一种下挖式日光温室土墙温度检测系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种下挖式日光温室土墙温度检测系统，包括温度传感器组、控制器、人机界面单元及配套施工安装方法。所述温度传感器组采用多个DS18B20以总线方式组成。所述主控制器采用32位ARM处理器，支持实时时钟、数据存储及继电器组构成的多组传感器输入接口。人机界面单元可实现工程登录、监控数据显示、系统时间校对及数据报表统计与查询功能。所述施工安装方法为在建造温室土墙时根据土墙的高度和厚度，决定传感器组数和个数，在施工的同时埋入土墙中。本实用新型的应用将为下挖式日光温室土墙墙体合理厚度的研究提供真实的数据支撑，弥补单纯理论模拟和仿真的缺陷性，从而在满足温室冬季保温的前提下最大程度提高土地利用率。
【专利说明】
一种下挖式日光温室土墙温度检测系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及农业工程应用领域，具体涉及一种下挖式日光温室土墙温度检测系统，特别适用于对土墙不同层不同点温度的实时检测。
【背景技术】
[0002]中国特色的日光温室，是三面环墙一面透光的被动式日光温室。太阳能是其唯一的热量来源。白天，太阳光线以短波辐射的形式通过透光面进入温室内，被室内地面、植物、空气及墙体等物体吸收，再以热的形式进行交换、传递，其中一部分热量储存到土壤、墙体和后屋面中；夜间，土壤及墙体将在白天贮藏的热量向室内释放，以维持室内温度。
[0003]保温性是衡量温室性能好坏的最重要的依据之一。只有具备良好保温性，才能保证温室具有良好的热环境，从而满足室内作物生育的温度要求。近年来，为增加日光温室的保温性能，出现了下挖式厚土墙日光温室，并在我国北方地区快速推广使用。但是，由于缺乏理论指导，该类型温室普遍存在墙体厚度过大、耕作层土壤破坏较大、土地利用率不高的问题，需通过系统研究，明确土墙合理的建造参数，为生产提供理论指导。
[0004]目前确定墙体合理厚度的方法主要有理论计算、模拟仿真及其相互结合的研究方法等。墙体厚度的理论研究，需要简化和忽略一些影响因素，这都会对结果有影响，因此只是一种近似的、简化的处理方法。所以，要得到墙体最佳的厚度，需要通过理论模拟和实际测试相结合的方法，最终得到确定墙体合理厚度的适宜方法，为日光温室墙体的建造提供理论指导。
【发明内容】
[0005]针对下挖式日光温室墙体合理厚度研究中缺少墙体内部实测数据的问题，本实用新型提供一种下挖式日光温室土墙温度检测系统，目的在于实时检测、记录土墙内部不同土层、不同点的温度，为温室建造的相关理论提供数据支撑。
[0006]为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案:
[0007]—种下挖式日光温室土墙温度检测系统，包括人机界面单元，与人机界面单元连接有处理器，与处理器连接有存储器、时钟及电源；与处理器还连接有继电器组，继电器组连接多路温度传感器组，温度传感器组中的温度传感器置于土墙内；传感器组以总线方式组成，传感器组中的每个传感器外封装有外壳，在外壳内灌装有密封胶，与总线构成T型结构;处理器安装在小型配电柜中，传感器组用航空插头与配电柜中的处理器相连。
[0008]优选的，所述的人机界面单元为触摸屏。
[0009]优选的，传感器组的组数为4至6组，每组包括10-40个传感器；同一组传感器等间隔设置且位于同一水平面上，相邻两个传感器间距8-12厘米。
[0010]优选的，继电器组由7个单刀单掷继电器组成，可连接8组传感器，其中预留2-4组；在采集不同组的温度值时，通过切换不同继电器动作，将相应组的输入与处理器端口相连。[0011 ]下挖式日光温室土墙温度检测系统的施工安装方法:
[0012]A、用PVC方形管将总线主线部分装入，将传感器探头分支留在外面；
[0013]B、在建温室后墙时，沿后墙的高度上，在将T型传感器总线在施工时埋入土墙一层压实后，放传感器，保证传感器探头充分与土层接触;再压实下一层。
[0014]本下挖式日光温室土墙温度检测系统，包括温度传感器组、控制器、人机界面单元及配套施工安装方法。
[0015]所述人机界面单元采用触摸屏，可实现工程登录、监控数据显示、系统时间校对及数据报表统计与查询功能。触摸屏与控制器的通信采用标准协议连通，触摸屏作为主机，控制器作为从机。在触摸屏进入数据显示界面、系统时间校对及报表统计与查询界面时，主动向控制器要数据或将数据发给控制器，控制器根据命令格式做出回应。
[0016]所述温度传感器组采用总线方式组成，每个传感器采用外壳封装，密封胶灌封，与总线构成T型结构。
[0017]存储器用来存储对各点的采集时间及对应时间下的温度值，可操作支持FATFS文件系统，生产的记录数据可直接导入EXCEL软件中进行统计分析。
[0018]所述继电器组由7个单刀单掷继电器组成，在采集不同组的温度值时，通过切换不同继电器动作，将相应组的输入与处理器端口相连。
[0019]施工安装方法为在T型传感器总线施工埋入土墙前，用PVC方形管将总线主线部分装入，将传感器探头分支留在外面，这样既可以起到在土墙压实时防止损坏总线，又可以保证传感器探头充分与土层接触，保证测量的准确性。主控制器安装在小型配电柜中，传感器组用航空插头与配电柜中的控制器相连，配电柜与传感器组间的接线要尽可能短。
