[發明專利]農作物大棚氣候控制系統

有效

• 申請號: 201610454829.8
• 申請日: 2016-06-20
• 公開（公告）號: CN106054986B
• 公開（公告）日: 2018-02-13
• 發明（設計）人: 張金木
• 申請（專利權）人: 福州臺江區超人電子有限公司
• 主分類號: G05D27/02
• 分類號: G05D27/02;A01G9/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.農作物大棚氣候控制系統,其特征是，各數據采集器的面板裝有3至5只不同顏色LED，在剛開機后的一段時間，依序顯示不同顏色LED組合，選擇顯示不同顏色LED組合時，關機得到相對應的編號并保存，在編號時段當檢測不到電網周波信號時，單片機依靠其電源電容的儲能將編號數據存入非易失存儲器中；各數據采集器、電器控制器和主控器，其裝置中均安裝周波甄別電路，用于產生系統的同步時間，同時在其通信電路中各安裝一個通信電子開關、開關驅動模塊，在總開關之后裝一個電子開關，該電子開關并聯隔離二極管，通信時，主控器關斷電子開關并接通其通信電子開關，將市電經隔離二極管送入系統，系統處于經電力線的半波通信半波供電狀態，電器控制器輸出經光電隔離、雙向可控硅控制或繼電接觸電路控制，串接到爐、泵電器設備的電源中，控制其通電功率和時間，當各數據采集器和電器控制器在設定的半波通信時間或且檢測到電力網被隔離二極管阻斷的半波沒有信號，接通通信電子開關，使系統處于半波通信狀態；

其通信電子開關的開關驅動模塊是從電力網線經電阻降壓后分兩路，一路經周波負半波導通的反接二極管接于各數據采集器、電器控制器的單片機的I/O口，在時鐘計時器計時到周波負半波時，掃描該I/O口，如果沒有信號即系統處于半波通信狀態，另一路用于各數據采集器、電器控制器和主控器，該路經電阻分壓后接D觸發器的CLK端，D觸發器的Q端接單片機的外部中斷口，當CLK端的正方波信號到來時，其上升沿使D觸發器置0，外部中斷口低電平產生中斷，進行通信；系統中安裝有手機短信收發裝置，利用GSM網絡，以收發短信方式與主人進行通信；

周波甄別電路是利用電力網周波的正半周上升段，取三個甄別點實現對周波信號的識別判定，再利用周波時間建立同步時間，系統設置時鐘計時器和同步計時器，如果檢測到相鄰的兩個周波信號均為真，則取出該兩個相鄰的周波信號過零之間的時鐘計時器計時時間即周波時間，按序存入周波時間存儲單元中，存滿100個周波時間時，每存入一個周波時間，均先移除最先存入的一個周波時間，并計算存入的周波時間的平均值Tz，利用Tz值鑒別待識別周波信號；

二個比較器分別用于甄別點1、甄別點2，在周波正半周上升段的周波過零處，即甄別點0設置電壓過零檢測模塊，它采用周波正半波信號經電阻分壓、二極管進一步隔離負半周、信號調理后送入D觸發器的時鐘端CLK，當周波正半波過零信號到來時，緊接其后的周波信號上升沿使D觸發器Q端為0，單片機外部中斷口低電平，從而產生中斷，二個比較器分別設置在周波正半周上升段，峰值電壓的35％至50％處的甄別點1和50％至70％處的甄別點2；

周波信號判定：單片機在設定時間開中斷后，時鐘計時器清零并開始計時，當周波電壓過零時，設置在甄別點0的電壓過零檢測模塊中D觸發器的輸出電壓跳變為零，產生中斷，記錄其過零點中斷時間Th0；此后，單片機掃描甄別點1處第一電壓比較器﹙V1﹚的輸出電壓，當周波電壓達到第一電壓比較器﹙V1﹚的閾值電壓時，輸出電壓從高到低跳變，掃描記錄其跳變時間Th1；同樣掃描記錄甄別點2處第二電壓比較器﹙V2﹚輸出電壓跳變時間Th2，如果所述跳變時間Th1及Th2在允許誤差范圍內，則檢測到的甄別信號為真，否則為假，上述判定甄別信號為真時，計算本次周波信號過零與相鄰前一次甄別信號為真時的周波信號過零間的時鐘計時器計時時間Tzu，將其與周波時間的平均值Tz作比較，如果不超過設定周波時間誤差Tzv則周波信號為真，這時保存Tzu并取20ms與同步計時器計時時間相加，將相加的值存入同步計時器中；

