一种农业温室智能控制装置的制作方法

本实用新型属于农业温室智能控制技术领域，尤其是涉及一种农业温室智能控制装置。

背景技术：

农业物联网是物联网在农业领域的分支，运用温度、湿度、土壤水分、光照、CO2等传感器设备，检测设施农业温室环境中的环境参数，通过阈值逻辑或时间逻辑来实时动态的控制外部执行设备，如与通风量有关的卷帘电机执行设备、与灌溉有关的水路电磁阀执行设备，保证农作物有一个良好的、适宜的生长环境。农业物联网在控制方面仍然以包含简单的开关的大型机柜为主，但存在以下问题：

控制机柜体积大，只能单点布置在设施农业温室中；控制逻辑简单且单一，只能通过人为操作来实现控制外部执行设备，无法做到实时动态控制。对于大规模的分布式物联网控制应用，上述应用会造成现场布线过度复杂、维护成本过高等问题，严重阻碍农业物联网监控系统的大规模发展应用。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种农业温室智能控制装置，外观轻便小巧、控制逻辑多样，解决了现有技术中安装及操作复杂的问题。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种农业温室智能控制装置，包括机箱外壳、核心电路板、操作面板、衬板，所述机箱外壳为塑料材质的箱体结构，包括可扣合在一起的矩形箱体和透明上盖；所述衬板安装在矩形箱体的底部，所述衬板的相对的两侧边设有侧面折耳，所述衬板上表面固定安装核心电路板，所述操作面板的两端分别与衬板的两个侧面折耳的外端部固定连接；所述核心电路板为带有处理器、驱动电路、霍尔电流检测电路、继电器、通讯单元、存储单元的单片机系统，所述处理器通过PWM信号、AD信号、IO信号、UART信号、IIC信号分别与驱动电路、霍尔电流检测电路、继电器、按钮及指示电路、通讯单元、存储单元信号连接；所述驱动电路信号连接电机，所述霍尔电流检测电路串接在电机的供电回路中；所述继电器通过矩形箱体上的连接插头连接外部执行设备；所述衬板上还固定有开关电源和断路器空开，所述开关电源的输入端通过断路器空开连接市电插座，其输出端信号线通过导线与核心电路板的电源接口连接；所述操作面板上安装有用于人机交互的控制开关和状态指示灯，所述控制开关和状态指示灯与处理器的I/O口连接。

进一步的，所述操作面板上的控制开关包括三档位摇柄常开型开关、三档位旋钮常开型开关、金属按钮常开型开关。

进一步的，所述矩形箱体上设有开孔，标配航空插头，所述继电器通过航空插头连接外部执行设备。

进一步的，所述侧面折耳的高度满足使操作面板安装高度和箱体结构与透明上盖的连接处齐平。

进一步的，所述矩形箱体和透明上盖的连接处均搭配硅橡胶密封圈，所述机箱外壳外部设有不锈钢挂脚。

进一步的，所述通讯单元为ZigBee无线传输模块。

相对于现有技术，本实用新型具有以下优势：

(1)所述农业温室智能控制装置轻便小巧，与外部执行设备一一对应，可根据不同的温室规模灵活架设；设备控制逻辑更强大，不光能实现本地手动控制，更可以实现远程自动控制，大大提高农业作业效率。

(2)设备控制更安全，不同于现有的控制机柜，开关直接控制AC220V，农业温室智能控制装置上的开关控制的均为DC24V，再通过继电器实现交流控制，在农业温室这种潮湿环境中使用，极大地提高了安全性。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例所述机箱外壳的结构图；

图2中a、b、c为本实用新型实施例所述衬板的正视图、俯视图、侧视图；

图3为本实用新型实施例所述操作面板的示意图；

图4为本实用新型实施例所述机箱外壳的底板的示意图；

图5为本实用新型实施例所述核心电路板的电路结构示意图；

图6中a、b分别为本实用新型实施例所述开关电源的俯视图和侧视图；

图7中a、b分别为本实用新型实施例所述三档位摇柄常开型开关的正视图和侧视图；

图8中a、b、c分别为本实用新型实施例所述金属按钮常开型开关的正视图、俯视图、仰视图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

一种农业温室智能控制装置，包括机箱外壳、核心电路板、操作面板、衬板，

所述机箱外壳为ABS塑料材质的箱体结构，如图1所示，包括通过合页连接的矩形箱体和透明上盖，矩形箱体的另一边与透明上盖可以扣合在一起；矩形箱体和透明上盖的连接处均搭配硅橡胶密封圈，矩形箱体的底部开孔，标配航空插头，用以连接外部执行设备；

所述机箱外壳的整体可以实现IP65级防水标准。外径尺寸只有286x188x142mm，使用不锈钢挂脚可方便固定在墙体等平面上。

如图2所示，所述衬板为镀锌板，其相对的两侧边设有侧面折耳，所述衬板通过螺丝固定在箱体结构底面的螺丝孔位处，所述衬板上表面固定安装核心电路板，所述操作面板的两端分别与衬板的两个侧面折耳的外端部固定连接；

