本發(fā)明涉及一種溫度控制系統(tǒng)，特別是涉及一種智能控制花壇溫度的系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

植物的生長需要適合的溫度和濕度，現(xiàn)有的對(duì)花壇內(nèi)植物生長的濕度的控制通常是通過定期的人工澆水的方式實(shí)現(xiàn)的，這種方式的澆水量控制精度低，且費(fèi)時(shí)費(fèi)力，勞動(dòng)強(qiáng)度大，而花壇內(nèi)植物生長的溫度通常依賴于環(huán)境溫度的變化，無法主動(dòng)根據(jù)植物生長需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，所以一般植物很難保持在適宜的溫度環(huán)境下生長，無法最大程度的滿足植物生長的需要；因此，提供一種控制精確、省時(shí)省力、管理使用方便的花壇溫濕度智能化控制系統(tǒng)是非常必要的。

現(xiàn)有技術(shù)如，中國發(fā)明授權(quán)專利文獻(xiàn)，授權(quán)公告號(hào)cn103279155b，該發(fā)明公開了一種溫度控制系統(tǒng)，該溫度控制系統(tǒng)包括下位機(jī)和上位機(jī)，下位機(jī)是由avr單片機(jī)、溫度傳感器、led顯示器、溫度設(shè)置電路、溫度加熱電路組成；上位機(jī)是由pc機(jī)和交互軟件組成；該系統(tǒng)可以根據(jù)用戶需要的溫度曲線，在上位機(jī)上輸入溫度和保持該溫度的時(shí)間，下位機(jī)則實(shí)現(xiàn)該溫度的梯度變化控制，該系統(tǒng)能夠滿足對(duì)不同時(shí)刻有不同溫度要求的用戶，反應(yīng)靈敏，精度較高，但是該系統(tǒng)僅可以控制溫度，所用電源需要外接電源，在外界電源無電情況下系統(tǒng)無法正常運(yùn)行，而且在功能方面還具有完善空間。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)上述技術(shù)問題提供一種智能化控制花壇溫度的系統(tǒng)，可控制花壇的溫度和濕度，而且還設(shè)有報(bào)警、時(shí)間控制等功能，采用綠色能源為系統(tǒng)供電，可保持系統(tǒng)24h運(yùn)行，且電力充足。

本發(fā)明針對(duì)上述技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案為：一種智能化控制花壇溫度的系統(tǒng)，包括上位機(jī)、與上位機(jī)連接的驅(qū)動(dòng)模塊和執(zhí)行部件，上位機(jī)還連接有溫度指示燈、電源模塊、濕度指示燈和功能模塊，電源模塊由光伏板、蓄電池和外接電源組成，蓄電池為鉛酸蓄電池，蓄電池的電解液由以下成分及重量份組成：羧甲基纖維素0.1~1份、氣相二氧化硅0.2~6份、磷酸0.05~1.5份、三羥基聚醚0.01~0.03份、聚四氟乙烯乳液0.05~0.5份、無水硫酸鈉0.5~2份、三聚磷酸二氫鋁0.02~0.05份、硫酸亞錫0.01~1份、聚乙烯乳0.02~0.2份、硫酸35~50份、去離子水40~60份；本發(fā)明可對(duì)花壇內(nèi)的溫度、濕度進(jìn)行檢測并控制，通過合理的控制可改善花壇植物的溫濕度，使植物保持最佳生長狀態(tài)，電池容量保持長久,循環(huán)充電次數(shù)多,耐高低溫穩(wěn)定性好,其中三羥基聚醚和三聚磷酸二氫鋁通過硫酸亞錫具有提高耐高低溫穩(wěn)定性的作用，可保持系統(tǒng)24h運(yùn)行，且電力充足。

作為優(yōu)選，驅(qū)動(dòng)模塊安置在花壇內(nèi)的基質(zhì)料表面或基質(zhì)料底層中，花壇側(cè)面設(shè)有擋水板，擋水板下方設(shè)有功能模塊，執(zhí)行部件安置在花壇上方，執(zhí)行部件通過支架與花壇連接，驅(qū)動(dòng)模塊具有防水功能安置在花壇內(nèi)的基質(zhì)料表面或基質(zhì)料底層中，通過防水板來防止功能模塊被水淋濕，執(zhí)行部件可對(duì)花壇全方位的控制濕度、溫度，使植物盡量保持在最佳的生長狀態(tài)。

作為優(yōu)選，驅(qū)動(dòng)模塊、執(zhí)行部件、功能模塊均通過導(dǎo)線與上位機(jī)連接，可實(shí)現(xiàn)第一時(shí)間接收和傳輸數(shù)據(jù)，且導(dǎo)線具有防水功能，可避免漏電或各電子元件損壞。

