一种风电生态农业用检测控制装置及使用方法与流程

本发明专利涉及生态环保节能技术领域，温度、粉尘检测控制领域，特别涉及一种风电生态农业用检测控制装置及使用方法。

背景技术：

目前,我国风能开发主要集中在风能资源丰富的高风速地区,如东北、华北、西北和东南沿海等地,此类区域风能资源虽丰富,但由于开发利用不够,常常弃风。风电技术的应用对实现风能的就地转化和利用、弥补常规风能利用手段的不足有重要的作用。

另外，国内许多高校、科研院所对实现农业信息化、农业数字化、农村现代化，和新型智能化农业产业发展都投入了大量的研究，取得了一定的效果。如国家农业信息化工程技术研究中心钱建平等采集山东省苹果园的果实及其地理信息，形成了果园地图空间数据，并统一管理生产活动、监测设备、果树及果园建立了信息化果园管理系统。

随着绿色能源及绿色科技的发展，新型农业生产方式应运而生，农用设施的供电能源及检测控制系统均显现出向绿色环保智能化发展的趋势和迫切要求。

本专利考虑到一些农业产业环节要求用电的持续性，创新地采用不同网方式，同时灵活控制两条供电回路。设计搭建的这款基于风力发电的生态农业智能检测运行系统，可根据大自然风能强弱，自动切换两套供电回路，完成对整个新型农业检测运营系统的监测及绿色生态控制的实现。

国内市场上农业检测装置多按专业性分类，亦具有一定的局限性。目前，大多监测系统简化了数据采集布线的线路，在传感器方面采用了半导体模拟器件，在线路传输上采用了串行传输方式，使用各种手段提高监测精度和可靠性，但器件线性度较差，监测速度还不够迅速，系统可靠性仍不太理想。

技术实现要素：

针对以上问题，本发明提供一种风电生态农业用检测控制装置，技术方案如下：

一种风电生态农业用检测控制装置，包括机架组件、操作台、主控柜、风电控制柜、家用电控制柜；

机架组件包括第一机架、第二机架；

第一机架包括第一台板、第二台板、护栏、扶梯、将第一机架与第二机架连接的支撑柱、底部支架；

支撑柱包括左侧支撑柱、右侧支撑柱，左侧支撑柱、右侧支撑柱相对于第一台板中心对称设置；左侧支撑柱包括左侧立管、左侧斜管、左侧顶管，左侧立管、左侧斜管、左侧顶管首尾焊接而成底部开口的梯形架结构，左侧立管底部设置有管接头一，左侧立管与管接头一焊接连接，左侧立管中性平面与管接头一中性平面所成夹角α为36°；左侧斜管底部设置有管接头二，左侧斜管与管接头二焊接连接，左侧斜管中性平面与管接头二中性平面所成夹角α为36°；左侧立管与左侧斜管延长线所成夹角β为20°。

第一台板底部设置有具有螺纹安装孔的固定块，第一台板通过固定块采用螺栓固定在左侧支撑柱、右侧支撑柱底部，

左侧支撑柱、右侧支撑柱与底部支架焊接连接；扶梯设置为4层，扶梯左侧焊接在左侧斜管上，扶梯右侧设置有连接弯管，连接弯管顶端焊接在底部支架上，连接弯管低端焊接固定在第一台板上；

第二台板焊接在底部支架上，护栏焊接在第二台板上。

第二机架包括风电柜固定底座、主控柜固定底座、举升机构、遮阳棚、格栅；

风电柜固定底座121包括立柱、底座滑槽、后挡板、前挡板，立柱顶部焊接固定在第一机架的底部支架上，立柱顶部焊接固定在第一机架的第一台板上；底座滑槽设置有两根，底座滑槽焊接在立柱底部内侧；后挡板通过螺栓固定在立柱上，后挡板与底座滑槽处于同一高度位置；前挡板两端弯曲卡扣在底座滑槽外侧，前挡板两端通过螺栓固定在底座滑槽上。

主控柜固定底座包括主控柜立柱、主控柜支撑横梁、主控柜固定架、主控柜后挡板，主控柜立柱上端固定连接有遮阳棚，主控柜立柱下端通过螺栓连接有举升机构，主控柜支撑横梁与主控柜立柱焊接连接，主控柜支撑横梁通过主控柜固定架固定连接，主控柜固定架上设置有主控柜固定柱，主控柜固定架后侧设置有主控柜后挡板。

丝杆升降机联动平台采用德州启力传动机械有限公司制造的四台联动的丝杆升降机联动平台，丝杆升降机联动平台上端通过焊接方式与主控柜固定底座上的主控柜立柱连接，丝杆升降机联动平台底部焊接固定在风电柜固定底座的立柱上。

