專利名稱：植物陽(yáng)光收集自動(dòng)控制系統(tǒng)及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種植物陽(yáng)光收集自動(dòng)控制系統(tǒng)及裝置，應(yīng)用于農(nóng)業(yè)中收集陽(yáng)光，給植物補(bǔ)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(zhǎng)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(zhǎng)利用溫室大棚等保護(hù)設(shè)施進(jìn)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(zhǎng)光強(qiáng)降低，不能滿足植物正常生長(zhǎng)，常采用補(bǔ)光燈作為補(bǔ)光光源，存在光質(zhì)改變、光利用率低、能耗高的缺點(diǎn)?，F(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?biāo)區(qū)域，在農(nóng)業(yè)應(yīng)用上雖能補(bǔ)光，但是不能根據(jù)不同植物及植物各生產(chǎn)階段對(duì)光強(qiáng)的要求自動(dòng)調(diào)節(jié)傳輸終端的光強(qiáng)，會(huì)造成植物光呼吸增強(qiáng)，甚至強(qiáng)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(yáng)光收集自動(dòng)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(qiáng)檢測(cè)傳感器、控制分站、中央控制器、光纖耦合器移動(dòng)控制電機(jī)，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(chǔ)器、串行通信接口、實(shí)時(shí)時(shí)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(chǔ)器、串行通信接口、實(shí)時(shí)時(shí)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(dòng)控制電機(jī)的一端與兩個(gè)以上的陽(yáng)光收集裝置連接，陽(yáng)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(yáng)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通過光纖與光纖稱合器B連接,光纖稱合器A可在光線透過凸透鏡形成的焦點(diǎn)上前后移動(dòng)，光纖耦合器A接近焦點(diǎn)時(shí)收集光線越強(qiáng)，光纖耦合器A遠(yuǎn)離焦點(diǎn)時(shí)收集光線越弱，光纖耦合器移動(dòng)控制電機(jī)可以控制相對(duì)應(yīng)一整排的光纖耦合器A的移動(dòng)，光纖耦合器移動(dòng)控制電機(jī)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(wú)線連接，控制分站還與光強(qiáng)檢測(cè)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(qiáng)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(qiáng)度。本發(fā)明陽(yáng)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(qiáng)度光照傳輸?shù)街参锷戏?，原理是利用凸透鏡采集光線通過光纖耦合器將傳輸過來的強(qiáng)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(qiáng)度，多個(gè)凹透鏡散射出來的光就會(huì)交叉覆蓋，無(wú)光照死角。光強(qiáng)檢測(cè)傳感器設(shè)置在室內(nèi)處于接近于植物高度的地方，整個(gè)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(qiáng)光照作用，根據(jù)植物生長(zhǎng)需要的光照強(qiáng)度，設(shè)定相應(yīng)的光強(qiáng)參數(shù)，通過自動(dòng)化控制裝置，自動(dòng)調(diào)節(jié)陽(yáng)光收集終端的光照強(qiáng)度，有效補(bǔ)充種植生長(zhǎng)區(qū)域的光照強(qiáng)度，提高能利用率，達(dá)到最利于植物生長(zhǎng)的光強(qiáng)條件。陽(yáng)光收集系統(tǒng)由光強(qiáng)檢測(cè)傳感器、控制分站、中央控制器、光纖耦合器移動(dòng)控制電機(jī)和多個(gè)陽(yáng)光收集裝置組成。