[0020]本实用新型具有的有益效果如下:
[0021]1、实现了下挖式日光温室土墙不同土层、不同点的温度实时采集，可得到温室温度与土墙温度及室外温度的实际对应关系，了解土墙内温度变化趋势与规律，得到土墙保温的最佳厚度，节约土地。
[0022]2、系统可支持8路传感器组输入，在输入端口有剩余的情况下，可以将剩余端口用来多点检测温室内低温及薄膜表面温度。
[0023]3、系统通信采用标准Modbus RTU通信协议，方便扩展支持本协议的设备及仪器，降低用户整个系统成本。
【附图说明】
[0024]图1是下挖式日光温室土墙温度检测系统的结构框图；
[0025]图2是传感器分层布置安装示意图；
[0026]图3是单串传感器埋入土墙前预处理示意图。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图对本实用新型做进一步说明。
[0028]如图1、图2、图3所示，所述下挖式日光温室土墙温度检测系统，包括温度传感器组、控制器、人机界面单元及配套施工安装方法。
[0029]具体连接关系如下:人机界面单元与控制器连接，与主控制器连接有各个接口、存储器、时钟电源等。
[0030]所述人机界面单元采用触摸屏18的形式，触摸屏18与控制器11的通信采用ModbusRTU标准协议，触摸屏18作为主机，控制器11作为从机。在触摸屏18进入数据显示界面、系统时间校对及报表统计与查询界面时，主动向控制器11要数据或将数据发给控制器U，控制器11根据命令格式做出回应。
[0031]本实施例中:
[0032]触摸屏18采用昆仑通态7寸触摸屏，可实现工程登录、监控数据显示、系统时间校对及数据报表统计与查询功能。触摸屏与控制器两者通过RS485进行连接。
[0033]控制器11采用32位ARM处理器STM32F103C8T6，具备有以下功能或者连接口:
[0034]JTAG下载调试接口 13、实时时钟14、SD卡数据存储接口、传感器接口、RS485通信接□ 15。
[0035]SD卡数据存储接口配合SD卡存储器12，SD卡用来存储对各点的采集时间及对应时间下的温度值，SD卡操作支持FATFS文件系统，生产的记录数据可直接导入EXCEL软件中进行统计分析。
[0036]所述温度传感器组20采用多个DS18B20温度传感器以总线方式组成，每个传感器采用不锈钢外壳封装，密封胶灌封，与总线构成T型结构。
[0037]所述继电器组19由7个单刀单掷继电器组成，在采集不同组的温度值时，通过继电器驱动电路17切换不同继电器动作，将相应组的输入经数据接口 16与处理器端口相连。
[0038]所述RS485通信接口15用来与7寸触摸屏进行数据交换。
[0039]每组传感器的个数可根据实际实验土墙厚度决定，通常可取最小的组上10个，最多的组上40个，同一组上相邻两个传感器间距约10厘米。使用传感器组数可根据土墙高度做调整，一般在4至6组。
[0040]在图2实施例中，后面土墙高度为450cm，顶部南北向宽度为100cm，底部南北向宽度为350cm。埋入传感器5组(图中矩形点为传感器，水平上下设有五组)，离地高度分别为50cm、140 cm、2 30 cm、3 20 cm及410 cm，两个传感器间距为10cm; 土墙顶部宽10cm，底部宽350cm，每串传感器个数分别为18个、21个、25个、29个、33个。
[0041 ]所述施工安装方法:
[0042]传感器组埋在日光温室后墙东西方向的中间位置，每一组传感器沿南北方向水平排列。
[0043]在T型传感器总线31施工埋入土墙前，用PVC方形管32将总线主线部分装入，将传感器探头33分支留在外面，既可以起到在土墙压实时防止损坏总线，又可以保证传感器探头充分与土层接触，保证测量的准确性。
[0044]主控制器安装在小型配电柜中，传感器组用航空插头与配电柜中的控制器相连，配电柜与传感器组间的接线要尽可能短。
【主权项】
1.一种下挖式日光温室土墙温度检测系统，其特征在于:包括人机界面单元，与人机界面单元连接有处理器，与处理器连接有存储器、时钟及电源；与处理器还连接有继电器组，继电器组连接多路温度传感器组，温度传感器组中的温度传感器置于土墙内；传感器组以总线方式组成，传感器组中的每个传感器外封装有外壳，在外壳内灌装有密封胶，与总线构成T型结构;处理器安装在小型配电柜中，传感器组用航空插头与配电柜中的处理器相连。2.根据权利要求1所述的下挖式日光温室土墙温度检测系统，其特征在于:所述的人机界面单元为触摸屏。3.根据权利要求1或2所述的下挖式日光温室土墙温度检测系统，其特征在于:传感器组的组数为4至6组，每组包括10-40个传感器；同一组传感器等间隔设置且位于同一水平面上，相邻两个传感器间距8-12厘米。4.根据权利要求1所述的下挖式日光温室土墙温度检测系统，其特征在于:继电器组由7个单刀单掷继电器组成，可连接8组传感器，其中预留2-4组;在采集不同组的温度值时，通过切换不同继电器动作，将相应组的输入与处理器端口相连。
【文档编号】G01K1/14GK205670052SQ201620586307
【公开日】2016年11月2日
【申请日】2016年6月15日
【发明人】李天华, 史宇亮, 侯加林, 魏珉, 李清明, 刘付浩, 李锦冰
【申请人】山东农业大学