操作台包括外壳、操作面板、显示器、供电电源、信号控制板，操作面板设置在外壳内部，显示器设置在操作面板上方，操作面板上设置有总开关键、风电开关、家用电开关、平台启动键、平台上升键、平台下降键；外壳内部设置有外壳上腔、外壳中腔、外壳下腔，外壳上腔形成一个棱柱形凸台，棱柱形凸台上安装设置有显示器；信号控制板安装在外壳中腔内，外壳下腔安装有供电电源，供电电源为220v供电电源，220v供电电源与220v家用电连接，外壳下腔两侧设置有散热孔；

信号控制板包括at91m芯片、温度数据接收模块、pm2.5数据接收模块、ms1100甲醛数据接收模块、电机控制模块，温度数据接收模块接收来自主控柜采集的温度数据信息，并通过显示器显示；pm2.5数据接收模块接收来自主控柜采集的pm2.5数据信息，并通过显示器显示；ms1100甲醛数据接收模块接收来自主控柜采集的甲醛数据信息，并通过显示器显示；电机控制模块连接至丝杆升降机联动平台，电机控制模块控制丝杆升降机联动平台中电机的启动、停止、反转，电机控制模块通过at91m芯片连接至操作台的操作面板上的平台启动键、平台上升键、平台下降键，按下平台启动键，电机控制模块控制丝杆升降机联动平台工作；按下平台上升键的丝杆伸出，主控柜底座向上运动；按下平台下降键的丝杆缩进，主控柜底座向下运动；

总开关键与供电电源连接，供电电源与信号控制板连接，信号控制板与显示器连接；显示器与供电电源连接，

主控柜包括主控柜机体、pcb板、带有epcsi芯片的stm8s105k4芯片、jtag接口、电源切换电路、光报警电路、蜂鸣器；stm8s105k4芯片为主控柜3的核心部分，stm8s105k4芯片对环境温度、pm2.5值、甲醛含量进行检测，epcsi芯片用于存储数据信息，pcb板通过螺钉安装在机体31内，带有epcsi芯片的stm8s105k4芯片、电源切换电路、光报警电路、蜂鸣器设置在pcb板上。

风电控制柜包括风电柜体、风电蓄电池、风电控制器，风电蓄电池、风电控制器固定在风电柜体内，风电控制器与风电蓄电池连接，风电蓄电池与主控柜3连接，风电控制器采用的是合肥为民电源有限公司生产的型号为ww06-24，充电电压为24v的风电控制器。

家用电控制柜包括家用电柜体、变压器、断路器，变压器、断路器设置在柜体内，断路器与家用电源连接，断路器与变压器连接，变压器与主控柜3连接，变压器为220v转24v电源直流变压器。

相对于现有技术，本发明的有益效果为：

(1)能够通过风电或家用电为装置供电，绿色环保节能；

(2)多核心芯片处理速度快，抗干扰能力显著增强，实时掌控农业大棚内的环境状态；

(3)硬件i/o资源非常丰富，如有扩展需要，可完成近百个监测点以上的监测工作。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图一；

图2为本发明第一机架结构示意图一；

图3为本发明第一机架结构示意图二；

图4为本发明管接头二结构示意图；

图5为本发明固定块安装位置示意图；

图6为本发明底部支架结构示意图；

图7为本发明整体结构示意图二；

图8为本发明风电柜固定底座结构示意图；

图9为本发明主控柜固定底座结构示意图；

图10为本发明控制台结构示意图一；

图11为本发明控制台结构示意图二；

图12为本发明控制图结构示意图三；

图13为本发明控制原理框。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明技术方案做进一步详细描述：

如图1-13图所示，一种风电生态农业用检测控制装置，包括机架组件1、操作台2、主控柜3、风电控制柜4、家用电控制柜5；

机架组件1包括第一机架11、第二机架12；

第一机架11包括第一台板111、第二台板112、护栏113、扶梯114、将第一机架11与第二机架12连接的支撑柱115、底部支架116；

支撑柱115包括左侧支撑柱1151、右侧支撑柱1152，左侧支撑柱1151、右侧支撑柱1152相对于第一台板111中心对称设置；左侧支撑柱1151包括左侧立管1153、左侧斜管1154、左侧顶管1155，左侧立管1153、左侧斜管1154、左侧顶管1155首尾焊接而成底部开口的梯形架结构，左侧立管1153底部设置有管接头一1156，左侧立管1153与管接头一1156焊接连接，左侧立管1153中性平面与管接头一1156中性平面所成夹角α为36°；左侧斜管1154底部设置有管接头二1157，左侧斜管1154与管接头二1157焊接连接，左侧斜管1154中性平面与管接头二1157中性平面所成夹角α为36°；左侧立管1153与左侧斜管1154延长线所成夹角β为20°。

