边防哨所蔬菜种植工房控制管理机
阅读：404发布：2020-05-08
专利汇可以提供边防哨所蔬菜种植工房控制管理机专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种边防哨所蔬菜种植工房控制管理机，包括 传感器 输入单元(1)、控制主机单元(2)、屏幕显示单元(3)、输出控制单元(4)，传感器输入单元(1)、屏幕显示单元(3)、输出控制单元(4)分别连接至控制主机单元(2)；传感器输入单元(1)包括 温度 湿度传感器 (1-1)、光照强度传感器(1-2)、人体红外传感器(1-3)、烟雾和火焰检测传感器(1-4)、二 氧 化 碳 传感器(1-5)、 微波 雷达传感器(1-6)，各传感器分别连接至 控制器 组件(2-1)。本实用新型通过实时采集边防哨所蔬菜工房内空气温度、湿度、光照强度等环境参数，根据蔬菜生长需要进行开启或者关闭 指定 的环境调节设备。，下面是边防哨所蔬菜种植工房控制管理机专利的具体信息内容。
1.一种边防哨所蔬菜种植工房控制管理机，其特征在于：包括传感器输入单元(1)、控制主机单元(2)、屏幕显示单元(3)、输出控制单元(4)，传感器输入单元(1)、屏幕显示单元(3)、输出控制单元(4)分别连接至控制主机单元(2)；
传感器输入单元(1)包括温度湿度传感器(1-1)、光照强度传感器(1-2)、人体红外传感器(1-3)、烟雾和火焰检测传感器(1-4)、二氧化碳传感器(1-5)、微波雷达传感器(1-6)，各传感器分别连接至控制器组件(2-1)；
控制主机单元(2)包括控制器组件(2-1)、嵌入式微处理机和控制模块(2-2)、输入键盘和鼠标(2-3)，输入键盘和鼠标(2-3)连接至嵌入式微处理机和控制模块(2-2)，嵌入式微处理机和控制模块(2-2)连接至控制器组件(2-1)；
屏幕显示单元(3)用于显示虚拟化仪表和控制开关；
输出控制单元(4)包括风扇控制启动电路(4-1)、加温控制启动电路(4-2)、除湿控制启动电路(4-3)、喷雾控制启动电路(4-4)、补光灯光谱配置电路(4-5)、潜水泵定时控制电路(4-6)、微风扇定时控制电路(4-7)、补光灯定时控制电路(4-8)、二氧化碳发生器控制电路(4-9)、安防控制报警电路(4-10)。
2.根据权利要求1所述的边防哨所蔬菜种植工房控制管理机，其特征在于：还包括机箱(5)，传感器输入单元(1)的传感器接入端口和输出控制单元(4)的控制输出端口安装在机箱后部，机箱正面设有显示器窗口(51)和键盘鼠标抽板(52)，机箱面板上配置有高清显示屏幕，机箱后部配置有外接虚拟化仪表屏幕显示端口。
3.根据权利要求2所述的边防哨所蔬菜种植工房控制管理机，其特征在于：屏幕显示单元(3)显示的内容包括受温度湿度传感器控制的温度湿度变化的仪表数值和图形、受光照强度传感器控制的光照强度变化的仪表数值和图形、受人体红外传感器控制的图形化自动门开关监控、受烟雾和火焰检测传感器控制的告警灯、受二氧化碳传感器控制的仪表和数值显示、受微波雷达传感器控制的非法侵入告警和语音提示、控制和调节按钮开关、仪表和控制开关。
边防哨所蔬菜种植工房控制管理机
技术领域
[0001] 本实用新型涉及应用于“高山海岛边防哨所全天候蔬菜工房”内配设的管理和控制边防哨所蔬菜种植工房内各种设备的管理装置。
背景技术
[0002] “高山海岛边防哨所全天候蔬菜工房”是一种不受季节、气候影响，不受地域及土壤限制，可以安装在海拔5000米高山上给守卫在我国边防哨所的部队人员，提供四季都可以供给的无污染、无病虫害、无农药残留的环保蔬菜的工房。在高原高寒的山上需要将该“高山海岛边防哨所全天候蔬菜工房”安装在可以保温的山洞内，要对蔬菜工房内的温度、湿度、LED植物生长灯光照强度、光合作用所需的LED植物生长灯光照时间、LED植物生长灯根据种植蔬菜成长所需可调节光谱变化比例、自动控制微循环风力、营养液供给、二氧化碳浓度检测、以及安防系统自动门监控、烟雾探测报警、火焰探测报警、非法入侵报警并触发启动超声波驱鸟、鼠、虫害信号发生器等功能进行管理。发明内容
