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专利名称:植物阳光收集自动控制系统及装置的制作方法
技术领域:
本发明涉及一种植物阳光收集自动控制系统及装置,应用于农业中收集阳光,给植物补充光照。
背景技术:
光照是植物光合作用的能量来源,与植物生长发育关系密切。如何最大限度的捕捉光能,充分发挥植物光合作用的潜力,将直接关系到农业生产的效益及成败。目前生产上长利用温室大棚等保护设施进行植物生产,由于透明覆盖材料透光率低的原因,造成设施内部植物生长光强降低,不能满足植物正常生长,常采用补光灯作为补光光源,存在光质改变、光利用率低、能耗高的缺点。现有的光线通过光纤传输的照明系统和装置只能将光照集中之后传输到目标区域,在农业应用上虽能补光,但是不能根据不同植物及植物各生产阶段对光强的要求自动调节传输终端的光强,会造成植物光呼吸增强,甚至强光灼伤,植物产品的商品性下降。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足,提供一种植物阳光收集自动控制系统及装置,本发明解决其技术问题所采用的技术方案是本发明的结构包括凸透镜、光纤耦合器A、光纤、光纤耦合器B、凹透镜、光强检测传感器、控制分站、中央控制器、光纤耦合器移动控制电机,其中控制分站由第三微处理器、串行通信接口、复位电路、第二电源模块、第二通信模块组成,第三微处理器分别与串行通信接口、复位电路、第二电源模块连接,串行通信接口与第二通信模块连接,其中中央控制器由
第一微处理器、第一电源模块、触摸屏、存储器、串行通信接口、实时时钟、第二处理器、第一通信模块组成,第一微处理器分别与第一电源模块、触摸屏、存储器、串行通信接口、实时时钟连接,串行通信接口与第二处理器连接,第二处理器与第一通信模块连接,其特征在于光纤耦合器移动控制电机的一端与两个以上的阳光收集装置连接,阳光收集装置由凸透镜、光纤耦合器A、光纤、光纤耦合器B、凹透镜组成,所有的阳光收集装置中的光纤耦合器A是串联固定在一起的,光纤耦合器A通过光纤与光纤稱合器B连接,光纤稱合器A可在光线透过凸透镜形成的焦点上前后移动,光纤耦合器A接近焦点时收集光线越强,光纤耦合器A远离焦点时收集光线越弱,光纤耦合器移动控制电机可以控制相对应一整排的光纤耦合器A的移动,光纤耦合器移动控制电机的另一端与控制分站通过有线连接,控制分站与中央控制器通过无线连接,控制分站还与光强检测传感器连接,利用凸透镜采集光线通过光纤耦合器A、光纤和光纤耦合器B将传输过来的强光照分解成平行光照,再经过凹透镜将光线分解成散射光,照射植物叶片,增加光照强度。本发明阳光收集装置是通过凸透镜、光纤耦合器将自然光照聚集,采用光纤将聚集后高强度光照传输到植物上方,原理
是利用凸透镜采集光线通过光纤耦合器将传输过来的强光照分解成平行光照,再经过凹透镜将光线分解成散射光,照射植物叶片,增加光照强度,多个凹透镜散射出来的光就会交叉覆盖,无光照死角。光强检测传感器设置在室内处于接近于植物高度的地方,整个装置中除了凸透镜放于温室大棚采光面位置采集光线,其余装置均放在大棚或温室内,起增强光照作用,根据植物生长需要的光照强度,设定相应的光强参数,通过自动化控制装置,自动调节阳光收集终端的光照强度,有效补充种植生长区域的光照强度,提高能利用率,达到最利于植物生长的光强条件。阳光收集系统由光强检测传感器、控制分站、中央控制器、光纤耦合器移动控制电机和多个阳光收集装置组成。中央控制器包括第一微处理器、存储器、实时时钟、触摸屏、串行通信接口、ZigBee通信模块和嵌入在双微处理器里面的控制软件。控制分站包括微处理器、内置存储器、复位电路、串行通信接口、光强检测电路、电机控制电路、ZigBee通信模块和嵌入在第三微处理器里面的控制软件。中央控制器和控制分站之间采用ZigBee方式进行无线通信。中央控制器实现控制参数的设置、发送,同时采集控制分站光强等相关的数据。控制分站接收中央控制器发来的设置参数,进行判断,参数存储,执行光强数据采集,实现电机控制,从而完成阳光动态收集。
,能实现点对点连接和完整的ZigBee网状网络。本发明的有益效果是,本发明安装简单,自动化程度高,补充自然光照,节约能源,清洁无污染,保护环境,促进农业生产。
图1:本发明实施例植物阳光收集自动控制系统及装置结构示意图。图2:本发明实施例中央控制器结构示意图。图3:本发明实施例控制分站结构示意图。图中凸透镜1、光纤耦合器A2、光纤3、光纤耦合器B4、凹透镜5、光强检测传感器6、控制分站7、中央控制器8、光纤稱合器移动控制电机9、第一微处理器10、第一电源模块11、触摸屏12、存储器13、串行通信接口14、实时时钟15、第二处理器16、第一通信模块17、第三微处理器18、串行通信接口21、复位电路22、第二电源模块23、第二通信模块24、光线25。
具体实施例方式参照