第一台板111底部设置有具有螺纹安装孔1110的固定块1111，第一台板111通过固定块1111采用螺栓固定在左侧支撑柱1151、右侧支撑柱1152底部，

左侧支撑柱1151、右侧支撑柱1152与底部支架116焊接连接；扶梯114设置为4层，扶梯114左侧焊接在左侧斜管1154上，扶梯114右侧设置有连接弯管1141，连接弯管1141顶端焊接在底部支架116上，连接弯管1141低端焊接固定在第一台板111上；

第二台板112焊接在底部支架116上，护栏113焊接在第二台板112上。

第二机架12包括风电柜固定底座121、主控柜固定底座122、举升机构123、遮阳棚124、格栅125；

风电柜固定底座121包括立柱1211、底座滑槽1212、后挡板1213、前挡板1214，立柱1211顶部焊接固定在第一机架11的底部支架116上，立柱1211顶部焊接固定在第一机架11的第一台板111上；底座滑槽1212设置有两根，底座滑槽1212焊接在立柱1211底部内侧；后挡板1213通过螺栓1215固定在立柱1211上，后挡板1213与底座滑槽1212处于同一高度位置；前挡板1214两端弯曲卡扣在底座滑槽1212外侧，前挡板1214两端通过螺栓1216固定在底座滑槽1212上。

主控柜固定底座122包括主控柜立柱1221、主控柜支撑横梁1222、主控柜固定架1223、主控柜后挡板1224，主控柜立柱1221上端固定连接有遮阳棚124，主控柜立柱1221下端通过螺栓连接有举升机构123，主控柜支撑横梁1222与主控柜立柱1221焊接连接，主控柜支撑横梁1222通过主控柜固定架1223固定连接，主控柜固定架1223上设置有主控柜固定柱1225，主控柜固定架1223后侧设置有主控柜后挡板1224。

丝杆升降机联动平台123采用德州启力传动机械有限公司制造的四台联动的丝杆升降机联动平台，丝杆升降机联动平台123上端通过焊接方式与主控柜固定底座122上的主控柜立柱1221连接，丝杆升降机联动平台123底部焊接固定在风电柜固定底座的立柱1211上。

操作台2包括外壳21、操作面板22、显示器23、供电电源24、信号控制板25，操作面板22设置在外壳21内部，显示器23设置在操作面板22上方，操作面板22上设置有总开关键221、风电开关222、家用电开关223、平台启动键224、平台上升键225、平台下降键226；外壳21内部设置有外壳上腔212、外壳中腔213、外壳下腔214，外壳上腔212形成一个棱柱形凸台215，棱柱形凸台215上安装设置有显示器23；信号控制板25安装在外壳中腔213内，外壳下腔214安装有供电电源24，供电电源24为220v供电电源，220v供电电源与220v家用电连接，外壳下腔214两侧设置有散热孔221；

信号控制板25包括at91m芯片、温度数据接收模块、pm2.5数据接收模块、ms1100甲醛数据接收模块、电机控制模块，温度数据接收模块接收来自主控柜3采集的温度数据信息，并通过显示器显示；pm2.5数据接收模块接收来自主控柜3采集的pm2.5数据信息，并通过显示器显示；ms1100甲醛数据接收模块接收来自主控柜3采集的甲醛数据信息，并通过显示器显示；电机控制模块连接至丝杆升降机联动平台123，电机控制模块控制丝杆升降机联动平台123中电机的启动、停止、反转，电机控制模块通过at91m芯片连接至操作台2的操作面板22上的平台启动键224、平台上升键225、平台下降键226，按下平台启动键224，电机控制模块控制丝杆升降机联动平台123工作；按下平台上升键225，丝杆升降机联动平台123的丝杆伸出，主控柜底座向上运动；按下平台下降键226，丝杆升降机联动平台123的丝杆缩进，主控柜底座向下运动；

