一种光照可调的折叠式漫射玻璃温室光伏遮阳帘的制作方法

本发明涉及农业设施领域，尤其是一种光照可调的折叠式漫射玻璃温室光伏遮阳帘。

背景技术：

温室大棚是一种为植物生产创造适宜环境的半封闭系统，能够改善植物的生长环境，促进植物的生长发育，提高产量和品质，广泛应用于作物育种、蔬菜花卉栽培、苗木培养及反季节果蔬种植等方面。温室大棚能够提供适宜植物生长气候环境的关键技术在于对温室内部环境的调控，而光照环境是其中一个至关重要的因素，也是植物生长的能量来源。光照影响着植物的生长发育、形态建成、基因表达等各个方面，是植物生长最关键的环境因子，光照环境的调控对植物生长具有重要意义。

研究表明，过强的光照对植物的生长具有抑制作用。在传统的温室大棚中，当太阳光照强度过大时，往往是通过在温室顶部铺展遮阳网的方式来减弱辐射到植物叶面的光照强度，保障植物的正常生长。

现有的遮阳系统大多采用纱网、铝箔网或镀铝网以平网或折网的形式，利用事先卷绕成的遮阳网，通过齿轮齿条传动方式或钢丝绳索缩放方式实现遮阳网的空间布置。将安装在屋顶和屋内的遮阳网分别称内、外遮阳网。外遮阳由于将太阳辐射直接阻隔在室外，降温效果要比内遮阳好，但由于直接暴露在屋顶，受沙尘暴、雨雪及雷电等恶劣天气影响较大，将降低纱网的使用寿命。内遮阳配合湿帘风机降温系统的使用，可以提高湿帘风机的降温、保湿功效，同时具有更好的室内保温、使用寿命长等优点。但这两种遮阳方式都未能充分利用多余的太阳光，造成了宝贵太阳能的浪费。

因此，各种类型的光伏温室就应运而生。但现有的光伏温室，无论是在温室大棚屋顶铺设上不透光或半透光的太阳能电池板还是在屋顶上间歇布置太阳能电池板和透光材料，都将导致温室内的光照不足及光照不均匀性，影响植物的产量和质量，在冬天和阴雨天尤其如此。此外，在屋顶上间歇布置太阳能电池板还将在温室内造成明暗相间的阴影，当太阳在天空中移动时，这些阴影也会随之移动，使得温室内植物的光照强度发生周期性的变化，引起植物体内的应激性反映，从而影响植物的正常生长和发育。因此，有必要发明一种能将太阳能电池制作成遮阳网的光伏温室，其在遮挡进入温室的光照的同时，还可将多余的太阳能转化为电能，是将设施农业与清洁能源技术的完美结合，对于缓解能源紧缺和植物滞长具有重要意义。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的是提供一种光照可调的折叠式漫射玻璃温室光伏遮阳帘，能够根据温室内光照环境的变化，自动伸缩光伏薄膜遮阳机构，并微调光伏发电设备的透光面积，创造温室内适宜植物生长的生态环境，并保证恶劣气候条件下遮阳系统、温室内部通讯电路的可靠性。

本发明采用以下方案实现：一种光照可调的折叠式漫射玻璃温室光伏遮阳帘，包括设置于温室内的中央制系统与遮阳帘装置；所述中央控制系统包括通过无线相连的一个主控制节点、一个遮阳驱动节点以及多个光照监测节点，所述主控制节点用以分析采集到的温室内的实时光照强度数据；所述遮阳驱动节点与所述遮阳帘装置相连，用以实时调整遮阳帘装置中机架的伸缩量；所述多个光强检测节点设置于温室内的各个位置，用以实时采集温室内的光照强度数据；所述遮阳帘装置包括机架、折叠架、减速电机，所述折叠机架包括依次设置的若干个V型支架，相邻的V型支架之间通过双连杆机构相连接，双连杆机构成对设置在V型支架左右两侧，双连杆机构与相邻的V型支架铰接，位于首位的V型支架经首位连杆与减速电机相连接，位于末位的V型支架经末位连杆与机架相连接，末位连杆一端与V型支架侧壁相铰接，另一端与机架固定连接，V型支架下方水平设置有齿条，齿条固定在机架上，减速电机的输出轴上设置有与齿条啮合传动的齿轮，减速电机可带动V型支架沿齿条前后移动，V型支架由两个上端相铰接的支架体构成，V型支架上的每个支架体均设置有板体，板体上间隔均布有若干薄膜太阳能电池板，相邻的薄膜太阳能电池板之间设置有透光区。

