一种新型温室大棚保温被自动控制系统的制作方法

文档序号:11551611阅读:815来源:国知局
一种新型温室大棚保温被自动控制系统的制造方法与工艺

本实用新型涉及农业温室大棚自动控制技术领域,特别是一种用于控制温室大棚保温被卷放的控制装置。



背景技术:

随着社会的不断进步,传统的农作物种植模式已经不能满足现代农业发展的需求,而温室大棚可以通过控制温室内的温度、湿度、通风、二氧化碳浓度以及土壤成分等因素来为农作物提供最佳的生长环境,因其不受时间、空间和环境的限制,可以在任何环境下进行农业生产而得到了广泛应用。

温室大棚主要有玻璃温室、日光温室和塑料大棚等几种,其中塑料大棚因其重量轻、骨架用料少、结构遮光率小、造价低、使用寿命长等优点成为了现代温室发展的主流。塑料温室大棚的主体结构主要是用热浸镀锌钢管制作,在其朝阳面覆盖塑料薄膜,并在薄膜顶部覆盖保温被来实现,保温被则通过卷被机实现在大棚薄膜上的卷放操作。

目前,对于小型农业种植用的温室大棚,卷被机的运行基本都是靠人工开合闸来控制。早晨进行卷被作业,傍晚进行放被作业,卷放被作业过程中,需要操作人员严密注视草苫或棉被的位置,到达特定位置后立即关闭卷被机,以防止过卷或倒卷现象出现而造成机械故障或人身伤害的事故发生;当保温被达到合适位置后,关闭卷被机电源来停止卷放操作。此种人工手动操作卷被机的作业方式存在如下缺陷:1)每天早晨和傍晚都需要农业生产者亲临现场手动控制卷被机进行卷被和放被操作,若有遗忘则可能对作物造成致命的伤害;2)何时卷被、何时放被完全凭靠农业生产者的经验来判断,没有科学的数据支撑,当卷被作业过早时,温度太低,对农作物生长不利;当卷被作业较晚时,则光照不够,因此人工手动操作最大的缺陷即是无法精准地控制卷放被操作时间,也就无法给农作物提供最有利的生长环境。

为解决手动控制卷被机存在的缺陷,中国专利2010102309914公开了一种日光温室保温被控制装置,包括电机、温度传感器、湿度传感器、光照传感器以及控制器,用于实现卷被机的自动控制,为能够给农作物提供最有利的生长环境提供保障。但是该控制装置仅能够根据大棚内外的温度、湿度以及光照度来对卷被机进行操作,且操作过程中是通过远程控制,无法准确判断卷被机的运行位置,不仅存在容易因为卷被机停止指令下达不准确而出现的过卷或倒卷现象,而且还无法判断卷被机在运行过程中是否发生堵转等故障,比如在卷被过程中出现堵塞卷被机无法正常运行,而控制器由于无法监测到故障发生,当存储的时间到达时仍会控制卷被机停止,不仅无法满足卷放被的要求,而且还容易造成卷被机故障。



技术实现要素:

本实用新型需要解决的技术问题是提供一种应用于温室大棚中的卷被机自动控制系统,不仅能够实时监测大棚内外的环境条件,而且还能够实时监测温室大棚卷被机的运行状态以及保温被卷起或放下过程中各相关设备所处的工作状态等信息,为保温被的顺利卷放以及卷被机的安全运行提供保障,进一步为农作物提供最有利的生长环境。

为解决上述技术问题,本实用新型所采取的技术方案如下。

一种新型温室大棚保温被自动控制系统,包括用于采集大棚内外温度值的温度传感器、大棚外光照度的光照传感器以及用于控制卷被机启停的控制器和卷被机驱动电路,所述卷被机通过支撑装置设置在大棚的正上方或者侧上方,卷被机的输出轴与保温被底端固定连接;所述支撑装置的底端铰接在大棚前方的地面上,卷被机固定设置在支撑装置另一端;所述支撑装置上还设置有用于用于监测支撑装置相对大棚主体位置状态变化的卷被机运行状态监测传感器;所述控制器的输入端分别与温度传感器、光照传感器以及卷被机运行状态监测传感器的信号端连接,控制器的输出端连接卷被机驱动电路的受控端,卷被机驱动电路的控制端连接卷被机的受控端。