总开关键221与供电电源24连接，供电电源24与信号控制板25连接，信号控制板25与显示器23连接；显示器23与供电电源24连接，

主控柜3包括主控柜机体31、pcb板、带有epcsi芯片的stm8s105k4芯片、jtag接口、电源切换电路、光报警电路、蜂鸣器；stm8s105k4芯片为主控柜3的核心部分，stm8s105k4芯片对环境温度、pm2.5值、甲醛含量进行检测，epcsi芯片用于存储数据信息，pcb板通过螺钉安装在机体31内，带有epcsi芯片的stm8s105k4芯片、电源切换电路、光报警电路、蜂鸣器设置在pcb板上；

lcd显示屏与stm8s105k4芯片连接，lcd显示屏用于显示stm8s105k4芯片检测出的环境温度值；

jtag接口与arm系统芯片连接，所述jtag接口为程序下载接口；

晶振电路与arm系统芯片连接，所述晶振电路提供12mhz频率；

高精度数字温度传感器与arm系统芯片连接，所述高精度数字温度传感器用于输入待测温度信号，为提高环境温度检测准确率，高精度数字温度传感器至少设置160个；

光报警电路与arm系统芯片连接，所述光报警电路用于超阈值报警输出；

蜂鸣器与arm系统芯片连接，所述蜂鸣器在光报警电路报警后蜂鸣提醒；

电源电路与arm系统芯片连接，电源电路为arm系统芯片提供3.3v或5v的电源。

风电控制柜4包括风电柜体41、风电蓄电池、风电控制器，风电蓄电池、风电控制器固定在风电柜体内，风电控制器与风电蓄电池连接，风电蓄电池与主控柜3连接，风电控制器采用的是合肥为民电源有限公司生产的型号为

ww06-24，充电电压为24v的风电控制器。

家用电控制柜5包括家用电柜体51、变压器、断路器，变压器、断路器设置在柜体内，断路器与家用电源连接，断路器与变压器连接，变压器与主控柜3连接，变压器为220v转24v电源直流变压器。

本发明，一种生态农业用风电检测装置安装在农作物种植大棚内，大棚内设置有ms1100甲醛检测器、pm2.5检测传感器、多路高精度数字温度传感器，

ms1100甲醛检测器、pm2.5检测传感器、多路高精度数字温度传感器分别与主控柜3连接；主控柜3与操作台2内的信号控制板25连接，信号控制板25由内部设置的供电电源24提供电能，信号控制板25连接设置有显示器23，信号控制板25通过电缆连接至丝杆升降机联动平台123，丝杆升降机联动平台123连接至主控柜固定底座122；主控柜3外部设置有主控柜电源切换开关，主控柜电源切换开关与风电控制柜4处于通电连接状态，风力发电机停止工作时，主控柜电源切换开关与风电控制柜4断开并与家用电控制柜5连通并通电连接。主控柜3与风电控制柜4连接，风电控制柜4连接至风力发电机，风电控制柜4给主控柜提供电能；主控柜3与家用电控制柜5连接，家用电控制柜5与家用电源连接；风电控制柜4断电时，家用电控制柜5接通家用电源给主控柜3供电，确保主控柜3持续工作。

一种风电生态农业用检测控制装置的使用方法，包括信息显示、主控柜升降、风电家用电切换；

信息显示：

通过第一机架11上的扶梯登上第二机架12，操作第二机架12上的操作台2，按下总开关键221，装置通电并进入工作状态，设置在农业大棚内的ms1100甲醛检测器、pm2.5检测传感器、多路高精度数字温度传感器采集数据，并将数据信息传输至主控柜3的stm8s105k4芯片中，stm8s105k4芯片将温度数据、pm2.5数据、甲醛数据通过电缆传输分别传输至温度数据接收模块、pm2.5数据接收模块、ms1100甲醛数据接收模块，操作台2中的信号控制板25中设置的芯片at91m对温度数据、pm2.5数据信息进行处理，并在操作台的显示器上进行显示。

主控柜升降：

操作台2通过电缆连接至丝杆升降机联动平台123，操作台2中的电机控制模块控制丝杆升降机联动平台123中电机的启动、停止、反转，电机控制模块通过at91m芯片连接至操作台2的操作面板22上的平台启动键224、平台上升键225、平台下降键226，按下平台启动键224，电机控制模块控制丝杆升降机联动平台123工作；按下平台上升键225，丝杆升降机联动平台123的丝杆伸出，主控柜底座向上运动；按下平台下降键226，丝杆升降机联动平台123的丝杆缩进，主控柜底座向下运动。

风电家用电切换：

主控柜3与风电控制柜4连接，风电控制柜4连接至风力发电机，风电控制柜4给主控柜提供电能；主控柜3与家用电控制柜5连接，家用电控制柜5与家用电源连接；风电控制柜4断电时，家用电控制柜5接通家用电源给主控柜3供电，确保主控柜3持续工作。

主控柜3外部设置有主控柜电源切换开关，主控柜电源切换开关与风电控制柜4处于通电连接状态，风力发电机停止工作时，主控柜电源切换开关与风电控制柜4断开并与家用电控制柜5连通并通电连接。

以上是对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。