进一步地，所述主控制节点包括一主控制器以及与其相连的一LCD显示模块、一键盘模块、一NRF905无线模块、一预警模块；所述LCD显示模块、主控制器、NRF905无线模块均与一电源模块相连；所述NRF905无线模块用以接收各个光照监测节点发送的实时光照强度数据并发送所述主控制器生成的驱动信号至所述遮阳驱动节点；所述主控制器为C8051F020微处理器，用以根据接收到的实时光照强度数据生成控制所述遮阳帘装置的驱动信号；所述LCD显示模块用以显示实时光照强度数据；所述预警模块包括指示灯与蜂鸣器，用以进行事故预警。

进一步地，每个所述的光强检测节点均包括一光照传感器、一信号预处理模块、一监测控制器以及一NRF905无线模块，所述光照传感器、信号预处理模块、监测控制器以及NRF905无线模块均与一电源模块相连；所述光照传感器的输出端与所述信号预处理模块的输入端相连，所述光照传感器用以实时采集温室内的光照强度数据，所述信号预处理模块用以对所述光照强度数据进行A/D变换；所述信号预处理模块的输出端与所述监测控制器的输入端相连，所述监测控制器的输出端与所述NRF905无线模块相连，所述NRF905无线模块用以发送采集到的实时光照强度数据；其中，所述监测控制器为C8051F330单片微控制器。

进一步地，所述多个光照监测节点间均通过NRF905无线模块相连，通过NRF905无线网络进行互联，并连接至无线网关，使得温室内的光照监测节点组网较为方便，施工时无需大量敷设电缆，工程受温室内种植物和设备的影响很小。

特别地，所述多个光照监测节点与主控制节点通信相连，向其提供温室内的光照强度数据，主控制节点能够获得温室内各个位置的光照轻度数据，及时对光照变化做出响应。并且，所述主控制节点、遮阳驱动节点以及多个光照监测节点的无线通讯系统基于NRF905无线网络，光照监测节点以NRF905无线网络节点进行互联，组成星型拓扑网络结构，在温室内实现网状网通信，有效提升了通讯系统的可靠性，即使某一光照监测节点出现故障无法进行通讯，温室内其它光照监测节点仍能作为通讯节点进行通讯，检测数据和控制指令以动态路由方式自动选择可用的数据传输路由进行传送，使得数据通讯不会中断，温室的光照调节功能不受影响。

进一步地，所述遮阳驱动节点包括一驱动控制器、一驱动模块以及一NRF905无线模块，所述驱动控制器的输入端与所述NRF905无线模块相连，所述的驱动控制器的输出端经所述驱动模块与所述遮阳帘装置相连；所述驱动控制器、驱动模块、NRF905无线模块以及遮阳帘装置均一电源模块相连，所述NRF905无线模块与所述主控制节点中的NRF905无线模块通过无线网络连接，用以接收驱动信号。

进一步地，所述电源模块为遮阳帘装置中的薄膜太阳能电池板。

特别地，所述中央控制系统中的主控制节点基于嵌入式系统架构，架构的硬件内置有C8051F020微处理器，当所述中央控制系统启动后，各个光照监测节点实时采集温室内光照强度后经主控制节点进行分析处理，当室内光照超过植物生长所需的光照时，开启遮阳帘装置，水平伸张折叠式光伏薄膜板，并再次采集被遮阳板遮阳下温室内光照强度，根据植物生长特性所需的光照强度，调节光伏薄膜遮阳板开启的面积。系统工作时，所述主控制节点中的LCD显示模块实时显示系统工作状态参数以及室内光照强度等环境数据，并通过按键模块设置参数的上下限值，超值则启动蜂鸣报警等功能。

进一步地，所述V型支架左右两侧水平设置有导轨，导轨固定在机架上，V型支架左右两侧面设置有移动轮，移动轮设置在导轨内的滑槽内。

进一步地，所述支架体通过蝴蝶铰链相连接；所述双连杆机构由两个一端相互铰接的连杆构成。

进一步地，所述薄膜太阳能电池板水平设置并由左至右间隔均布，且所述薄膜太阳能电池板为光伏薄膜板。

进一步地，所述透光区设置有漫射玻璃，阳光在穿透漫射玻璃后，以漫射的方式进入温室，照射于温室内较大范围，创造温室内漫射均匀的光照条件。温室内的光伏组件部分开启或完全开启时，从屋顶漫射玻璃漫射进来的光线透过光伏组件间的空隙后，将可以投射到不透光的光伏组件的投影面，使这些处于不透光状态的光伏组件不易在温室内形成阴影。此外，从屋顶漫射玻璃漫射进来的光线也可以射向光伏组件上的光伏薄膜板，确保光伏组件上的光伏薄膜板能够高效地产生光伏电能。可见，漫射玻璃能对穿透光线进行漫射以扩大照射区域，且成本低，易于大面积施工，通过大面积使用漫射玻璃，能以较低成本实现防阴影的有益效果。