作為優(yōu)選，驅(qū)動(dòng)模塊由溫度傳感器和濕度傳感器組成，檢測花壇內(nèi)的溫度和濕度，在溫度傳感器或濕度傳感器大于或小于特定值時(shí)，驅(qū)動(dòng)模塊將數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)，上位機(jī)啟動(dòng)水泵或風(fēng)扇或led燈進(jìn)行控制溫度或濕度。

作為優(yōu)選，驅(qū)動(dòng)模塊由驅(qū)動(dòng)模塊a、驅(qū)動(dòng)模塊b、驅(qū)動(dòng)模塊c組成，驅(qū)動(dòng)模塊a連接有水泵，驅(qū)動(dòng)模塊b連接有風(fēng)扇，驅(qū)動(dòng)模塊c連接有l(wèi)ed燈，實(shí)現(xiàn)花壇內(nèi)植物生長的溫濕度進(jìn)行自動(dòng)控制，使植物盡量保持在最佳的生長狀態(tài)。

作為優(yōu)選，功能模塊由報(bào)警模塊、顯示模塊、存儲(chǔ)模塊、輸入模塊和時(shí)鐘模塊組成，實(shí)現(xiàn)花壇溫濕度超過設(shè)定范圍報(bào)警，顯示花壇內(nèi)溫濕度數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)采集到的相關(guān)數(shù)據(jù)用于分析植物所需溫濕度最佳條件，還可實(shí)現(xiàn)對(duì)執(zhí)行部件的計(jì)時(shí)和時(shí)間控制。

作為優(yōu)選，上位機(jī)為pc機(jī)，上位機(jī)根據(jù)驅(qū)動(dòng)模塊讀取的溫度控制參數(shù)采用pid溫度控制算法控制執(zhí)行部件，pid溫度控制算法根據(jù)溫度變化的快慢程度，來整定pid參數(shù)，在初始階段，采用pd控制算法，實(shí)現(xiàn)快速升溫，中期采用pid控制算法來進(jìn)行過渡，后期采用pi控制算法，使溫度盡快穩(wěn)定至與溫度控制參數(shù)一致，采用的pid溫度控制計(jì)算發(fā)動(dòng)態(tài)響應(yīng)、反應(yīng)時(shí)間快，可實(shí)現(xiàn)花壇內(nèi)溫濕度出現(xiàn)異常快速計(jì)算所需調(diào)節(jié)值，進(jìn)行控溫濕度。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：使用者可根據(jù)需要設(shè)定溫度在上位機(jī)上輸入設(shè)定值及保持時(shí)間等相關(guān)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)花壇溫濕度進(jìn)行設(shè)定值的控制，在花壇內(nèi)溫濕度出現(xiàn)異常第一時(shí)間檢測出來并通過上位機(jī)中的pid溫度控制算法快速計(jì)算所需調(diào)節(jié)值，進(jìn)行控溫濕度，本發(fā)明采用綠色能源為系統(tǒng)供電，可保持系統(tǒng)24h運(yùn)行，且電力充足，使用的蓄電池板柵和蓄電池殼不易腐蝕，蓄電池的自放電率低，且蓄電池耐高溫、耐低溫、耐充電、飽和和充電接受的性能強(qiáng)，電解液不易揮發(fā)，防凍效果好，蓄電池的循環(huán)使用壽命長不易出現(xiàn)漏電的情況，本發(fā)明通過合理的控制可改善花壇植物的溫濕度，使植物保持最佳生長狀態(tài)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種智能化控制花壇溫度的系統(tǒng)原理圖；

