一种家庭农场的控制装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于自动化控制技术领域，具体涉及一种家庭农场的控制装置，本发明还涉及一种家庭农场的控制方法。
【背景技术】
[0002]2013年“家庭农场”的概念是首次在中央一号文件中出现。在中国，家庭农场是指以家庭成员为主要劳动力，从事农业规模化、集约化、商品化生产经营。但是，随着城镇化的不断发展，数以亿计的农民工进城打工，在不少村庄则出现了 “青壮年荒”，或者说是“劳力荒”，使得家庭农场规模化、产业化的发展遇到困难和阻力。
[0003]现代化的信息技术和智能控制技术在家庭农场中很少有应用。以露天式的大规模种植为主要形势的家庭农场，主要靠人工的巡查来决定是否浇水、何时浇水，浇水设施也都是人工现场控制的，基本没有实现自动化；以温室大棚为主的家庭农场的种植，温室的温度、湿度也主要靠人工检查，温度的控制也主要是人工控制，土壤湿度、空气湿度的控制也主要是人工现场控制。光照强度的控制也主要靠人工掀起或者盖下温室的覆盖物来控制。当前，无论何种形势的家庭农场都不具备农业信息远程传输和监控的功能。
【发明内容】
[0004]为解决以上问题，本发明提供一种家庭农场的控制装置。
[0005]本发明的另一目的是提供一种家庭农场的控制方法。
[0006]本发明所采用的第一技术方案是，一种家庭农场的控制装置，包括数字信号处理器，数字信号处理器上分别通过导线连接有信号调理电路、外部储存器、系统时钟、电源模块、键盘、液晶显示器、数模转换器、外围声光报警单元、通讯模块；信号调理电路通过导线连接有第一多路选择开关，第一多路选择开关上分别通过导线连接有温度传感器、空气湿度传感器、光照强度传感器、土壤湿度传感器和摄像头；数模转换器上依次通过导线连接有第二多路选择开关、功率放大单元、光电隔离模块和执行机构；通讯模块连接有监控中心上位机。
[0007]本发明的特点还在于，
[0008]电源模块包括第一电源和第二电源；第一电源和第二电源通过单刀双掷开关与数字信号处理器相连接。
[0009]通讯模块采用无线通讯模块，无线通讯模块通过无线网络分别连接移动终端和监控中心上位机。
[0010]通讯模块采用电力线载波通讯模块，电力线载波通讯模块通过电力线与监控中心上位机相连接。
[0011]执行机构包括温度执行机构、空气湿度执行机构、光照强度执行机构、土壤湿度执行机构；所述温度执行机构、空气湿度执行机构、光照强度执行机构、土壤湿度执行机构分别与光电隔离模块相连接。
[0012]数字信号处理器采用DSP2812 ;数模转换器采用TLC5615 ;系统时钟采用DS1302 ；无线通讯模块采用TC35I ;温度传感器采用DS18B20或者PT100 ;空气湿度传感器采用HMP50U型号；光照强度传感器采用QLS60 ;土壤湿度传感器采用PHTS-5V-V。
[0013]本发明所采用的第二技术方案是，一种家庭农场的控制方法，采用上述的家庭农场的控制装置，具体按照以下步骤实施:
[0014]步骤1、将家庭农场的控制装置初始化，通过数字信号处理器连接的键盘设置家庭农场的温度、空气湿度、光照强度和土壤湿度环境参数、发送家庭农场现场环境参数到监控中心上位机的时间间隔以及现场参数的发送和查询次序；现场环境参数的设定值根据不同的作物及作物的不同生长时期的生长参数进行设置；时间间隔根据用户需求进行设定；家庭农场的现场参数的发送和查询次序依次为现场温度、空气湿度、光照强度、土壤湿度及摄像头采集到的图像；
[0015]步骤2、数字信号处理器判断发送现场环境参数到监控中心上位机的时间间隔是否到达；
[0016]步骤2.1、当时间间隔到，数字信号处理器启动通讯模块开始工作，通讯模块通过无线网络按照现场参数的发送次序发送现场参数到监控中心上位机并在监控中心上位机上显示；之后数字信号处理器判断家庭农场现场环境参数是否发送完毕，若未发送完毕则启动通讯模块继续发送，若发送完毕则结束程序；