对本发明作以下具体的详细说明。如附图所示,本发明的结构包括凸透镜1、光纤稱合器A2、光纤3、光纤稱合器B4、凹透镜5、光强检测传感器6、控制分站7、中央控制器8、光纤耦合器移动控制电机9,其中控制分站7由第三微处理器18、串行通信接口21、复位电路22、第二电源模块23、第二通信模块24组成,第三微处理器18分别与串行通信接口
21、复位电路22、第二电源模块23连接,串行通信接口21与第二通信模块24连接,其中中央控制器8由第一微处理器10、第一电源模块11、触摸屏12、存储器13、串行通信接口14、实时时钟15、第二处理器16、第一通信模块17组成,第一微处理器10分别与第一电源模块11、触摸屏12、存储器13、串行通信接口14、实时时钟15连接,串行通信接口14与第二处理器16连接,第二处理器16与第一通信模块17连接,其特征在于光纤耦合器移动控制电机9的一端与两个以上的阳光收集装置连接,阳光收集装置由凸透镜1、光纤耦合器A2、光纤3、光纤耦合器B4、凹透镜5组成,所有的阳光收集装置中的光纤耦合器A2是串联固定在一起的,光纤稱合器A2通过光纤3与光纤稱合器B4连接,光纤稱合器A2可在光线透过凸透镜I形成的焦点上前后移动,光纤耦合器A2接近焦点时收集光线越强,光纤耦合器A2远离焦点时收集光线越弱,光纤耦合器移动控制电机9可以控制相对应一整排的光纤耦合器A2的移动,光纤耦合器移动控制电机9的另一端与控制分站7通过有线连接,控制分站7与中央控制器8通过无线连接,控制分站7还与光强检测传感器6连接,利用凸透镜I米集光线通过光纤稱合器A2、光纤3和光纤稱合器B4将传输过来的强光照分解成平行光照,再经过凹透镜5将光线分解成散射光,照射植物叶片,增加光照强度。
上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述,并非对本发明的构思和范围进行限定,在不脱离本发明设计构思的前提下,本领域中普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进,均应落入本发明的保护范围,本发明请求保护的技术内容,已经全部记载在权利要求书中。
权利要求
,包括凸透镜(I)、光纤耦合器A(2)、光纤(3)、光纤耦合器B(4)、凹透镜(5)、光强检测传感器￠)、控制分站(7)、中央控制器(8)、光纤耦合器移动控制电机(9),其中控制分站(7)由第三微处理器(18)、串行通信接口(21)、复位电路(22)、第二电源模块(23)、第二通信模块(24)组成,第三微处理器(18)分别与串行通信接口(21)、复位电路(22)、第二电源模块(23)连接,串行通信接口(21)与第二通信模块(24)连接,其中中央控制器⑶由第一微处理器(10)、第一电源模块(11)、触摸屏(12)、存储器(13)、串行通信接口(14)、实时时钟(15)、第二处理器(16)、第一通信模块(17)组成,第一微处理器(10)分别与第一电源模块(11)、触摸屏(12)、存储器(13)、串行通信接口(14)、实时时钟(15)连接,串行通信接口(14)与第二处理器(16)连接,第二处理器(16)与第一通信模块(17)连接,其特征在于光纤I禹合器移动控制电机(9)的一端与两个以上的阳光收集装置连接,阳光收集装置由凸透镜
(I)、光纤耦合器A(2)、光纤(3)、光纤耦合器B(4)、凹透镜(5)组成,所有的阳光收集装置中的光纤耦合器A(2)是串联固定在一起的,光纤耦合器A(2)通过光纤(3)与光纤耦合器B(4)连接,光纤耦合器A(2)可在光线透过凸透镜(I)形成的焦点上前后移动,光纤耦合器A(2)接近焦点时收集光线越强,光纤耦合器A(2)远离焦点时收集光线越弱,光纤耦合器移动控制电机(9)可以控制相对应一整排的光纤耦合器A(2)的移动,光纤耦合器移动控制电机(9)的另一端与控制分站(7)通过有线连接,控制分站(7)与中央控制器(8)通过无线连接,控制分站(7)还与光强检测传感器(6)连接,利用凸透镜(I)采集光线通过光纤耦合器A(2)、光纤(3)和光纤耦合器B(4)将传输过来的强光照分解成平行光照,再经过凹透镜(5)将光线分解成散射光,照射植物叶片,增加光照强度。
全文摘要
本发明涉及植物阳光收集自动控制系统及装置,其特征在于光纤耦合器移动控制电机的一端与两个以上的阳光收集装置连接,光纤耦合器A通过光纤与光纤耦合器B连接,光纤耦合器A可在光线透过凸透镜形成的焦点上前后移动,光纤耦合器移动控制电机可以控制相对应一整排的光纤耦合器A的移动,光纤耦合器移动控制电机的另一端与控制分站通过有线连接,控制分站与中央控制器通过无线连接,控制分站还与光强检测传感器连接,利用凸透镜采集光线通过光纤耦合器
A、光纤和光纤耦合器B将传输过来的强光照分解成平行光照,再经过凹透镜将光线分解成散射光,照射植物叶片,增加光照强度。本发明安装简单,自动化程度高,节约能源,补充自然光源,促进农业生产。