一种基于复合控制的农业大棚智能补光设备及其调光方法技术

本发明专利技术公开了一种基于复合控制的农业大棚智能补光设备及其调光方法，该设备包括：传感器模块，用于采集外界的自然光照信号或外界自然光照信号与光驱动模块发出的光信号的叠加信号，并将其转变成电信号；模数转换模块，用于对该传感器模块采集的电信号进行模数转换后传送至控制模块；控制模块，用于对接收到的数字信号进行处理，产生用于控制光驱动模块的驱动信号；光驱动模块，用于在该控制模块的驱动信号的控制下，实现各步进电机的动作以控制该补光灯源模块；补光灯源模块，受控于该光驱动模块；电源模块，用于为其他各模块提供电源，通过本发明专利技术，实现了灯源自动调光、智能移动以及信息远程监控等目的。

An agricultural greenhouse intelligent light compensation equipment and dimming method based on composite control

The invention discloses a composite control of agricultural greenhouse intelligent equipment and light dimming method based on the apparatus includes: a sensor module for collecting external natural light signal or external natural light signals and superposed signal light drive module of the optical signal and convert it into electrical signal conversion module; for, the electrical signals of the sensor module for analog-to-digital conversion is transmitted to the control module; the control module, for processing the received digital signal, which is used for controlling the driving signal driving module; optical drive module used in the control of the driving signal of the control module under the realization of the stepper motor the action to control the light source module; light source module is controlled by the optical drive module; the power supply module, power supply is used to provide for other modules, The invention realizes the automatic dimming of the lamp source, the intelligent movement and the remote monitoring of the information.