[0003] 本实用新型的目的在于提供一种边防哨所蔬菜种植工房控制管理机，对边防哨所蔬菜种植工房进行管理。
[0004] 本实用新型为达到上述目的所采用的一个技术方案是：一种边防哨所蔬菜种植工房智能控制管理机，包括传感器输入单元、控制主机单元、屏幕显示单元、输出控制单元，传感器输入单元、屏幕显示单元、输出控制单元分别连接至控制主机单元；
[0008] 输出控制单元包括风扇控制启动电路、加温控制启动电路、除湿控制启动电路、喷雾控制启动电路、补光灯光谱配置电路、潜水泵定时控制电路、微风扇定时控制电路、补光灯定时控制电路、二氧化碳发生器控制电路、安防控制报警电路。
[0009] 进一步地，还包括机箱，传感器输入单元的传感器接入端口和输出控制单元的控制输出端口安装在机箱后部，机箱正面设有显示器窗口和键盘鼠标抽板，机箱面板上配置有高清显示屏幕，机箱后部配置有外接虚拟化仪表屏幕显示端口。
[0010] 本实用新型通过实时采集边防哨所蔬菜工房内空气温度、湿度、光照强度、二氧化碳浓度等环境参数，根据蔬菜生长需要所设定的数值进行自动开启或者关闭指定的环境调节设备。可以为蔬菜生态信息自动监测、对设施进行自动控制和智能化管理提供科学依据和有效手段，并配置有安防监控系统。附图说明
[0011] 图1是本实用新型较佳实施例的示意图；
[0012] 图2是本实用新型较佳实施例之机箱的示意图；
[0013] 图3是本实用新型较佳实施例之显示屏的示意图。
具体实施方式
[0014] 下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明：
[0015] 如图1和图2所示，一种边防哨所蔬菜种植工房控制管理机，包括传感器输入单元1、控制主机单元2、屏幕显示单元3、输出控制单元4，传感器输入单元1、屏幕显示单元3、输出控制单元4分别连接至控制主机单元2。还包括机箱5，传感器输入单元1的传感器接入端口和输出控制单元4的控制输出端口安装在机箱后部，机箱正面设有显示器窗口51和键盘鼠标抽板52，机箱面板上配置有高清显示屏幕，机箱后部配置有外接虚拟化仪表屏幕显示端口。
[0016] 传感器输入单元1包括温度湿度传感器1-1、光照强度传感器1-2、人体红外传感器1-3、烟雾和火焰检测传感器1-4、二氧化碳传感器1-5、微波雷达传感器1-6，各传感器分别连接至控制器组件2-1。
[0017] 控制主机单元2包括控制器组件2-1、嵌入式微处理机和控制模块2-2、输入键盘和鼠标2-3，输入键盘和鼠标2-3连接至嵌入式微处理机和控制模块 2-2，嵌入式微处理机和控制模块2-2连接至控制器组件2-1。
[0018] 如图3所示，屏幕显示单元3用于显示虚拟化仪表和控制开关。屏幕显示单元3显示的内容包括受温度湿度传感器控制的温度湿度变化的仪表数值和图形、受光照强度传感器控制的光照强度变化的仪表数值和图形、受人体红外传感器控制的图形化自动门开关监控、受烟雾和火焰检测传感器控制的告警灯、受二氧化碳传感器控制的仪表和数值显示、受微波雷达传感器控制的非法侵入告警和语音提示、控制和调节按钮开关、仪表和控制开关。
[0019] 输出控制单元4包括风扇控制启动电路4-1、加温控制启动电路4-2、除湿控制启动电路4-3、喷雾控制启动电路4-4、补光灯光谱配置电路4-5、潜水泵定时控制电路4-6、微风扇定时控制电路4-7、补光灯定时控制电路4-8、二氧化碳发生器控制电路4-9、安防控制报警电路4-10。
[0020] 本实施例中，控制器组件2-1采用Arduino Mega2560控制器组件，嵌入式微处理机和控制模块2-2采用树莓派嵌入式微处理机。
[0021] 温度湿度传感器1-1采用型号为“STD-DHT11CG-1型”数字温度/湿度传感器，数字温度/湿度传感器接入温度湿度传感器信号输入端口，经过经过嵌入式微处理机和控制模块2-2处理仪表图形化显示和执行控制。