中央控制器包括第一微處理器、存儲(chǔ)器、實(shí)時(shí)時(shí)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?？刂品终景ㄎ⑻幚砥?、內(nèi)置存儲(chǔ)器、復(fù)位電路、串行通信接口、光強(qiáng)檢測(cè)電路、電機(jī)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(jìn)行無(wú)線通信。中央控制器實(shí)現(xiàn)控制參數(shù)的設(shè)置、發(fā)送，同時(shí)采集控制分站光強(qiáng)等相關(guān)的數(shù)據(jù)?？刂品终窘邮罩醒肟刂破靼l(fā)來的設(shè)置參數(shù)，進(jìn)行判斷，參數(shù)存儲(chǔ)，執(zhí)行光強(qiáng)數(shù)據(jù)采集，實(shí)現(xiàn)電機(jī)控制，從而完成陽(yáng)光動(dòng)態(tài)收集。ZigBee作為一種建立在工EEE802. 15. 4標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上的新型無(wú)線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)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(jiǎn)單，自動(dòng)化程度高，補(bǔ)充自然光照，節(jié)約能源，清潔無(wú)污染，保護(hù)環(huán)境，促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。


圖1:本發(fā)明實(shí)施例植物陽(yáng)光收集自動(dòng)控制系統(tǒng)及裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖2 :本發(fā)明實(shí)施例中央控制器結(jié)構(gòu)示意圖。圖3 :本發(fā)明實(shí)施例控制分站結(jié)構(gòu)示意圖。圖中凸透鏡1、光纖耦合器A2、光纖3、光纖耦合器B4、凹透鏡5、光強(qiáng)檢測(cè)傳感器6、控制分站7、中央控制器8、光纖稱合器移動(dòng)控制電機(jī)9、第一微處理器10、第一電源模塊11、觸摸屏12、存儲(chǔ)器13、串行通信接口 14、實(shí)時(shí)時(shí)鐘15、第二處理器16、第一通信模塊17、第三微處理器18、串行通信接口 21、復(fù)位電路22、第二電源模塊23、第二通信模塊24、光線25。
具體實(shí)施例方式參照

對(duì)本發(fā)明作以下具體的詳細(xì)說明。如附圖所示，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)包括凸透鏡1、光纖稱合器A2、光纖3、光纖稱合器B4、凹透鏡5、光強(qiáng)檢測(cè)傳感器6、控制分站7、中央控制器8、光纖耦合器移動(dòng)控制電機(jī)9，其中控制分站7由第三微處理器18、串行通信接口 21、復(fù)位電路22、第二電源模塊23、第二通信模塊24組成，第三微處理器18分別與串行通信接口 21、復(fù)位電路22、第二電源模塊23連接，串行通信接口 21與第二通信模塊24連接，其中中央控制器8由第一微處理器10、第一電源模塊11、觸摸屏12、存儲(chǔ)器13、串行通信接口 14、實(shí)時(shí)時(shí)鐘15、第二處理器16、第一通信模塊17組成,第一微處理器10分別與第一電源模塊11、觸摸屏12、存儲(chǔ)器13、串行通信接口 14、實(shí)時(shí)時(shí)鐘15連接，串行通信接口 14與第二處理器16連接，第二處理器16與第一通信模塊17連接，其特征在于光纖耦合器移動(dòng)控制電機(jī)9的一端與兩個(gè)以上的陽(yáng)光收集裝置連接，陽(yáng)光收集裝置由凸透鏡1、光纖耦合器A2、光纖3、光纖耦合器B4、凹透鏡5組成，所有的陽(yáng)光收集裝置中的光纖耦合器A2是串聯(lián)固定在一起的，光纖稱合器A2通過光纖3與光纖稱合器B4連接,光纖稱合器A2可在光 線透過凸透鏡I形成的焦點(diǎn)上前后移動(dòng)，光纖耦合器A2接近焦點(diǎn)時(shí)收集光線越強(qiáng)，光纖耦 合器A2遠(yuǎn)離焦點(diǎn)時(shí)收集光線越弱，光纖耦合器移動(dòng)控制電機(jī)9可以控制相對(duì)應(yīng)一整排的光 纖耦合器A2的移動(dòng)，光纖耦合器移動(dòng)控制電機(jī)9的另一端與控制分站7通過有線連接，控 制分站7與中央控制器8通過無(wú)線連接，控制分站7還與光強(qiáng)檢測(cè)傳感器6連接，利用凸透 鏡I米集光線通過光纖稱合器A2、光纖3和光纖稱合器B4將傳輸過來的強(qiáng)光照分解成平行 光照，再經(jīng)過凹透鏡5將光線分解成散射光，照射植物葉片，增加光照強(qiáng)度。