【技术实现步骤摘要】
一种基于复合控制的农业大棚智能补光设备及其调光方法
本专利技术涉及照明
，特别是涉及一种基于复合控制的农业大棚智能补光设备及其调光方法。
技术介绍
我国是人口大国，总人口数占世界总人口的五分之一。因此，解决国民的吃饭问题一直我国农业面临的第一要务。随着中国经济的发展和科技的不断进步，改变中国长期以来“靠天吃饭”的粗放式农业生产模式势在必行。将农作物的生产方式与当代的科学技术完美结合起来，从而形成高效节能无污染的农业种植模式已成为我国农业的发展趋势。植物的生长发育中最重要的生长因子就是光照。光照强度对植物的光合作用以及叶绿素的形成具有着重要的作用。而自然界中，太阳的光照强度会随着天气变化、地理纬度、季节的不同而发生相应的变化，因此人工补光已经成为促进植物生长及高产的重要方式。传统的人工补光方式采用金属卤素灯、白炽灯和高压钠灯作为人工补光的主要光源，虽然这些灯源可以提高农业产量，但是其带来的光效低、能耗高等缺点，一定程度上也造成了能源的浪费。与此同时，这些传统光源位置固定不能实现近距离照射植物以及无法智能控制其光照强度等问题仍有待解决。
技术实现思路
为克服上述现有技术存在的不足，本专利技术之目的在于提供一种基于复合控制的农业大棚智能补光设备及其调光方法，其通过对信号进行前馈和反馈复合控制，实现了灯源自动调光、智能移动以及信息远程监控等目的。为达上述及其它目的，本专利技术提出一种基于复合控制的农业大棚智能补光设备，包括：传感器模块，用于采集外界的自然光照信号或外界自然光照信号与光驱动模块发出的光信号的叠加信号，并将其转变成电信号；模数转换模块，用于对该传感器模块采集的电信号进行模数转换后传送至控制模块；控制模块，用于对接收到的数字信号进行处理，产生用于控制光驱动模块的驱动信号；光驱动模块，用于在该控制模块的驱动信号的控制下，实现各步进电机的动作以控制该补光灯源模块；补光灯源模块，受控于该光驱动模块；电源模块，用于为其他各模块提供电源。进一步地，该控制模块将接收到的数字信号与植物正常生长所需要的光照强度理论值进行对比，根据两者的差值产生用于驱动该光驱动模块的脉冲宽度调制信号来控制该光驱动模块的各步进电机以及补光灯源发出的光照强度。进一步地，该设备还包括无线通信模块、路由器以及上位机，该控制模块将接收到的数字信号进行数模转换后通过无线通信模块、路由器传送至该上位机，由该上位机将接收到数字信号与植物正常生长所需要的光照强度理论值进行对比，最后将两者的差值再次通过该路由器、无线通信模块并进行模数转换后传送给该控制模块，由该控制模块根据两者的差值产生该驱动信号。进一步地，该传感器模块包括灯罩光敏传感器阵列以及地面光敏传感器阵列，该灯罩光敏传感器阵列用于采集外界的自然光信号并将其转变为电信号，该地面光敏传感器阵列用于采集外界的自然光信号和该光驱动模块发出的光信号的叠加信号并转变为电信号。进一步地，该光驱动模块包括光源升降模块、光源旋转模块、光源调节模块，该控制模块通过脉冲宽度调制信号分别连接该光源升降模块、光源旋转模块以及光源调节模块，该光源升降模块通过步进电机控制该补光灯源的升降，该光源旋转模块通过步进电机控制补光灯源的旋转调节，该光源调节模块用于调节补光灯源的亮度。进一步地，该光源升降模块包括光源升降驱动电路和第一步进电机，该光源升降驱动电路通过脉冲宽度信号线与该控制模块相连接，其通过输出线与第一步进电机连接，该光源旋转模块包括光源旋转驱动电路与第二步进电机，该光源旋转驱动电路通过脉冲宽度信号线与该控制模块相连接，其通过输出线与该第二步进电机连接，该光源调光模块包括光源调光驱动电路，该光源调光驱动电路通过脉冲宽度信号线与该控制模块相连接，其输出线与该补光灯源模块的LED阵列连接。进一步地，该补光灯源模块包括齿轮、灯杆、灯罩以及LED阵列，该齿轮受控于该第一步进电机，通过和该灯杆两边的锯齿相互契合实现齿轮和灯杆的完全接触，该灯杆的顶端与该光源升降模块相连接，底端与该光源旋转模块相连接，该灯罩的顶端与该光源旋转模块相连接，底端与该光源调光模块相连接，该LED阵列与该光源调光模块连接。为达到上述目的，本专利技术还提供一种基于复合控制的农业大棚智能补光设备的调节方法，包括如下步骤：步骤一，利用传感器模块采集光照信号并将其转变成电信号；步骤二，对传感器模块采集的电信号进行模数转换，并转换为数字信号传送至控制模块，利用控制模块对接收到的数字信号进行处理，产生用于控制光驱动模块的驱动信号；步骤三，在该控制模块的驱动信号的控制下，利用光驱动模块实现各步进电机的动作以控制补光灯源的调节。进一步地，于步骤二中，该控制模块通过模数转换模块对传感器模块采样的电信号进行采样，并将接收到的数字信号与植物正常生长所需要的光照强度理论值进行对比，根据两者的差值产生用于驱动该光驱动模块的脉冲宽度调制信号来控制该光驱动模块中的各步进电机以及补光灯源发出的光照强度。进一步地，于步骤二中，该控制模块将接收到的数字信号进行数模转换后通过无线通信模块、路由器传送至上位机，由该上位机将接收到的数字信号与植物正常生长所需要的光照强度理论值进行对比，得到两者的差值并通过该路由器、无线通信模块传送至控制模块，然后由该控制模块根据两者的差值产生相应的驱动信号。与现有技术相比，本专利技术一种基于复合控制的农业大棚智能补光设备及其调光方法通过利用传感器模块采集外界自然光的光照信号，并将采集的光照信息与植物正常生长所需要的光照强度理论值进行对比，根据对比结果生成驱动信号以驱动光驱动模块控制补光灯源的动作，通过补光灯源的光信号被传感器模块采集进一步进行调节，这样通过对信号进行前馈和反馈复合控制，实现了灯源自动调光、智能移动以及信息远程监控等目的。附图说明图1为本专利技术一种基于复合控制的农业大棚智能补光设备之第一较佳实施例的系统架构图；图2为本专利技术一种基于复合控制的农业大棚智能补光设备之第二较佳实施例的系统架构图；图3为本专利技术具体实施例一的结构示意图；图4为本专利技术具体实施例二的结构示意图；图5为本专利技术一具体实施例之智能补光设备的结构示意图；图6为本专利技术之基于复合控制的农业大棚智能补光设备之应用情境示意图；图7为本专利技术一种基于复合控制的农业大棚智能补光设备的调节方法的步骤流程图；具体实施方式以下通过特定的具体实例并结合附图说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本专利技术的其它优点与功效。本专利技术亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本专利技术的精神下进行各种修饰与变更。图1为本专利技术一种基于复合控制的农业大棚智能补光设备之第一较佳实施例的系统架构图。如图1所示，本专利技术一种基于复合控制的农业大棚智能补光设备，包括：传感器模块11、模数转换模块12、控制模块13、光驱动模块14、补光灯源模块15以及电源模块16。其中，传感器模块11，用于采集外界的自然光照信号或外界自然光照信号与光驱动模块14发出的光信号的叠加信号，并将其转变成电信号，在本专利技术具体实施例中，传感器模块11包括灯罩光敏传感器阵列110以及地面光敏传感器阵列111，灯罩光敏传感器阵列110用于采集外界的自然光信号并将其转变为电信号，地面光敏传感器阵列本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于复合控制的农业大棚智能补光设备，包括：传感器模块，用于采集外界的自然光照信号或外界自然光照信号与光驱动模块发出的光信号的叠加信号，并将其转变成电信号；模数转换模块，用于对该传感器模块采集的电信号进行模数转换后传送至控制模块；控制模块，用于对接收到的数字信号进行处理，产生用于控制光驱动模块的驱动信号；光驱动模块，用于在该控制模块的驱动信号的控制下，实现各步进电机的动作以控制该补光灯源模块；补光灯源模块，受控于该光驱动模块；电源模块，用于为其他各模块提供电源。