圖2為本發(fā)明一種智能化控制花壇溫度的系統(tǒng)pid溫度控制算法原理圖；

圖3為本發(fā)明一種智能化控制花壇溫度的系統(tǒng)示意圖；

圖4為本發(fā)明一種智能化控制花壇溫度的系統(tǒng)電源模塊示意圖。

附圖標(biāo)記說明：1執(zhí)行部件；2支架；3驅(qū)動(dòng)模塊；4擋水板；5功能模塊；6花壇；7上位機(jī)。

具體實(shí)施例

以下結(jié)合實(shí)施例和附圖作進(jìn)一步詳細(xì)描述：

實(shí)施例1：

如圖1~4所示，一種智能化控制花壇溫度的系統(tǒng)，包括上位機(jī)7、與上位機(jī)7連接的驅(qū)動(dòng)模塊3和執(zhí)行部件1，上位機(jī)7還連接有溫度指示燈、電源模塊、濕度指示燈和功能模塊6，電源模塊由光伏板、蓄電池和外接電源組成，蓄電池為鉛酸蓄電池，蓄電池的電解液由以下成分及重量份組成：羧甲基纖維素0.1~1份、氣相二氧化硅0.2~6份、磷酸0.05~1.5份、三羥基聚醚0.01~0.03份、聚四氟乙烯乳液0.05~0.5份、無水硫酸鈉0.5~2份、三聚磷酸二氫鋁0.02~0.05份、硫酸亞錫0.01~1份、聚乙烯乳0.02~0.2份、硫酸35~50份、去離子水40~60份；本發(fā)明可對(duì)花壇6內(nèi)的溫度、濕度進(jìn)行檢測并控制，通過合理的控制可改善花壇植物的溫濕度，使植物保持最佳生長狀態(tài)。

驅(qū)動(dòng)模塊3安置在花壇6內(nèi)的基質(zhì)料表面或基質(zhì)料底層中，花壇側(cè)面設(shè)有擋水板4，擋水板4下方設(shè)有功能模塊5，執(zhí)行部件1安置在花壇上方，執(zhí)行部件1通過支架2與花壇6連接，驅(qū)動(dòng)模塊具有防水功能安置在花壇6內(nèi)的基質(zhì)料表面或基質(zhì)料底層中，通過防水板4來防止功能模塊5被水淋濕，執(zhí)行部件1可對(duì)花壇6全方位的控制濕度、溫度，，使植物盡量保持在最佳的生長狀態(tài)。

驅(qū)動(dòng)模塊3、執(zhí)行部件1、功能模塊5均通過導(dǎo)線與上位機(jī)7連接，可實(shí)現(xiàn)第一時(shí)間接收和傳輸數(shù)據(jù)，且導(dǎo)線具有防水功能，可避免漏電或各電子元件損壞。

驅(qū)動(dòng)模塊3由溫度傳感器和濕度傳感器組成，檢測花壇內(nèi)的溫度和濕度，在溫度傳感器或濕度傳感器大于或小于特定值時(shí)，驅(qū)動(dòng)模塊3將數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)7，上位機(jī)7啟動(dòng)水泵或風(fēng)扇或led燈進(jìn)行控制溫度或濕度。

驅(qū)動(dòng)模塊3由驅(qū)動(dòng)模塊a、驅(qū)動(dòng)模塊b、驅(qū)動(dòng)模塊c組成，驅(qū)動(dòng)模塊a連接有水泵，驅(qū)動(dòng)模塊b連接有風(fēng)扇，驅(qū)動(dòng)模塊c連接有l(wèi)ed燈，實(shí)現(xiàn)花壇內(nèi)植物生長的溫濕度進(jìn)行自動(dòng)控制，使植物盡量保持在最佳的生長狀態(tài)。

功能模塊6由報(bào)警模塊、顯示模塊、存儲(chǔ)模塊、輸入模塊和時(shí)鐘模塊組成，實(shí)現(xiàn)花壇溫濕度超過設(shè)定范圍報(bào)警，顯示花壇內(nèi)溫濕度數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)采集到的相關(guān)數(shù)據(jù)用于分析植物所需溫濕度最佳條件，還可實(shí)現(xiàn)對(duì)執(zhí)行部件的計(jì)時(shí)和時(shí)間控制。

上位機(jī)7為pc機(jī)，上位機(jī)7根據(jù)驅(qū)動(dòng)模塊3讀取的溫度控制參數(shù)采用pid溫度控制算法控制執(zhí)行部件1，pid溫度控制算法根據(jù)溫度變化的快慢程度，來整定pid參數(shù)，在初始階段，采用pd控制算法，實(shí)現(xiàn)快速升溫，中期采用pid控制算法來進(jìn)行過渡，后期采用pi控制算法，使溫度盡快穩(wěn)定至與溫度控制參數(shù)一致，采用的pid溫度控制計(jì)算發(fā)動(dòng)態(tài)響應(yīng)、反應(yīng)時(shí)間快，可實(shí)現(xiàn)花壇6內(nèi)溫濕度出現(xiàn)異?？焖儆?jì)算所需調(diào)節(jié)值，進(jìn)行控溫濕度。

