一种新型智能化温室自动控制装置的制作方法

本实用新型涉及温控领域，具体是一种新型智能化温室自动控制装置。

背景技术：

随着人民生活水平的提高，蔬菜、水果的季节性供应已经不能满足城乡居民的需求。在这种情况下，若采用大量从外地调运的方法来满足供应要求，势必增加交通运输的压力，而且鲜嫩程度大大受到影响。温室是一种可以改变植物生长环境、为植物生长提供最佳条件、避免外界四季变化和恶劣气候对其影响的场所。它以采光覆盖材料作为全部或部分结构材料，可在冬季或其他不适宜露地植物生产的季节栽培植物。温室生产以达到调节产期、促进生产发育、防治病虫害及提高质量、产量等为目的。目前，我国的温室内环境大多数依靠人工凭经验来管理，缺乏系统的科学指导。这不仅增加了农民的投资，而且也增加了消费者的负担。另一方面，由于我国农业现代化水平较低，农业劳动力大量过剩，温室的一次性投资大，资金短缺以及对操作过程主要为人工操作等因素，限制了温室控制技术的扩展。总之，现有温室技术硬件方面比较成熟，但是在计算机控制方面还是比较落后，具体表现在：1、只实现对部分单一因子进行测控；2、没有温室主动调控环境的设施；3、装置体积大、能耗大、对操作人员素质要求高。因此，发展一种低成本、易布置、高性能、全自动控制并适合我国国情的新型温室自动控制装置迫在眉睫。

技术实现要素：

针对上述现有技术的不足，本实用新型提供一种新型智能化温室自动控制装置，它能解决地现有温室成本高、安装难度大、监控点单一的问题。该装置自动化系数高、能够实时对温室进行在线检测，并且根据检测结果采取有效措施。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种新型智能化温室自动控制装置，包括控制模块，所述控制模块的输入端分别连接太阳能供电模块、A/D转换模块。所述控制模块连接开关控制模块；所述控制模块的输出端分别连接制动系统、声光报警模块；所述控制模块通过第一无线通讯模块连接上位机；所述控制模块通过第二无线通讯模块、A/D转换模块分别连接温度传感器、空气湿度传感器、土壤水分传感器、光照强度传感器、CO₂传感器。

所述制动系统包括继电器、继电器驱动器，控制模块连接继电器驱动器，继电器驱动器连接继电器，制动系统用于通过控制模块来控制电动遮阳网开闭、滴喷灌设备开闭、CO₂发生器开闭、电动天窗开闭、风机开闭、生物效能灯开闭、地热加温装置开闭。

所述太阳能供电模块包括太阳能电池板、太阳能控制器、蓄电池，所述太阳能电池板连接太阳能控制器，太阳能控制器连接蓄电池。

所述控制模块连接存储模块、晶振电路。

所述温度传感器为多个，分布在温室内部四壁，温度传感器选用型号为DS18B20传感器。

所述空气湿度传感器安装在温室屋顶正下方，所述空气湿度传感器选用型号为RSY-2B湿度传感器。

所述土壤水分传感器为多个，分布安装在距离地下土壤0.2米的温室地面下，所述土壤水分传感器采用ML2X ThetaProbe针式水分探头。

所述光照强度传感器为多个，分布安装在温室内部四壁，所述光照强度传感器选用N-Si硅光电池。

所述CO₂传感器安装在距离地面0.5米高度的墙壁上，所述CO₂传感器选用红外CO₂浓度仪。

所述电动遮阳网分别在安装在温室四周墙壁上端以及温室屋顶；

所述滴喷灌设备包括微型阀门、喷头；

所述CO₂发生器用于通过碳酸氢铵和硫酸发生化学反应产生CO₂；

所述电动天窗包括微型电机、窗户，微型电机连接窗户；

所述风机包括微型电机、扇叶，微型电机连接扇叶；

所述生物效能灯用于夜间补光；

所述地热加温装置包括温室、地坪、轴流式风机、进气道、排气道，温室顶部以及四周全部采用5mm浮法玻璃覆盖，通过铝合金型材、胶条进行固定密封。

所述控制模块为单片机控制芯片AT89S52，控制模块连接信号放大电路模块，信号放大电路模块包括仪表放大器。

采用上述结构，本实用新型一种新型智能化温室自动控制装置，通过温室内装设的温度传感器、空气湿度传感器、土壤水分传感器、光照传感器、CO₂传感器采集温室内空气温度、空气湿度、土壤湿度、光照强度、CO₂浓度等环境参数信息，通过A/D转换后传输到控制模块，控制模块经过初步分析判断通过无线通讯模块上传到上位机，上位机通过人机交互，发出控制命令对电动遮阳网、喷滴灌设备、CO₂发生器、电动天窗、风机、生物效能灯以及温室地热管式蓄热加温装置进行调节控制，以达到栽培作物生长发育的需要，为作物生产提供最适宜的生态环境，以大幅度提高作物的产量和品质。

本实用新型装置结构简单，自动化系数高，可靠性好，安装方便，给温室工作人员带来了极大的便利，推广性好。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

图1为本实用新型的结构框图；

图2为本实用新型的单片机AT89S52的引脚功能图；

图3为本实用新型的时钟电路图；

图4为本实用新型的开关控制电路图；

图5为本实用新型的A/D转换电路图；

图6为本实用新型的复位电路图；

图7为本实用新型的键盘输入电路图。

具体实施方式

如图1所示，一种新型智能化温室自动控制装置，包括控制模块，所述控制模块的输入端分别连接太阳能供电模块、A/D转换模块。所述控制模块连接开关控制模块。所述控制模块的输出端分别连接制动系统、声光报警模块。所述控制模块通过第一无线通讯模块连接上位机。所述控制模块通过第二无线通讯模块、A/D转换模块分别连接温度传感器、空气湿度传感器、土壤水分传感器、光照强度传感器、CO₂传感器。