[0022] STD-DHT11CG-1型数字温度/湿度传感器是一款可以同时测量温度、湿度的复合型传感器，输出为已校准的数字数值信号。STD-DHT11CG-1型数值温度/湿度传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC(负温度系数热敏电阻) 测温元件，通过一个高性能8位单片机进行数据处理后输出数值信号，具有体积小、功耗低、传输距离长等优点。输出信号：单总线数字数值信号；供电电压：3.3V～5.5V DC；供电电流:最大2.5mA；湿度范围：20％～90％RH，误差±5％RH；温度范围：0℃～50℃，误差±2℃；采样周期：间隔不得低于1s；长期稳定性：＜±1％RH/年。
[0023] 温度传感器采集的温度数值，由一个垂直温度计图形化显示“温度计”和一个“温度数值”窗口直接显示数值，在“温度数值”窗口上边有一个“温度上限”窗口，用于设定风扇和降温设备启动的温度值点位，用鼠标点击窗口旁▲可以直接改变设定数值增加、或减少，也可以直接点击窗口内数值后用键盘直接键入设定值。
[0024] 同样，在“温度数值”窗口下边有一个“温度下限”窗口，用于设定加温设备启动的温度值点位，用鼠标点击窗口旁▲可以直接改变设定数值增加、或减少，也可以直接点击窗口内数值后用键盘直接键入设定值。
[0025] 当采集的温度数值高于“温度上限”值时，“温度警报”红色警告灯燃亮，启动蔬菜工房内降温风扇装置，屏幕上“风扇启动”指示灯燃亮，风扇启动等级图形化风扇开始转动，图形化风扇下边“风扇等级”窗口显示风扇转动的等级，等级1转速最慢，等级9转速最快。
[0026] 当“风扇等级”到达5级后，同时启动水帘装置，增加降温效果。
[0027] 当采集的温度数值低于“温度下限”值时，“温度警报”红色警告灯燃亮，启动蔬菜工房内加温装置，屏幕上“加温启动”指示灯燃亮。
[0028] 湿度控制，湿度传感器采集的湿度数值，由一个垂直湿度计图形化显示和一个“湿度数值”窗口直接显示数值，在“湿度数值”窗口上边有一个“湿度上限”窗口，用于设定除湿去潮湿设备启动的湿度值点位，用鼠标点击窗口旁▲可以直接改变设定数值增加、或减少，也可以直接点击窗口内数值后用键盘直接键入设定值。
[0029] 同样，在“湿度数值”窗口下边有一个“湿度下限”窗口，用于设定加湿设备启动的湿度值点位，用鼠标点击窗口旁▲可以直接改变设定数值增加、或减少，也可以直接点击窗口内数值后用键盘直接键入设定值。
[0030] 当采集的湿度数值高于“湿度上限”值时，“湿度警报”红色警告灯燃亮，启动蔬菜工房内去湿装置。
[0031] 当采集的湿度数值低于“湿度下限”值时，“湿度警报”红色警告灯燃亮，启动蔬菜工房内加湿度装置，屏幕上“加湿启动”指示灯
[0032] 显示器屏幕上图形化显示仪表检测的温度和湿度数值和数字显示数值，同时微风扇定时控制电路4-7控制型号为“STD-PWM20A-1固态继电器”，采用 PWM方式由“STD-PWM20A-1固态继电器”控制风扇的转速等级和启动、停止。加温控制启动电路4-2输出电平控制型号为“STD-DY10A01KZ-1”型电平控制继电器控制加温电路开启、停止。
[0033] 除湿控制启动电路4-3控制型号为“STD-DY10A01KZ-1”型电平控制继电器控制除湿机的启动、停止。以及喷雾控制启动电路4-4输出电平控制型号为“STD-DY10A01KZ-1”型电平控制继电器控制喷雾机开启、停止。
[0034] 光照强度传感器1-2采用型号为“STD-GMCG-1型”光照强度传感器，光照强度传感器接入光照强度传感器信号输入端口，经过处理后仪表图形化显示和执行控制。
[0035] STD-GMCG-1型光照度传感器采用光敏二极管采样，对环境光强最敏感，用来检测周围环境的亮度和光强。传感器在无光条件或者光强达不到设定阈值时，数据信号线输出高电平，当外界环境光强超过设定阈值时，传感器数据信号线输出低电平。工作电压3.3V～5V。输出形式：a、模拟量电压输出，b、数字开关量输出(0和1)。
[0036] 光强度采集传感器采集的光照强度数值，由屏幕中一个水平进度条图形指示“光照强度”以及在图形水平进度指示条右侧有一个“强度值”窗口直接显示出当前实时检测到的光照强度，光照强度显示单位为KLux。