上述一种新型温室大棚保温被自动控制系统, 所述卷被机运行监测状态传感器包括三轴加速度检测电路、主控电路、存储电路以及电源调理电路,三轴加速度检测电路的输出端连接主控电路的输入端,主控电路的输出端和存储电路连接,电源调理电路分别与三轴加速度检测电路和主控电路的电源端连接。

上述一种新型温室大棚保温被自动控制系统,所述控制器内设置有RS485通讯接口(或以太网口)和GPRS无线通讯模块。

上述一种新型温室大棚保温被自动控制系统,所述控制器的输出端连接有报警电路。

上述一种新型温室大棚保温被自动控制系统,所述控制器的输入端还连接有设置在大棚外用于监测气象信息的小型气象站。

由于采用了以上技术方案,本实用新型所取得技术进步如下。

本实用新型在使用过程中,不仅能够实时监测大棚内外的环境条件,而且还能够实时监测温室大棚卷被机的运行状态,包括保温被卷起或放下的任意位置以及卷被机运行过程中是否发生堵转、卷被机支撑装置是否发生倾斜等工作状态。卷被机的开启时间可由控制器根据大棚内外的环境条件来自动控制;当卷被机运行过程中,保温被到达指定位置或者卷被机及相关部件出现故障时,本实用新型会关闭卷被机电源,同时发出报警信息,实现对卷被机的自动化控制,大大提高了工作效率,同时为保温被的顺利卷放以及卷被机的安全运行提供了可靠保障,进一步为农作物提供了最有利的生长环境。

附图说明

图1为本实用新型的结构框图;

图2为本实用新型所述卷被机运行状态监测传感器的结构框图;

图3为本实用新型所述卷被机运行状态监测传感器安装于温室大棚后,保温被覆盖大棚时的状态示意图;

图4为本实用新型所述卷被机运行状态监测传感器安装于温室大棚后,保温被卷起时的状态示意图。

其中:1.大棚主体,2.保温被,3.立杆,4.支撑杆,5.卷被机,6. 卷被机运行状态监测传感器。

具体实施方式

下面将结合具体实施例对本实用新型进行进一步详细说明。

本实用新型提出的新型温室大棚保温被自动控制系统,其结构如图1所示,包括控制器、卷被机驱动电路、卷被机支撑装置、传感器组以及小型气象站,传感器组包括光照传感器、卷被机运行状态监测传感器以及两组温度传感器;其中卷被机5通过支撑装置设置在大棚主体1上方;光照传感器、小型气象站和一组温度传感器安装在大棚外;另一组温度传感器安装在大棚内;卷被机运行状态监测传感器安装在卷被机支撑装置上。

温度传感器用于测量温室大棚内部和温室大棚外部的温度数据;光照传感器用于测量温室大棚外部的自然光照强度;小型气象站用于实时监测天气状况,主要是监测降雨降雪情况;卷被机运行状态监测传感器用于监测支撑装置相对大棚主体的位置状态变化,从而来实现对卷被机运行状态和行程位置的监测;上述传感器均能够将监测的信息实时传输给控制器,为控制器控制卷被机的启停提供依据。

本实用新型中,支撑装置包括立杆3和支撑杆4,立杆的底端铰接在大棚前方的地面上,立杆的顶端和支撑杆的顶端铰接,卷被机固定在支撑杆末端,卷被机的输出轴与保温被底端固定连接,通过控制卷被机的开启,来实现卷被机带动保温被卷起或打开。当然,支撑装置还可以是单独铰接在大棚主体一侧的支撑杆,支撑杆的底端铰接在地面上,卷被机固定连接在支撑杆的末端;也即,卷被机位于大棚主体的一侧。

卷被机运行状态监测传感器安装在支撑杆的下半部分,当卷被机运行时,支撑杆相对于大棚主体位置发生变化,也即支撑杆与地面之间的夹角发生变化,同时位于支撑杆上的卷被机运行状态监测传感器相对于大棚主体的位置也发生了相应变化,因此卷被机运行状态监测传感器可实时获取其自身在x、y、z三轴方向上的分量,从而计算出支撑杆与地面之间的夹角,进而得到卷被机的运行状态以及所走行程。

本实用新型中,卷被机运行状态监测传感器的结构如图2所示,包括三轴加速度检测电路、主控电路、存储电路以及电源调理电路,三轴加速度检测电路的输出端连接主控电路的输入端,主控电路的输出端和存储电路连接,电源调理电路分别与三轴加速度检测电路和主控电路的电源端连接。