上面所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的構(gòu) 思和范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)構(gòu)思的前提下，本領(lǐng)域中普通工程技術(shù)人員對(duì)本 發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變型和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明的保護(hù)范圍，本發(fā)明請(qǐng)求保護(hù)的 技術(shù)內(nèi)容，已經(jīng)全部記載在權(quán)利要求書中。
權(quán)利要求
1.植物陽(yáng)光收集自動(dòng)控制系統(tǒng)及裝置，包括凸透鏡(I)、光纖耦合器A(2)、光纖(3)、 光纖耦合器B (4)、凹透鏡(5)、光強(qiáng)檢測(cè)傳感器￠)、控制分站(7)、中央控制器(8)、光纖耦合器移動(dòng)控制電機(jī)(9)，其中控制分站(7)由第三微處理器(18)、串行通信接口(21)、復(fù)位電路(22)、第二電源模塊(23)、第二通信模塊(24)組成，第三微處理器(18)分別與串行通信接口(21)、復(fù)位電路(22)、第二電源模塊(23)連接，串行通信接口(21)與第二通信模塊 (24)連接，其中中央控制器⑶由第一微處理器(10)、第一電源模塊(11)、觸摸屏(12)、 存儲(chǔ)器(13)、串行通信接口(14)、實(shí)時(shí)時(shí)鐘(15)、第二處理器(16)、第一通信模塊(17)組成，第一微處理器(10)分別與第一電源模塊(11)、觸摸屏(12)、存儲(chǔ)器(13)、串行通信接口 (14)、實(shí)時(shí)時(shí)鐘(15)連接，串行通信接口(14)與第二處理器(16)連接，第二處理器(16) 與第一通信模塊(17)連接,其特征在于光纖I禹合器移動(dòng)控制電機(jī)(9)的一端與兩個(gè)以上的陽(yáng)光收集裝置連接，陽(yáng)光收集裝置由凸透鏡(I)、光纖耦合器A(2)、光纖(3)、光纖耦合器 B(4)、凹透鏡(5)組成，所有的陽(yáng)光收集裝置中的光纖耦合器A(2)是串聯(lián)固定在一起的，光纖耦合器A(2)通過光纖(3)與光纖耦合器B(4)連接，光纖耦合器A(2)可在光線透過凸透鏡(I)形成的焦點(diǎn)上前后移動(dòng)，光纖耦合器A(2)接近焦點(diǎn)時(shí)收集光線越強(qiáng)，光纖耦合器 A(2)遠(yuǎn)離焦點(diǎn)時(shí)收集光線越弱，光纖耦合器移動(dòng)控制電機(jī)(9)可以控制相對(duì)應(yīng)一整排的光纖耦合器A(2)的移動(dòng)，光纖耦合器移動(dòng)控制電機(jī)(9)的另一端與控制分站(7)通過有線連接，控制分站(7)與中央控制器(8)通過無(wú)線連接，控制分站(7)還與光強(qiáng)檢測(cè)傳感器(6) 連接，利用凸透鏡(I)采集光線通過光纖耦合器A (2)、光纖(3)和光纖耦合器B (4)將傳輸過來的強(qiáng)光照分解成平行光照，再經(jīng)過凹透鏡(5)將光線分解成散射光，照射植物葉片，增加光照強(qiáng)度。
全文摘要
本發(fā)明涉及植物陽(yáng)光收集自動(dòng)控制系統(tǒng)及裝置，其特征在于光纖耦合器移動(dòng)控制電機(jī)的一端與兩個(gè)以上的陽(yáng)光收集裝置連接，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(diǎn)上前后移動(dòng)，光纖耦合器移動(dòng)控制電機(jī)可以控制相對(duì)應(yīng)一整排的光纖耦合器A的移動(dòng)，光纖耦合器移動(dòng)控制電機(jī)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(wú)線連接，控制分站還與光強(qiáng)檢測(cè)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(qiáng)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(qiáng)度。本發(fā)明安裝簡(jiǎn)單，自動(dòng)化程度高，節(jié)約能源，補(bǔ)充自然光源，促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。
文檔編號(hào)A01G9/20GK103019189SQ20121049503
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月29日
發(fā)明者解振強(qiáng), 賈思振, 雷武生, 王永平, 顏志明, 王全智 申請(qǐng)人:江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院