實(shí)施例2：

如圖1~4所示，一種智能化控制花壇溫度的系統(tǒng)，包括上位機(jī)7、與上位機(jī)7連接的驅(qū)動(dòng)模塊3和執(zhí)行部件1，上位機(jī)7還連接有溫度指示燈、電源模塊、濕度指示燈和功能模塊6，電源模塊由光伏板、蓄電池和外接電源組成，蓄電池為鉛酸蓄電池，蓄電池的電解液由以下成分及優(yōu)選重量份組成：羧甲基纖維素0.8份、氣相二氧化硅3份、磷酸1.1份、三羥基聚醚0.02份、聚四氟乙烯乳液0.3份、無水硫酸鈉1.2份、三聚磷酸二氫鋁0.04份、硫酸亞錫0.08份、聚乙烯乳0.04份、硫酸38份、去離子水55份，驅(qū)動(dòng)模塊3安置在花壇6內(nèi)的基質(zhì)料表面或基質(zhì)料底層中，花壇側(cè)面設(shè)有擋水板4，擋水板4下方設(shè)有功能模塊5，執(zhí)行部件1安置在花壇上方，執(zhí)行部件1通過支架2與花壇6連接，驅(qū)動(dòng)模塊3、執(zhí)行部件1、功能模塊5均通過導(dǎo)線與上位機(jī)7連接，驅(qū)動(dòng)模塊3由溫度傳感器和濕度傳感器組成，驅(qū)動(dòng)模塊3由驅(qū)動(dòng)模塊a、驅(qū)動(dòng)模塊b、驅(qū)動(dòng)模塊c組成，驅(qū)動(dòng)模塊a連接有水泵，驅(qū)動(dòng)模塊b連接有風(fēng)扇，驅(qū)動(dòng)模塊c連接有l(wèi)ed燈，功能模塊6由報(bào)警模塊、顯示模塊、存儲(chǔ)模塊、輸入模塊和時(shí)鐘模塊組成，上位機(jī)7為pc機(jī)，上位機(jī)7根據(jù)驅(qū)動(dòng)模塊3讀取的溫度控制參數(shù)采用pid溫度控制算法控制執(zhí)行部件1，pid溫度控制算法根據(jù)溫度變化的快慢程度，來整定pid參數(shù)，在初始階段，采用pd控制算法，實(shí)現(xiàn)快速升溫，中期采用pid控制算法來進(jìn)行過渡，后期采用pi控制算法，使溫度盡快穩(wěn)定至與溫度控制參數(shù)一致，采用的pid溫度控制計(jì)算發(fā)動(dòng)態(tài)響應(yīng)、反應(yīng)時(shí)間快，可實(shí)現(xiàn)花壇6內(nèi)溫濕度出現(xiàn)異常快速計(jì)算所需調(diào)節(jié)值，進(jìn)行控溫濕度。

上述連接中如溫度或濕度傳感器原理或連接方式，水泵或風(fēng)扇或led燈的安裝等的常規(guī)連接或常規(guī)技術(shù)為本鄰域技術(shù)人員所知曉的現(xiàn)有技術(shù)，在此不再詳細(xì)贅述。

本發(fā)明蓄電池的電解液制備：

（1）向聚核硅朊電解液的專用缸或桶中注入500-550千克的去離子水；

（2）與此同時(shí)將攪拌泵或氣攪拌裝置打開，控制轉(zhuǎn)速為800轉(zhuǎn)/分鐘~2500轉(zhuǎn)/分鐘，再向聚核硅朊電解液的專用缸或桶內(nèi)依次緩緩加入目標(biāo)電解液重量百分比含量為0.01%-1.0%的硫酸亞錫和重量百分比含量為0.5%-2.0%的無水硫酸鈉和重量百分比含量為0.01~0.03%的三羥基聚醚和重量百分比含量為0.02~0.05%的三聚磷酸二氫鋁，然后讓其充分均勻攪拌、溶解，時(shí)間為25-35分鐘；

（3）然后將目標(biāo)電解液中的氣相二氧化硅、羧甲基纖維素分別按重量百分比含量為0.5%-5.0%、0.1%-1.0%依次緩緩加入到聚核硅朊電解液的專用缸或桶中，加入時(shí)間間隔為5~10分鐘，全部加完后繼續(xù)攪拌25~35分鐘；

（4）開啟冷卻系統(tǒng)，將稱好的450~500千克的濃硫酸分3~5次緩慢加入聚核硅朊電解液的專用缸或桶內(nèi)，每次加入之后要測量溫度，溫度控制在60~72℃，全部加完后，繼續(xù)攪拌，待溫度降至40~50℃時(shí)，進(jìn)行下一步驟；

（5）向聚核硅朊電解液的專用缸或桶內(nèi)緩緩分別加入目標(biāo)電解液重量百分比含量為0.05~0.5%的聚四氟乙烯乳液、重量百分比含量為0.02~0.2%的聚乙烯乳液和重量百分比含量為0.05~1.5%的磷酸，然后讓其充分均勻攪拌，直至溫度降為常溫，得電解液；

