[發(fā)明專利]植物陽光收集自動控制系統(tǒng)及裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210495035.8
• 申請日: 2012-11-29
• 公開（公告）號: CN103019189A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 解振強;賈思振;雷武生;王永平;顏志明;王全智
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418;A01G9/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種植物陽光收集自動控制系統(tǒng)及裝置，應(yīng)用于農(nóng)業(yè)中收集陽光，給植物補充光照。

背景技術(shù)

光照是植物光合作用的能量來源，與植物生長發(fā)育關(guān)系密切。如何最大限度的捕捉光能，充分發(fā)揮植物光合作用的潛力，將直接關(guān)系到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效益及成敗。目前生產(chǎn)上長利用溫室大棚等保護設(shè)施進行植物生產(chǎn)，由于透明覆蓋材料透光率低的原因，造成設(shè)施內(nèi)部植物生長光強降低，不能滿足植物正常生長，常采用補光燈作為補光光源，存在光質(zhì)改變、光利用率低、能耗高的缺點。現(xiàn)有的光線通過光纖傳輸?shù)恼彰飨到y(tǒng)和裝置只能將光照集中之后傳輸?shù)侥繕藚^(qū)域，在農(nóng)業(yè)應(yīng)用上雖能補光，但是不能根據(jù)不同植物及植物各生產(chǎn)階段對光強的要求自動調(diào)節(jié)傳輸終端的光強，會造成植物光呼吸增強，甚至強光灼傷，植物產(chǎn)品的商品性下降。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種植物陽光收集自動控制系統(tǒng)及裝置，本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：本發(fā)明的結(jié)構(gòu)包括凸透鏡、光纖耦合器A、光纖、光纖耦合器B、凹透鏡、光強檢測傳感器、控制分站、中央控制器、光纖耦合器移動控制電機，其中控制分站由第三微處理器、串行通信接口、復(fù)位電路、第二電源模塊、第二通信模塊組成，第三微處理器分別與串行通信接口、復(fù)位電路、第二電源模塊連接，串行通信接口與第二通信模塊連接，其中中央控制器由第一微處理器、第一電源模塊、觸摸屏、存儲器、串行通信接口、實時時鐘、第二處理器、第一通信模塊組成，第一微處理器分別與第一電源模塊、觸摸屏、存儲器、串行通信接口、實時時鐘連接，串行通信接口與第二處理器連接，第二處理器與第一通信模塊連接，其特征在于光纖耦合器移動控制電機的一端與兩個以上的陽光收集裝置連接，陽光收集裝置由凸透鏡、光纖耦合器A、光纖、光纖耦合器B、凹透鏡組成，所有的陽光收集裝置中的光纖耦合器A是串聯(lián)固定在一起的，光纖耦合器A通過光纖與光纖耦合器B連接，光纖耦合器A可在光線透過凸透鏡形成的焦點上前后移動，光纖耦合器A接近焦點時收集光線越強，光纖耦合器A遠離焦點時收集光線越弱，光纖耦合器移動控制電機可以控制相對應(yīng)一整排的光纖耦合器A的移動，光纖耦合器移動控制電機的另一端與控制分站通過有線連接，控制分站與中央控制器通過無線連接，控制分站還與光強檢測傳感器連接，利用凸透鏡采集光線通過光纖耦合器A、光纖和光纖耦合器B將傳輸過來的強光照分解成平行光照，再經(jīng)過凹透鏡將光線分解成散射光，照射植物葉片，增加光照強度。

本發(fā)明陽光收集裝置是通過凸透鏡、光纖耦合器將自然光照聚集，采用光纖將聚集后高強度光照傳輸?shù)街参锷戏剑硎抢猛雇哥R采集光線通過光纖耦合器將傳輸過來的強光照分解成平行光照，再經(jīng)過凹透鏡將光線分解成散射光，照射植物葉片，增加光照強度，多個凹透鏡散射出來的光就會交叉覆蓋，無光照死角。光強檢測傳感器設(shè)置在室內(nèi)處于接近于植物高度的地方，整個裝置中除了凸透鏡放于溫室大棚采光面位置采集光線，其余裝置均放在大棚或溫室內(nèi)，起增強光照作用，根據(jù)植物生長需要的光照強度，設(shè)定相應(yīng)的光強參數(shù)，通過自動化控制裝置，自動調(diào)節(jié)陽光收集終端的光照強度，有效補充種植生長區(qū)域的光照強度，提高能利用率，達到最利于植物生長的光強條件。陽光收集系統(tǒng)由光強檢測傳感器、控制分站、中央控制器、光纖耦合器移動控制電機和多個陽光收集裝置組成。中央控制器包括第一微處理器、存儲器、實時時鐘、觸摸屏、串行通信接口、ZigBee通信模塊和嵌入在雙微處理器里面的控制軟件。控制分站包括微處理器、內(nèi)置存儲器、復(fù)位電路、串行通信接口、光強檢測電路、電機控制電路、ZigBee通信模塊和嵌入在第三微處理器里面的控制軟件。中央控制器和控制分站之間采用ZigBee方式進行無線通信。中央控制器實現(xiàn)控制參數(shù)的設(shè)置、發(fā)送，同時采集控制分站光強等相關(guān)的數(shù)據(jù)。控制分站接收中央控制器發(fā)來的設(shè)置參數(shù)，進行判斷，參數(shù)存儲，執(zhí)行光強數(shù)據(jù)采集，實現(xiàn)電機控制，從而完成陽光動態(tài)收集。ZigBee作為一種建立在工EEE802.15.4標準基礎(chǔ)上的新型無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，能實現(xiàn)點對點連接和完整的ZigBee網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。

本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明安裝簡單，自動化程度高，補充自然光照，節(jié)約能源，清潔無污染，保護環(huán)境，促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

附圖說明

圖1：本發(fā)明實施例植物陽光收集自動控制系統(tǒng)及裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2：本發(fā)明實施例中央控制器結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3：本發(fā)明實施例控制分站結(jié)構(gòu)示意圖。