[0017]步骤2.2、若通讯模块发送现场环境参数到监控中心上位机的时间间隔未到，则按现场参数的发送次序的查询顺序轮流采集温度传感器、空气湿度传感器、光照强度传感器、土壤湿度传感器和摄像头的实时值及图片并依次通过第一多路选择开关依次通过信号调理电路对信号进行调理、并将调理好的数据传递给数字信号处理器，数字信号处理器将对采集的数值进行模数转换，并将转换后的数值和各自的设定值作比较，数字信号处理器依次轮流判断温度、空气湿度、光照强度、土壤湿度、图像各个环境参数的实际值是否在设定值的范围内；
[0018]步骤2.2.1、若实际值在设定值的范围内，则在液晶显示器显示现场的温度、空气湿度、光照强度、土壤湿度环境参数以及图像；
[0019]步骤2.2.2、若实际值不在设定的范围内，则数字信号处理器驱动执行机构进行调整现场环境，数字信号处理器继续判断经过调整后的出现异常的传感器的实际值是否在设定值的范围内，若经过调整的参数在设定值的范围内，则执行机构停止工作，并在液晶显示器显示当前现场环境参数的实际值；
[0020]步骤3、若经过调整的参数仍然不在设定值的范围内，数字信号处理器断定执行机构出现故障，数字信号处理器控制外围声光报警单元发出报警信号，并启动无线通讯通讯模块或者电力线载波模块发送报警信号至监控中心上位机，同时通过无线通讯模块将报警信息发送至移动终端，以提醒用户；
[0021]步骤4、故障恢复后，重新从第I步开始工作，无限循环。
[0022]本发明的特点还在于，
[0023]若实际值不在设定的范围内，则数字信号处理器驱动执行机构进行调整现场环境具体按照以下步骤实施:当温度出现异常时，则温度执行机构自动开启或者关闭温度设备，以调整家庭农场的现场温度，直到现场温度达到要求值后自动关闭温度设备；当湿度出现异常时，则湿度执行机构会自动启动浇水设备开始浇水，直到现场湿度达到要求值后自动关闭浇水设备；当光照强度异常时，光照强度执行机构自动覆盖或者掀起温室覆盖物，直到光照强度达到要求值后自动覆盖或者掀起温室覆盖物，当空气湿度异常时，空气湿度执行机构自动启动或者关闭通风设备，直到空气湿度达到要求值后自动启动或者关闭通风设备。
[0024]本发明的有益效果是:本发明装置具有调试方便、控制精度高、可靠性高、可远程集中监控、远程指导等优点。本装置可节省大量的人力、物力，解决了当前中国式家庭农场经营的难题，实现了家庭农场经营的自动化和信息化。可促进家庭农场的高效管理，加快家庭农场的规模化、产业化的发展步伐。
[0025]本发明采用自动检测技术和数字信号处理器(DSP)技术，具有自动控制的功能，从而使得用户省力、省时。
[0026]本发明采用了 GSM无线传输技术或者电力载波技术，使得装置具有了远程集中监控的功能。通讯方式灵活，可以节省花费在人力巡查上花费的人力、物力；
[0027]本发明具有实时报警功能，利用了微控制器技术和GSM技术(或者电力载波技术)，报警信息可以远传至上位机监控中心和用户手机。用户可以做出及时的处理，避免了不必要的损失。
[0028]本发明因设置了摄像头，使用者可以方便的实现远程诊断。
【附图说明】
[0029]图1是本发明家庭农场的控制装置的结构示意图；
[0030]图2是本发明家庭农场的控制方法的工作流程图。
[0031]图中，1.数字信号处理器，3.外部储存器，4.系统时钟，5.键盘，6.液晶显示器，7.数模转换器，8.外围声光报警单元，9.无线通讯模块，10.信号调理电路，11.第一多路选择开关，12.温度传感器，13.空气湿度传感器，14.光照强度传感器，15.土壤湿度传感器，16.摄像头，17.第二多路选择开关，18.功率放大单元，19.光电隔离模块，20.执行机构，21.第一电源，22.第二电源，23.单刀双掷开关，24.移动终端，25.监控中心上位机，26.电力线载波通讯模块。
【具体实施方式】
[0032]下面结合【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0033]根据中国式家庭农场的主要以温室大棚或者大面积的规模化种植为主的特点，本发明利用检测技术、数字信号处理技术和无线通讯技术或者电力载波技术开发了通用于温室大棚和大面积规模种植的家庭农场现场环境参数的自动控制和远程监控装置。
[0034]本发明提供一种家庭农场的控制装置，包括数字信号处理器1，数字信号处理器I上分别通过导