（6）將上述配制好的電解液再與在25℃下密度為1.320g/cm3~1.335g/cm3的稀硫酸電解液按一定比例混合，混合后攪拌25~35分鐘，測量電解液中的硫酸百分比含量，其含量控制在43.0~44.0%之間，即完成鉛酸蓄電池電解液的配制。

pid溫度控制算法的流程為：

令e(k)表示k時(shí)刻的誤差，t(m)表示當(dāng)前溫度的溫度保持時(shí)間，t(m-1)表示上一溫度的溫度保持時(shí)間，δe(k)=e(k)-e(k-1)，δe(k-1)=e(k-1)-e(k-2)；

（1）當(dāng)|e(k)|>m1時(shí)，用定值輸出來進(jìn)行控制，輸出u(k)為定值；

（2）當(dāng)e(k)δe(k)>0或δe(k)=0時(shí)，若|e(k)|>m2，增強(qiáng)比例和微分的作用，輸出u(k)=u(k-1)+k1{kp[e(k)-e(k-1)]+kd[δe(k)-δe(k-1)]}，若|e(k)|≤m2，輸出u(k)=u(k-1)+kp[e(k)-e(k-1)]+kd[δe(k)-δe(k-1)]；

（3）當(dāng)e(k)δe(k)<0，δe(k)δe(k-1)>0或者e(k)=0時(shí)，保持輸出；

（4）當(dāng)e(k)δe(k)<0，δe(k)δe(k-1)<0時(shí)，若|e(k)|>m2，輸出u(k)=u(k-1)+k1{kp[e(k)-e(k-1)]+kd[δe(k)-δe(k-1)]}，若|e(k)|≤m2，輸出u(k)=u(k-1)+k2kp[e(k)-e(k-1)]+kie(k)+kdt(m-1)/t(m)，此時(shí)用t(m-1)/t(m)表示溫度的變化快慢；

（5）當(dāng)|e(k)|<m3時(shí)，輸出u(k)=u(k-1)+kp[e(k)-e(k-1)]+kie(k)；

其中k1為增益放大系數(shù)，k1>1；k2為抑制系數(shù)，k2<1；kp表示比例控制的系數(shù)，kd表示微分控制的系數(shù)，ki表示積分控制的系數(shù)；m1,m2,m3為設(shè)定的誤差界限，m1>m2>m3>0。

本發(fā)明分別將溫度傳感器和濕度傳感器設(shè)置在花壇6內(nèi)的基質(zhì)料表面和基質(zhì)料底層中，通過輸入模塊可以對(duì)花壇內(nèi)6的溫濕度范圍進(jìn)行設(shè)定，溫度傳感器和濕度傳感器用于檢測花壇6內(nèi)的溫度和濕度，在溫度傳感器或濕度傳感器大于或小于特定值時(shí)，上位機(jī)7根據(jù)需要啟動(dòng)或停止水泵、風(fēng)扇或led燈，以對(duì)植物的生長的溫濕度進(jìn)行改善，從而實(shí)現(xiàn)花壇6內(nèi)植物生長的溫濕度進(jìn)行自動(dòng)控制，使植物盡量保持在最佳的生長狀態(tài)，達(dá)到自動(dòng)化、智能化控制的目的，省時(shí)省力；溫度指示燈和濕度指示燈可以顯示提醒花壇6內(nèi)的溫濕度范圍；時(shí)鐘模塊用于計(jì)時(shí)和時(shí)間控制，使得上位機(jī)6對(duì)溫度傳感器和濕度傳感器的數(shù)據(jù)定時(shí)采集，并通過分別通過顯示模塊和存儲(chǔ)模塊進(jìn)行顯示和存儲(chǔ)；由于水泵、風(fēng)扇等發(fā)生故障而導(dǎo)致花壇6內(nèi)的溫濕度超出設(shè)定的范圍時(shí)，上位機(jī)7會(huì)發(fā)出信號(hào)啟動(dòng)警報(bào)模塊，提醒工作人員及時(shí)處理；電源模塊用于對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行供電，采用光伏板和蓄電池可有效節(jié)約能源，且在太陽能蓄電池電量不足時(shí)，基本不會(huì)出現(xiàn)蓄電池不足的情況，作為備用方案由上位機(jī)調(diào)整為外接電源供電。

以上實(shí)施方式僅用于說明本發(fā)明，而并非對(duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型。因此，所有等同的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專利保護(hù)范圍應(yīng)由權(quán)利要求限定。