[實用新型]一種基于復合控制的農業大棚智能補光設備

有效

• 申請號: 201720828916.5
• 申請日: 2017-07-10
• 公開（公告）號: CN206977769U
• 公開（公告）日: 2018-02-06
• 發明（設計）人: 朱爽鑫;曾國輝;顏文斌;劉學芳;趙威;吳迪;方志軍;劉瑾
• 申請（專利權）人: 上海工程技術大學
• 主分類號: H05B37/02
• 分類號: H05B37/02;H05B33/08
• 代理公司: 上海國智知識產權代理事務所(普通合伙)31274
• 代理人: 潘建玲

技術領域

本實用新型涉及照明技術領域，特別是涉及一種基于復合控制的農業大棚智能補光設備。

背景技術

我國是人口大國，總人口數占世界總人口的五分之一。因此，解決國民的吃飯問題一直我國農業面臨的第一要務。隨著中國經濟的發展和科技的不斷進步，改變中國長期以來“靠天吃飯”的粗放式農業生產模式勢在必行。將農作物的生產方式與當代的科學技術完美結合起來，從而形成高效節能無污染的農業種植模式已成為我國農業的發展趨勢。

植物的生長發育中最重要的生長因子就是光照。光照強度對植物的光合作用以及葉綠素的形成具有著重要的作用。而自然界中，太陽的光照強度會隨著天氣變化、地理緯度、季節的不同而發生相應的變化，因此人工補光已經成為促進植物生長及高產的重要方式。

傳統的人工補光方式采用金屬鹵素燈、白熾燈和高壓鈉燈作為人工補光的主要光源，雖然這些燈源可以提高農業產量，但是其帶來的光效低、能耗高等缺點，一定程度上也造成了能源的浪費。與此同時，這些傳統光源位置固定不能實現近距離照射植物以及無法智能控制其光照強度等問題仍有待解決。

發明內容

為克服上述現有技術存在的不足，本實用新型之目的在于提供一種基于復合控制的農業大棚智能補光設備，其通過對信號進行前饋和反饋復合控制，實現了燈源自動調光、智能移動以及信息遠程監控等目的。

為達上述及其它目的，本實用新型提出一種基于復合控制的農業大棚智能補光設備，包括：

傳感器模塊，用于采集外界的自然光照信號或外界自然光照信號與光驅動模塊發出的光信號的疊加信號，并將其轉變成電信號；

模數轉換模塊，用于對該傳感器模塊采集的電信號進行模數轉換后傳送至控制模塊；

控制模塊，用于對接收到的數字信號進行處理，產生用于控制光驅動模塊的驅動信號；

光驅動模塊，用于在該控制模塊的驅動信號的控制下，實現各步進電機的動作以控制該補光燈源模塊；

補光燈源模塊，受控于該光驅動模塊；

電源模塊，用于為其他各模塊提供電源。

進一步地，該控制模塊將接收到的數字信號與植物正常生長所需要的光照強度理論值進行對比，根據兩者的差值產生用于驅動該光驅動模塊的脈沖寬度調制信號來控制該光驅動模塊的各步進電機以及補光燈源發出的光照強度。

進一步地，該設備還包括無線通信模塊、路由器以及上位機，該控制模塊將接收到的數字信號進行數模轉換后通過無線通信模塊、路由器傳送至該上位機，由該上位機將接收到數字信號與植物正常生長所需要的光照強度理論值進行對比，最后將兩者的差值再次通過該路由器、無線通信模塊并進行模數轉換后傳送給該控制模塊，由該控制模塊根據兩者的差值產生該驅動信號。

進一步地，該傳感器模塊包括燈罩光敏傳感器陣列以及地面光敏傳感器陣列，該燈罩光敏傳感器陣列用于采集外界的自然光信號并將其轉變為電信號，該地面光敏傳感器陣列用于采集外界的自然光信號和該光驅動模塊發出的光信號的疊加信號并轉變為電信號。

進一步地，該光驅動模塊包括光源升降模塊、光源旋轉模塊、光源調節模塊，該控制模塊通過脈沖寬度調制信號分別連接該光源升降模塊、光源旋轉模塊以及光源調節模塊，該光源升降模塊通過步進電機控制該補光燈源的升降，該光源旋轉模塊通過步進電機控制補光燈源的旋轉調節，該光源調節模塊用于調節補光燈源的亮度。

進一步地，該光源升降模塊包括光源升降驅動電路和第一步進電機，該光源升降驅動電路通過脈沖寬度信號線與該控制模塊相連接，其通過輸出線與第一步進電機連接，該光源旋轉模塊包括光源旋轉驅動電路與第二步進電機，該光源旋轉驅動電路通過脈沖寬度信號線與該控制模塊相連接，其通過輸出線與該第二步進電機連接，該光源調光模塊包括光源調光驅動電路，該光源調光驅動電路通過脈沖寬度信號線與該控制模塊相連接，其輸出線與該補光燈源模塊的LED陣列連接。

進一步地，該補光燈源模塊包括齒輪、燈桿、燈罩以及LED陣列，該齒輪受控于該第一步進電機，通過和該燈桿兩邊的鋸齒相互契合實現齒輪和燈桿的完全接觸，該燈桿的頂端與該光源升降模塊相連接，底端與該光源旋轉模塊相連接，該燈罩的頂端與該光源旋轉模塊相連接，底端與該光源調光模塊相連接，該LED 陣列與該光源調光模塊連接。