，经济适用，性价比高。
26.进一步的，人机交互显示屏与另一通信口连接。
27.通过采用上述技术方案，单片机的ttl串口通过max485芯片转化为485通信，通过另一通信口和人机交互显示屏实现485通信。
28.与现有技术相比，本实用新型的技术方案具有以下的优势：
29.1.本实用新型人机交互显示屏通过max485芯片485通信的方式时刻和单片机、plc逻辑副控制部分保持正常通信，同时结合ups电源模块，在栏舍断电的情况下还能保证正常工作一段时间，通过410mhz~525mhz的调制模块的无线传输方式，将断电报警信息直接传输到上位机，让用户第一时间了解断电信息，并且及时处理，提高安全生产效果。
30.2.本实用新型采用冗余设计，单片机控制和plc逻辑副控制部分互为备份。正常的情况下单片机通过通信口ⅱ间隔1s和plc逻辑副控制部分通信一次，plc逻辑副控制部分给出回复。当超过1s时间间隔plc逻辑副控制部分还没有收到单片机发来的工作信号之后，plc逻辑副控制部分内部程序会判断单片机发生故障，会自动接管单片机的控制工作，直接控制24路继电器模组工作，达到一个冗余的作用。通信恢复之后，再次通过通信口ⅱ将执行的参数信息传输给单片机。plc逻辑副控制部分退出系统，单片机再次接管对系统的控制。
此冗余设计确保在断电时栏舍内机器继续保持工作，进一步提高安全生产效果。
31.3.本实用新型ups电源模块通过中间继电器，经断电输出口和410mhz-525mhz的调制模块连接。ups电源模块在感知不到外部输入电压的情况下,会自动给中间继电器和410mhz-525mhz的调制模块供电，中间继电器给出一个闭合信号直接给到10mhz-525mhz的调制模块，调制模块内含微处理器，收到闭合信号之后，调制模块在不需要单片机和plc逻辑副控制部分的干预下直接将断电信息传输到上位机系统，实现断电时也能将报警信号通过调制模块无线传输出去的作用，提高工作效率。
附图说明
32.图1是本实用新型结构示意图。
33.图2是本实用新型主控制部分框图。
34.图中，1.主控制部分，2.单片机，3.模拟量采集器，4.存储器，5.rtc，6.外部继电器接口，7.ups电源模块，8.中间继电器，9.断电输出口，10.通信口ⅰ，11.通信口ⅱ，12.通信口ⅲ，13.电压转化单元，14.电源输出口，15.plc逻辑副控制部分，16.数据远程传输组网，17.控制电通断部分，18.人机交互显示屏。
具体实施方式
35.以下将配合附图及实施来详细的说明本实用新型专利的实施方式。以此来达到对本实用新型专利如何来实现这个过程有一个充分的了解过程。
36.如图1、图2所示，一种用于畜牧养殖的环境控制及断电报警装置，包括集成在主pcb电路板上的主控制部分1、plc逻辑副控制部分15、控制电通断部分17、数据远程传输组网16、人机交互显示屏18。主控制部分1，plc逻辑副控制部分15，控制电通断部分17，这三个主要的控制模块，通过排线和牛角插头的方式相互连接，后期发生故障的情况下，方便替换。
37.主控制部分1的ups电源模块7负责在内部给内部的单片机2直接供电，同时pcb电路板上提供一个外部电源输出口14，其他需要供电的设备可以通过此输出接口取电。
38.主控制部分1，包括单片机2、中间继电器8和断电输出口9。在外部电源断开的情况下，中间继电器8闭合。并通过断电输出口9把干节点信号给到外部410mhz~525mhz的调制模块，进而直接把断电信息发送到上位机。
39.单片机2为pic18f8722单片机。
40.单片机2连接存储器4，存储器4采用fat32文件系统，里面存储系统工作时各种的的日志信息、操作信息、用户信息，在断电的情况下，这些信息不会丢失。重新上电的情况下单片机2会重新读取，然后根据里面存储的信息，执行不同的操作。
41.单片机2还连接模拟量采集器3，模拟量采集器3把采集到的温度信息和湿度信息进行处理后，单片机2对信息进行读取。单片机2和模拟量采集器3采用spi的通信方式进行通信，模拟量采集器3核心芯片为ads1256,支持8通道24位的转化速率，如果系统接入多个温度或者湿度传感器，单片机2采用轮替的方式，依此采集各个通道的电压值，经过单片机2内部计算，最终转化为实际的温度或者是湿度值。
42.主控制部分1，还包括通信口ⅰ10、通信口ⅱ11、通信口ⅲ12。通信口ⅰ10主要负责和
人机交互显示屏18进行通信，通信口ⅱ11负责和plc逻辑副控制部分15和数据远程传输组网16 进行通讯。通信口ⅲ12是预留的备份通信口。
43.主控制部分1，还包括与单片机2连接的rtc5和外部继电器接口6。rtc5作为外部时钟，采用高精度低温漂的ds3231模块，单片机2通过spi的通信方式，定时从rtc5读取最新的时钟信息。同时用户通过人机交互显示屏18修改时间的时候，修正过的时间也会写入rtc5。外部继电器接口6通过插排线连接到为为24路继电器模组的控制电通断部分17 ，控制24路控制继电器模组的开启或者闭合。