所述制动系统包括继电器、继电器驱动器，控制模块连接继电器驱动器，继电器驱动器连接继电器，制动系统用于通过控制模块来控制电动遮阳网开闭、滴喷灌设备开闭、CO₂发生器开闭、电动天窗开闭、风机开闭、生物效能灯开闭、地热加温装置开闭。

所述太阳能供电模块包括太阳能电池板、太阳能控制器、蓄电池，所述太阳能电池板连接太阳能控制器，太阳能控制器连接蓄电池。

所述控制模块连接存储模块、晶振电路。

所述温度传感器为多个，分布在温室内部四壁，温度传感器选用型号为DS18B20传感器。

所述空气湿度传感器安装在温室屋顶正下方，所述空气湿度传感器选用型号为RSY-2B湿度传感器。

所述土壤水分传感器为多个，分布安装在距离地下土壤0.2米的温室地面下，所述土壤水分传感器采用ML2X ThetaProbe针式水分探头。

所述光照强度传感器为多个，分布安装在温室内部四壁，所述光照强度传感器选用N-Si硅光电池。

所述CO₂传感器安装在距离地面0.5米高度的墙壁上，所述CO₂传感器选用红外CO₂浓度仪。

所述电动遮阳网分别在安装在温室四周墙壁上端以及温室屋顶；

所述滴喷灌设备包括微型阀门、喷头；

所述CO₂发生器用于通过碳酸氢铵和硫酸发生化学反应产生CO₂；

所述电动天窗包括微型电机、窗户，微型电机连接窗户；

所述风机包括微型电机、扇叶，微型电机连接扇叶；

所述生物效能灯用于夜间补光；

所述地热加温装置包括温室、地坪、轴流式风机、进气道、排气道，温室顶部以及四周全部采用5mm浮法玻璃覆盖，通过铝合金型材、胶条进行固定密封。

所述控制模块为单片机控制芯片AT89S52，控制模块连接信号放大电路模块，信号放大电路模块包括仪表放大器。

如图2所示，本实用新型的单片机AT89S52的引脚功能图，AT89S52单片机是ATMEL公司新近推出的高档型AT89S系列单片机中的增强型产品，是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在外部结构上，选用常用的PDID形式。在单片机应用系统中，使用最多的就是I/O口，AT89S52单片机四组32为I/O口线，分P0、P1、P2和P3四组。其中P0口是一个8位漏级开路的双向I/O口，作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。P1、P2和P3都是具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，其输出缓冲器均能驱动4个TTL逻辑电平。本实用新型中，检测传感器以及输出制动模块较多，选用AT89S52单片机能满足各种功能需求。

如图3所示，为本实用新型的晶振电路图，当系统处于休眠状态时可以把系统时钟切换到这个低频时钟，以降低功耗，这对于本实用新型在使用太阳能供电时尤为重要。系统在使用外部低频时钟进入省点模式时，可以按照以下步骤进行：（1）把XTAL1和XTAL2引脚配置为模拟I/O方式；（2）向相应的端口锁存器相应位写1，禁止这两个引脚的数字驱动器输出；（3）配置并使能外部振荡器，等待至少1ms；（4）查询外部振荡器是否准备完成；（5）完成系统时钟的切换工作。

如图4所示，为本实用新型的开关控制电路图。开关模块主要由继电器驱动器ULN2803和继电器组成。ULN2803是八路NPN达林顿连接晶体管阵，适用于低逻辑点平数字电路和较高的电流、电压要求之间的接口。用其驱动5V继电器，ULN2803输出端直接接继电器线圈一端，继电器线圈的另一端接+5V电源，ULN2803的输入端直接和单片机I/O口相连，单片机输出高电平时就可驱动继电器动作，进而驱动电动遮阳网、喷滴灌设备、CO₂发生器、电动天窗、风机、生物效能灯以及温室地热管式蓄热加温装置的启动。

如图5所示，为本实用新型的A/D转换电路，ADC0808是一种较为常用的8路模拟量输入，8位数字量输出的逐次比较式ADC芯片。该电路主要功能是读取温度传感器、湿度传感器、光照强度传感器、土壤湿度传感器以及CO₂传感器接收电路的值，并通过ADC0808N将传感器采集并发出的模拟信号转换成8位的数字信号。然后将数字信号传递给单片机进行处理。

如图6所示，为本实用新型的复位电路图，当上电时，C1相当于短路，使单片机复位；在正常工作时，按下开关使单片机复位。复位电路的C1可以选为22uF，R5为200欧姆，R3为1000欧姆。该复位电路结构简单，制作方便，适合在干扰不是很严重的情况下使用，适合于本实用新型专利。

如图7所示，为本实用新型的键盘输入电路图，本实用新型采用独立式键盘，完成的功能为输入控制系统的设定值，以便与测控系统的采用值进行比较，求出系统的误差和误差变化率，供系统的控制程序调用。该键盘输入电路由四个按钮组成，由于数目较少，本实用新型不再使用键盘扩展芯片，不仅简化了设计，而且提高了设计效率，减少了干扰。

上述的实施例仅为本实用新型的优选技术方案，而不应视为对于本实用新型的限制，本实用新型的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本实用新型的保护范围之内。