[0037] “强度值”窗口右侧有一个“强度上限”窗口，用于设定光照强度超出蔬菜所需强度时，发出报警指示的工作点位，用鼠标点击窗口旁▲可以直接改变设定数值增加、或减少，也可以直接点击窗口内数值后用键盘直接键入设定值。
[0038] 光照强度超过“强度上限”值时“超强报警”灯燃亮。光照强度检测用于工作人员调整“植物生长灯光谱配比选择”时要满足蔬菜成正式时所需的光照强度，但也不能使光照强度超出光照蔬菜所需的光强度。
[0039] 显示器屏幕上图形化显示仪表检测的光照强度和数字显示数值，超过光照度强度上限报警指示灯燃亮。
[0040] 人体红外传感器1-3采用型号为“STD-HC-SR501-1型”热释电红外传感器，热释电红外传感器接入人体红外传感器信号输入端口，经过处理后仪表图形化显示和执行控制。显示器屏幕上图形化显示自动门监控打开和关闭。
[0041] STD-HC-SR501-1型热释电红外线传感器是人体红外感应传感器，是基于红外线技术的自动控制产品。灵敏度高、可靠性强、超低功耗，超低电压工作模式。广泛应用于各类自动感应电器设备,尤其是干电池供电的自动控制产品。工作电压：直流电压4.5～20V；静态电流：<50uA；电平输出：高3.3V/低 0V；触发方式：L不可重复触发/H重复触发(默认重复触发)；延时时间：0.5～ 200S(可调)可制作范围零点几秒～几十分钟；封锁时间：2.5S(默认)可制作范围零点几秒～几十秒；感应角度：<100度锥角；工作温度：-15-+70度；感应透镜尺寸：直径:23mm(默认)。
[0042] 在“智能蔬菜工房”门口安装有红外外线人体感应传感器，当有人进入“智能蔬菜工房”门的时候，就在屏幕上显示门被打开的图像化显示。
[0043] 平时屏幕上显示的“自动门监控”图形门是关闭的，当有人进入时屏幕中门即向两边打开，图形化看到工房内种植架图。
[0044] 烟雾检测传感器采用型号为“STD-MQ2-1型”烟雾传感器，烟雾传感器接入烟雾传感器信号输入端口，经过处理后仪表图形化显示和执行控制。显示器屏幕上图形化显示烟雾传感器指示灯燃亮和熄灭。
[0045] STD-MQ2CG-1型烟雾传感器是用于家庭或工厂的气体泄漏监测装置，适宜于液化气、丁烷、丙烷、甲烷、酒精、氢气、烟雾等监测装置。输入电压：DC5V；消耗功耗：150mA；DO输出：TTL数字量0和1(0.1和5V)；AO输出：0.1～ 0.3V(相对无污染)，最高浓度电压4V左右，浓度越高输出电压越高；主要芯片：LM393、ZYMQ-2气体传感器；检测范围：对液化气，天然气，城市煤气有较好的灵敏度；工作特性：具有长期的使用寿命和可靠的稳定性，具有快速的响应恢复特性。
[0046] 火焰检测传感器采用型号为“STD-HYCG-1型”火焰传感器，火焰传感器接入火焰传感器信号输入端口，经过处理后仪表图形化显示和执行控制。显示器屏幕上图形化显示火焰传感器指示灯燃亮和熄灭。
[0047] 微波雷达传感器1-6采用型号为“STD-RCWL2017-1型”微波雷达开关传感器，微波雷达开关传感器接入微波雷达开关传感器信号输入端口，经过处理后仪表图形化显示和执行控制。
[0048] STD-RCWL0516-1型微波雷达感应开关传感器是一款采用多普勒雷达技术，专用于检测物体移动的微波感应传感器。该传感器具有灵敏度高，感应距离远，可靠性强，感应角度大，供电的电压范围广等特点。此处用于检测蔬菜工房附近侵入的鸟类、鼠类等有害动物的移动感应触发。
[0049] STD-RCWL0516-1型微波雷达感应开关传感器工作电压：4～28V DC；工作电流：3mA；探测距离：5～7M；发射功率：20～30mW；触发方式：重复触发；输出控制：高电平3.3V、低电平0V；工作环境：-20℃～+80℃；存储温度： -40℃～+100℃。
[0050] 显示器屏幕上图形化显示“非法入侵报警”指示灯燃亮和熄灭，“STD-RCWL2017-1型”微波雷达开关传感器的开关信号线同时控制配备的“蔬菜种植工房超声波驱鸟驱鼠器”启动。
[0051] 二氧化碳传感器1-5采用型号为“MH-Z19-W01-GSS-MISIR”二氧化碳浓度传感器，氧化碳浓度传感器接入二氧化碳浓度传感器信号输入端口，经过处理后仪表图形化显示和执行控制。