44.市电电源直接给电压转化单元13供电，电压转化单元13输出24v直流电，给ups电源模块7供电。ups电源模块7有两路电压输出，一路5v输出给单片机2，一路24v输出给人机交互显示屏18、plc逻辑副控制部分15和数据远程传输组网16的调制模块。
45.ups电源模块7在断电的情况下会输出一组12v电压直接给到中间继电器8，中间继电器8常开触点闭合之后把断电信号给到调制模块，调制模块把断电信息直接发送到上位机，提醒用户有相应的控制器断电。
46.plc逻辑副控制部分15，是西门子的可编程逻辑控制单元，在和主控制部分1没有通信的情况下，即认为集成在主pcb电路板上的单片机2断电。plc逻辑副控制部分15立刻接手单片机2的控制工作，直接控制24路继电器模组。
47.单片机2的ttl串口通过max485芯片转化为485通信，通过通信口ⅰ10和人机交互显示屏18进行485通信，通过通信口ⅱ11和plc逻辑副控制部分15、410~525mhz的调制模块进行通信。正常的情况下单片机2通过通信口ⅱ11间隔1s和plc逻辑副控制部分15通信一次，plc逻辑副控制部分15给出回复。当超过1s间隔时间plc逻辑副控制部分15还没有收到单片机2发来的信号之后，plc逻辑副控制部分15内部程序会判断单片机2发生故障，会自动接管单片机2的控制工作，直接控制24路继电器模组工作，达到一个冗余的作用。通信恢复之后，再次通过通信口ⅱ11将执行的参数信息传输给单片机2。plc逻辑副控制部分15退出系统，单片机2再次接管对系统的控制。
48.控制电通断部分17，是24路继电器模组。内部包括24路的继电器分立模块，负责接收主控制部分1上的外部继电器接口6的控制信号，或者是接收plc逻辑副控制部分15发过来的控制信号。单片机2的io输出口连接到外部继电器接口6，外部继电器接口6再通过插排线连接到24路继电器模组，24路继电器模组由24v电压供电，单片机2的io口不能够直接驱动24v继电器线圈，外部继电器接口6有放大电路，能够将单片机2输出的5v电压转化为24v电压输出，进而驱动24路继电器模组对应的继电器吸合或者断开。24路继电器模组每路都有对应的指示灯，当单片机2发出对应的信号之后，继电器对应的回路绿色的指示灯会亮起，外部电路被接通，驱动对应的栏舍设备工作。
49.数据远程传输组网16，包括一个410mhz~525mhz的调制模块，接收从通信口ⅱ11发出来的通信信号，并通过无线调制的方式将信息发送到上位机。410~525mhz的调制模块的核心控制芯片为sx1268芯片，采用485modbus的格式和其他设备进行通信。同时该调制模块还预留了一个干节点输入信号，在收到中间继电器发出的断电信号之后，直接将断电信息发送到上位机。
50.人机交互显示屏18，是一个西门子的人机交互显示屏。通过人机交互显示屏可以设置12个通风阶段。用户可以设置不同的温度阶段开启不同的风机。
51.人机交互显示屏18通过485通信的方式时刻和单片机2、plc逻辑副控制部分15保持正常通信，用户设置的环控数据通过人机交互显示屏18写入单片机2存储模块和plc逻辑副控制部分掉电保持模块，同时结合ups电源模块7，在栏舍断电的情况下还能保证正常工作一段时间，通过410mhz~525mhz的调制模块的无线传输方式，将断电报警信息直接传输到上位机，让用户第一时间了解断电信息，并且及时处理，提高安全生产效果。
52.通过人机交互显示屏可以进行手动测试，人员手动安装完毕之后可以通过点击风机按钮或者报警按钮，测试外部设备的接线是否正确。
53.人机交互显示屏可以显示当前存在的具体报警信息，人员可以手动设置屏蔽报警。
54.人机交互显示屏默认状态下主页面会显示当前的温度，湿度，风机运行状态。日龄信息。
55.工作过程：
56.市电电源经过电压转化单元13给ups电源模块7供电。ups电源模块7有两路电压输出，一路5v输出给单片机2，一路24v输出给人机交互显示屏18、plc逻辑副控制部分15和数据远程传输组网16的调制模块。ups电源模块7在断电的情况下会输出一组12v电压直接给到中间继电器8，中间继电器8常开触点闭合之后把断电信号给到调制模块，调制模块把断电信息直接发送到上位机，提醒用户有相应的控制器断电。
57.单片机2在正常工作情况下，通过通信口ⅱ11间隔1s和plc逻辑副控制部分15通信一次，plc逻辑副控制部分15给出回复。当超过1s间隔时间plc逻辑副控制部分15还没有收到单片机2发来的信号之后，plc逻辑副控制部分15内部程序会判断单片机2发生故障，会自动接管单片机2的控制工作，直接控制24路继电器模组工作，达到一个冗余的作用。通信恢复之后，再次通过通信口ⅱ11将执行的参数信息传输给单片机2。plc逻辑副控制部分15退出系统，单片机2再次接管对系统的控制。