【技术特征摘要】
1.一种基于复合控制的农业大棚智能补光设备，包括：传感器模块，用于采集外界的自然光照信号或外界自然光照信号与光驱动模块发出的光信号的叠加信号，并将其转变成电信号；模数转换模块，用于对该传感器模块采集的电信号进行模数转换后传送至控制模块；控制模块，用于对接收到的数字信号进行处理，产生用于控制光驱动模块的驱动信号；光驱动模块，用于在该控制模块的驱动信号的控制下，实现各步进电机的动作以控制该补光灯源模块；补光灯源模块，受控于该光驱动模块；电源模块，用于为其他各模块提供电源。2.如权利要求1所述的一种基于复合控制的农业大棚智能补光设备，其特征在于：该控制模块将接收到的数字信号与植物正常生长所需要的光照强度理论值进行对比，根据两者的差值产生用于驱动该光驱动模块的脉冲宽度调制信号来控制该光驱动模块的各步进电机以及补光灯源发出的光照强度。3.如权利要求1所述的一种基于复合控制的农业大棚智能补光设备，其特征在于：该设备还包括无线通信模块、路由器以及上位机，该控制模块将接收到的数字信号进行数模转换后通过无线通信模块、路由器传送至该上位机，由该上位机将接收到数字信号与植物正常生长所需要的光照强度理论值进行对比，最后将两者的差值再次通过该路由器、无线通信模块并进行模数转换后传送给该控制模块，由该控制模块根据两者的差值产生该驱动信号。4.如权利要求2或3所述的一种基于复合控制的农业大棚智能补光设备，其特征在于：该传感器模块包括灯罩光敏传感器阵列以及地面光敏传感器阵列，该灯罩光敏传感器阵列用于采集外界的自然光信号并将其转变为电信号，该地面光敏传感器阵列用于采集外界的自然光信号和该光驱动模块发出的光信号的叠加信号并转变为电信号。5.如权利要求2或3所述的一种基于复合控制的农业大棚智能补光设备，其特征在于：该光驱动模块包括光源升降模块、光源旋转模块、光源调节模块，该控制模块通过脉冲宽度调制信号分别连接该光源升降模块、光源旋转模块以及光源调节模块，该光源升降模块通过步进电机控制该补光灯源的升降，该光源旋转模块通过步进电机控制补光灯源的旋转调节，该光源调节模块用于调节补光灯源的亮度。6.如权利要求5所述的一种基于复合控制的农业大棚智能补光设备，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱爽鑫，曾国辉，颜文斌，刘学芳，赵威，吴迪，方志军，刘瑾，
申请(专利权)人：上海工程技术大学，
类型：发明
国别省市：上海,31