电源调理电路用于为各个电路直接或间接提供工作电源。三轴加速度检测电路用于实时测量卷被机运动过程中卷被机运行状态监测传感器所处位置在x、y、z三个方向上的加速度分量,并将监测的数据传输给主控电路。主控电路用于接收并处理三轴加速度检测电路传输的数据,计算获得支撑杆的倾角,并确定保温被底端的位置,而后传输给控制器。存储电路用于存储卷被机上行和下行运行过程中的x、y、z轴数据以及一次上行和下行所需要的总时间。

控制器用于接收上述传感器的测量数据,综合判断后输出控制命令,控制卷被机的启停。控制器还能够通过卷被机运行状态监测传感器传输的数据变化的规律,并结合预设值来来判断卷被机的运行状态是否正常,例如速度是否在设定值范围内、运行过程中是否有停顿等;也可以通过预先设定的卷被机极限位置坐标,来判断卷被机是否达到极限位置,防止卷被机过卷或过放现象发生;还可以通过计算来判断支撑杆是否发生倾斜,结合倾斜角度预设值,来预防卷被机倾倒现象的发生。

卷被机驱动电路用于在控制器的驱动下控制卷被机的启停。

本实用新型中,控制器还设置有RS485通讯接口和GPRS无线通讯模块,控制器通过RS485通讯接口实现与主控室服务器的信息通讯,通过GPRS无线通讯模块实现与移动终端的的信息通讯,农业生产者可在服务器端或者移动终端查看卷被机运行数据,当然,也可以根据接收的信息对控制器发出遥控指令,实现对卷被机的远方控制。当然,控制器内与服务器端通讯的接口还可以是以太网口。

本实用新型的工作原理如下所述。

控制器内预先设定有适合农作物生产环境的最佳条件。

当晴好天气时,早晨自然光照度达到设定条件,并且棚内外温度相差在设定值范围内时,控制器输出指令通过卷被机驱动电路启动卷被机进行卷被操作,卷被机至下而上运行,图3所示状态即为保温被覆盖大棚主体时的状态,也即未卷被作业前期状态;当控制器检测到卷被机运行状态监测传感器的数据到达大棚顶部预定的极限位置时,通过卷被机驱动电路关闭卷被机,如图4所示状态,即表明已经完成整个卷被作业,让作物及早接受阳光的照射。傍晚时,当棚内温度下降至一定温度(一般18℃左右)时,控制器通过卷被机驱动电路控制卷被机反转进行放被操作,当保温被到达大棚底部极限位置时自动关闭卷被机。在卷被机运行过程中,卷被机运行状态监测传感器随时监测卷被机的运行状态,一旦出现与设定值不符的监测值出现,控制器便可向卷被机驱动电路发出停止指令,控制卷被机停止运行。

当小型气象站监测到有暴雨或者下雪天气时,若此时大棚是覆盖状态则不进行卷被操作,若此时大棚是揭开状态则立即启动卷被机实行放被操作,防止暴雨或大雪损坏棚膜。若大棚上覆盖积雪较厚时,则不揭棚。当然,如果连续出现低温雨雪天气或者连阴数天后,此种天气也不能立即完全揭开保温被,控制器会根据预设的控制条件自动控制卷帘机第一天揭开半程,第二天完全揭开,防止作物“闪苗”现象。

本实用新型中,为能够及时提醒农业生产者卷被机出现异常情况,还控制器的输出端连接有报警电路,报警电路在控制器的控制下发出报警信息;例如:1)卷被机运行状态监测传感器监测到数值变化不规律,说明卷被机运行过程中可能出现卡滞等现象,控制器便会控制报警电路发出报警,防止异物掉落保温被阻碍保温被卷放动作而引发卷被机故障或大棚卷放被作业无法正常进行;2)卷被机运行状态监测传感器监测到卷被机运行超越预定的极限位置坐标,说明卷被机超越极限位置,控制器便会控制报警电路发出报警,来防止过卷或倒卷现象发生;3)卷被机运行状态监测传感器监测的数据通过计算后,发现支撑杆发生了倾斜,且超出倾斜角度预设值,控制器便会控制报警电路发出报警,来预防卷被机倾倒现象的发生;4)当温室大棚上积雪较厚时,控制器会发出报警信息,提示用户清除积雪;等等。

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