[0052] “MH-Z19-W01-GSS-MISIR”二氧化碳浓度传感器是一款低功耗(20mW)，高精度的传感器，工作条件：0℃～50℃；检测方式：非色散红外线吸收原理；采样方式：自然扩散；检测量程：0～2000ppm，0～5000ppm，0～1％vol；精度：±50ppm，+/-3％(测量值)；校准：自动校准；压力范围：标准大气条件下，±13毫米汞柱；输入功率：3.25V～5.25V(推荐3.3V)峰值电流150mA，平均6mA；功耗：20mW。
[0053] 显示器屏幕上图形化显示仪表检测的二氧化碳浓度传感器数值和数字显示数值，同时控制器组件2-1控制二氧化碳发生器控制电路4-9控制型号为“STD-DY10A01KZ-1”型电平控制继电器控制补量电路开启、停止。
[0054] 二氧化碳传感器采集的二氧化碳数值，由图中一个圆形图形化指示仪表显示以及一个“浓度值”显示窗口直接显示数值，在“浓度值”窗口下边有一个“上限设定”窗口，和一个“下限设定”窗口，用于设定二氧化碳发生器启动和停止工作点位，用鼠标点击窗口旁▲可以直接改变设定数值增加、或减少，也可以直接点击窗口内数值后用键盘直接键入设定值。
[0055] 当采集的“浓度值”低于“下限设定”值时，二氧化碳发生器启动，同时“补量启动”指示灯燃亮。当“浓度值”高于“上限设定”值时，二氧化碳发生器关闭，同时“超量报警”指示灯燃亮，直到二氧化碳浓度下降到“上限设定”值以下时“超量报警”指示灯指示灯自动熄灭。
[0056] 在屏幕上显示红、蓝、绿光谱调节立柱条，可用鼠标点击拖动控制主控机上“Arduino Mega2560”控制器三个模拟信号输入端口的数值0～250变化，控制“Arduino Mega2560”控制器的三个数据端口PWM变化输出，采用PWM 方式由“STD-PWM20A-1固态继电器”控制植物生长灯的红、蓝、绿三色LED 按照光谱调节立柱条变化，在屏幕上显示图形化光谱配色显示板，与实际光谱配色相同。
[0057] 影响蔬菜植物生长的光照因素主要有光照强度、光照波长和光照时间。依照不同植物的生长特点，适合植物光合作用的光照强度一般在2000～5000勒克司。光照波长：根据植物学理论，不同波长的光线对于植物光合作用的影响是不同的，不同波长的光线对于植物光合作用的影响是不同的，植物光合作用需要的光线，波长在400～700nm左右。400～500nm(蓝色)的光线以及610～ 720nm(红色)对于光合作用贡献最大。蓝色(470nm)和红色(630nm)的LED, 刚好可以提供植物所需的光线，因此，“STD-ZWBG植物生长补光灯”为比较理想的选择就是主要为使用这两种颜色组合。在视觉效果上，红蓝组合的植物灯呈现粉红色。蓝色光能促进绿叶生长；红色光有助于开花结果和延长花期；而配上绿色的光能够改善人们眼睛对光线的适应度。
[0058] 屏幕上显示图形化程序编程潜水泵开启和关闭时间，“Arduino Mega2560”控制器的一个数据端口按照屏幕上显示定时时间运行，潜水泵定时控制电路 4-6输出电平控制型号为“STD-DY10A01KZ-1”型电平控制继电器控制潜水泵开启、停止。同时在屏幕上用指示灯燃亮和熄灭同步显示。
[0059] 在屏幕上显示图形化程序编程微风扇开启和关闭时间，“Arduino Mega2560”控制器的一个数据端口按照屏幕上显示定时时间运行，微风扇定时控制电路4-7输出电平控制型号为“STD-DY10A01KZ-1”型电平控制继电器控制微风扇开启、停止。同时在屏幕上用指示灯燃亮和熄灭同步显示。
[0060] 在屏幕上显示图形化程序编程补光灯开启和关闭时间，“Arduino Mega2560”控制器的一个数据端口按照屏幕上显示定时时间运行，补光灯定时控制电路4-8输出电平控制型号为“STD-DY10A01KZ-1”型电平控制继电器控制补光灯开启、停止。同时在屏幕上用指示灯燃亮和熄灭同步显示。
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