所述侧面折耳的高度满足使操作面板安装高度和箱体结构的合页处齐平，通过透明上盖可以直观观察到操作面板，打开透明上盖就可以操作；

如图5所示，所述核心电路板为带有处理器、驱动电路、霍尔电流检测电路、继电器、通讯单元、存储单元及嵌入式程序在内的单片机系统，具备多种可编辑控制逻辑，是实现自动控制的核心；如图6所示，所述处理器通过PWM信号、AD信号、IO信号、UART信号、IIC信号分别与驱动电路、霍尔电流检测电路、继电器、按钮及指示电路、通讯单元、存储单元信号连接；所述驱动电路信号连接电机，所述霍尔电流检测电路串接在电机的供电回路中；所述继电器通过输出开关量控制连接外部执行设备。

如图4所示，所述矩形箱体的底板上设有开孔，标配航空插头；外部执行设备控制线通过导线从机箱外壳的底板设有的航插走线孔串出，实现外部控制；外部执行设备为航空插头接线，接线线缆通过可插拔的航空插头实现与所述核心电路板的电气属性连接。

所述衬板上还通过螺丝固定有开关电源和小型的断路器空开，在衬板表面设有用于固定开关电源、核心电路板、断路器空开、操作面板的螺丝孔位；所述开关电源的输入端通过断路器空开连接市电插座，其输出端信号线通过导线与核心电路板的电源接口连接。所述开关电源的结构如图6所示。

如图3所示，所述操作面板为带有定位孔和安装孔位的矩形镀锌板结构，其上安装有三档位摇柄常开型开关、三档位旋钮常开型开关、金属按钮常开型开关和状态指示灯，并加以产品标识；所述三档位摇柄常开型开关、三档位旋钮常开型开关、金属按钮常开型开关和状态指示灯的信号线均通过走线与所述核心电路板上的处理器实现电气属性连接，操作面板的走线通过理线束整理，进入核心电路板，实现人机交互操作。

如图7所示，所述三档位旋钮常开型开关，为自锁式拨动操作，自带指示灯的旋钮开关，中间档位为断路状态，其余两个档位常开，操作闭合；所述三档位旋钮常开型开关的一端与所述处理器的I/O口连接，闭合后改变处理器I/O口的电平，处理器接收到电平改变指令后做出相应的判断，控制外部执行设备做出相应动作，在开关量控制里使用，用作开关和状态切换。

如图8所示，所述金属按钮常开型开关，为按压式操作，自带指示灯的按钮开关，弹起为断路状态，按压操作闭合；所述金属按钮常开型开关的一端接入处理器的I/O口做电平触发，在控制状态里使用，用作状态切换。

在满足自动控制的要求下，在硬件上还引出若干处理器的I/O口，用于连接外部按键开关，通过按键开关来切换处理器的I/O口的高低电平，检测开关状态，处理器接收到开关状态后做出相应的判断，用于人机交互。现场人员可以在不使用自动控制的情况下，通过人机交互界面实现对外部执行设备的控制。

本实用新型提供了一种外观轻便小巧、控制逻辑多样的农业温室智能控制装置。所述开关电源为24V10A双路开关电源，将外部输入的市电AC220V转变为系统可用的DC24V，为整个装置供电，使外部执行设备的工作电压都在安全电压之下，安全规范；所述断路器空开，为用塑料做的空气断路器，在市电交流电路中带有过压、失压、过流等保护功能外，主要还有开关作用，用于切断电源，在设备遇紧急情况下或非紧急情况下维护时使用。

所述处理器负责外部信号采集、逻辑判断、控制信号输出、数据传输等，所述驱动电路将输入﹢24VDC电压调制成±24VDC电压供电机正反转使用，PWM信号可以调节输出电压的大小，从而达到控制电机转速的目的；所述霍尔电流检测电路串接在电机的供电回路中，用来检测回路通过的电流大小；所述按钮及指示电路提供了用户操作设备的接口，通过按钮控制电机转动，通过指示灯可以直观了解设备工作状态；所述通讯单元采用ZigBee无线传输，实现远程控制；所述存储单元用来存储系统参数。

机械量控制上采用电机本身限位旋钮开关作为通风开窗的上下限限制，通过检测运动电流判断电机所处的状态；通过处理器控制电机的驱动电路的PWM信号来实现对卷帘电机的控制，免去人为操作；

开关量控制上通过处理器的I/O口控制继电器输入端，结合现场外部执行设备的电气指标，选取适配的继电器输出端指标，从而达到小电流控制大电流的目的，安全实用。

所述操作面板上分为电机操作区、开关控制区、ZigBee部分和电源指示灯部分，

电机操作区：

校准/强制开关：5秒内连续触发三次可启动校准操作。

所述三档位摇柄常开型开关：向上拨电机上升，向下拨电机下降，中间电机停止；

所述金属按钮常开型开关，为自动/手动模式切换按钮：按下启用自动模式，弹起启用手动模式；

电机告警指示灯：红色常亮—电机故障、绿色常亮—电机运行到软件限位、红绿交替(周期3秒)—正在校准。

开关控制区：所述三档位旋钮常开型开关：手动开、手动关、自动模式三个档位；手动开和自动开时，旋钮指示灯点亮。

ZigBee部分：通过通讯单元状态指示灯显示状态。

电源指示灯：正常工作时为绿色常亮。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。