當時鐘計時器以周波電壓過零開始計時，則計時到16ms至18.5ms間的開中斷時間設定值Tk時開中斷，時鐘計時器計時到25ms至27ms間的關中斷時間設定值Tn時關中斷；

當檢測到第一個周波電壓過零時，設置在甄別點0的電壓過零檢測模塊的輸出電壓跳變，從而產生中斷，取出周波電壓過零點的時間T0保存，將時鐘計時器清零并開始計時，這時周波電壓過零時間Th0為0，單片機掃描并判定甄別信號，其Th0、Th1和Th2的值均須加上周波時間20ms減去開中斷時間設定值Tk的差值，如果三個甄別信號為真，下一次檢測周波電壓過零點的開中斷時間取Tk，否則為假時，此時時鐘計時器時間須加上T0，繼續檢測；

當檢測到第一個和相鄰的第二個周波電壓過零，判定周波信號為真時，則取出開中斷時的時鐘計時器累計時間T1＝T0+Tk作為初始時間存入同步計時器中，開中斷后時鐘計時器清零，否則判定周波信號為假時，此時時鐘計時器時間須加上T1，繼續按上述方法重新檢測第一個周波，當檢測第一個周波信號為真后，恢復以上所述的周波信號判定；

如果檢測到周波信號為假，下一次開中斷時間均在本次開中斷時間后，經延時周波時間的平均值Tz時開中斷，并在開中斷后延時Tns時關中斷，設置關中斷時間是當周波信號甄別為假時，在關中斷時間Tns關中斷和停止掃描，Tns為:

Tns＝Tn－Tk

如果檢測到周波信號為真，則下一周波開中斷時間Tks為:

Tks＝Tk+Th0

即從第一次開中斷時間取Tk之后，時鐘計時器均是計時到Tks開中斷，并清零后重新開始計時，計時到Tns時關中斷；

重復上述過程，如果所述檢測到的上一周波信號為真，本周波判定時，甄別信號為假，則在時鐘計時器計時到Tns時關中斷，這時記周波數N為1并存儲，下一次開中斷時間是在上次開中斷時間經過Tz后開中斷，此后每次判定周波信號真偽，如為假或本次檢測甄別信號雖為真但上次為假，則取出被存儲的N，并將N+1后回存于存儲N的存儲器中，時鐘計時器在開中斷后不清零繼續計時，這時，設定的下一周波開中斷時間暫時改用開中斷時間臨時設定值Tkz：

Tkz＝(N+1)×Tz

同時，下一周波關中斷時間暫時改用關中斷時間臨時設定值Tnz：

Tnz＝Tkz+Tns

當時鐘計時器計時到Tkz后，如果這時檢測到周波信號為真，則取出存儲器中N保存，并將存儲器中N置零，使時鐘計時器計時值Ts為：先計算Ts－Tkz再用計算結果修改Ts值，這時取(N+1)×20ms的值加于同步計時器中，并恢復使用設定值Tks與Tns，恢復時鐘計時器在開中斷后清零；

系統同步時間為同步計時器的時間，再加上當前正在計時的時鐘計時器的時間；

并選擇：Th0、Th1、Th2均為真時周波甄別信號為真，或者Th0為真，同時Th1、Th2之一為真時，或者Th1、Th2為真時，周波甄別信號為真，如果N大于25至70間的一個設定值時，采用時鐘計時器在Tkz處的計時值直接加于同步計時器中。

2.根據權利要求1所述的農作物大棚氣候控制系統,其特征在于包括:

主控器﹙10﹚、通信電子開關﹙11﹚、開關驅動模塊﹙12﹚、手機短信收發裝置﹙13﹚、SIM卡﹙14﹚、電器控制器﹙15﹚、周波甄別電路﹙16﹚、數據采集器﹙17﹚、溫濕度傳感器﹙18﹚、電器設備﹙19﹚、電子開關﹙20﹚，其中單片機﹙U0﹚和通信電子開關﹙11﹚、開關驅動模塊﹙12﹚和周波甄別電路﹙16﹚均分別包含在電器控制器﹙15﹚、數據采集器﹙17﹚和主控器﹙10﹚中；

周波甄別電路﹙16﹚由：輸入電路﹙S0﹚、電壓過零檢測模塊﹙V0﹚、甄別點1處第一電壓比較器﹙V1﹚和甄別點2處第二電壓比較器﹙V2﹚構成，輸入電路﹙S0﹚用于將電力網交流電壓通過電阻和二極管的分壓，轉換為電壓比較器合適的穩定的輸入電壓；

手機短信收發裝置中單片機89C51通過I2C總線與主控器實現串行通信，該單片機89C51還通過串行口MAX232與GSM模塊TC35i連接進行數據交換。