在本发明中，所述光照可调的折叠式漫射玻璃温室光伏遮阳帘的使用方法如下所示：当温室开始工作时，温室内折叠式光伏薄膜遮阳板呈完全折叠状，不起任何遮阳作用，中央控制系统的主控制节点发出指令，各布置在温室内光照监测节点按一定采样频率采集室内实时光强，主控制节点的主控制器按一定时间间隔获取各光照监测节点检测到的光强数据，与温室正常工作所需光强照度值进行对比，以判断当前温室内光照强度是否在规定范围，如果检测到的光强数据超过温室正常工作所需光强照度的1.2倍，则主控制器认为此时光强超标，需要减弱温室内的光照强度至正常工作所需光照强度的0.9倍，主控制器对折叠式光伏薄膜遮阳机构发出指令，驱动减速电机带动遮阳机构水平伸张，遮阳机构上覆盖的光伏薄膜板初始透光面积呈部分开启状态。主控制器再次发出指令，再次采集遮阳板下温室内光强数据，根据当前光强数值微调光伏薄膜遮阳板上透光面积，调节室内最适宜植物生长的光强环境。当室内光强数值接近预先设计好的下限值时，主控制器发出指令，驱动减速电机带动遮阳机构水平回缩，调整光伏薄膜遮阳板上透光面积，直到温室重新回到正常工作所需的光照强度。系统工作过程中，通过LCD显示模块，实时显示室内当前光照强度、温度、湿度等环境参数以及系统工作状态参数等，并且当室内光照强度不够时，及时报警启动人工光源等配套设备，保持室内最适应植物生长的光照条件。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明中覆盖有光伏薄膜板的所述遮阳帘装置，既有遮阳降温和冬季、夜间室内保温作用，同时通过太阳能电池，利用光伏发电原理，将植物生长多余的太阳辐射装换为电能，供温室内部设备使用，经济节能，尤其适合于南方高温、高湿且光照充足的气候条件。

2、本发明中所述中央控制系统通过驱动信号来调整遮阳和透光面积，这使得光伏组件的透光面积可按信号指令调整，动态实现内遮阳帘装置上透光区和不透光区的不同比例搭配，而且由于不透光区不易在温室内形成阴影，使得温室能根据其所在地和种植物的不同，适时、动态地改变温室内的光照环境，提升温室的自适应能力，提高温室内作物的产量和质量。

3、本发明中所述中央控制系统采用NRF905无线模块无线组网能力与单片机的控制能力作为整个系统硬件架构设计的核心，设置完整的键盘调试、LCD显示和蜂鸣报警等功能，系统架构简洁、高效，系统数据传输稳定，设置的位置不受有线的限制，覆盖范围广，具有较好的实用和推广价值。

附图说明

图1是本发明的原理框图。

图2是本发明的中央控制系统的方法流程示意图。

图3为温室示意图。

图4为本发明遮阳帘装置的结构示意图；

图5为遮阳帘装置中V型支架展开状态示意图；

图6为遮阳帘装置中板体的结构示意图。

图中：

A-向阳面；B-背阳面；C-抽拉式遮阳帘装置；1-机架；2-末位连杆；3-V型支架；301-支架体；302-蝴蝶铰链；4-双连杆机构；5-移动轮；6-导轨；7-齿条；8-齿轮；9-首位连杆；10-减速电机；11-板体；1101-薄膜太阳能电池板；1102-透光区。

具体实施方式

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。

本实施例提供一种光照可调的折叠式漫射玻璃温室光伏遮阳帘，如图1至图6所示，包括设置于温室内的中央制系统与遮阳帘装置；所述中央控制系统包括通过无线相连的一个主控制节点、一个遮阳驱动节点以及多个光照监测节点，所述主控制节点用以分析采集到的温室内的实时光照强度数据；所述遮阳驱动节点与所述遮阳帘装置相连，用以实时调整遮阳帘装置中机架的伸缩量；所述多个光强检测节点设置于温室内的各个位置，用以实时采集温室内的光照强度数据；所述遮阳帘装置包括机架1、折叠架、减速电机10，所述折叠机架包括依次设置的若干个V型支架3，相邻的V型支架3之间通过双连杆机构4相连接，双连杆机构4成对设置在V型支架3左右两侧，双连杆机构4与相邻的V型支架3铰接，位于首位的V型支架3经首位连杆9与减速电机10相连接，位于末位的V型支架3经末位连杆2与机架1相连接，末位连杆2一端与V型支架3侧壁相铰接，另一端与机架1固定连接，V型支架3下方水平设置有齿条7，齿条7固定在机架1上，减速电机10的输出轴上设置有与齿条7啮合传动的齿轮8，减速电机10可带动V型支架3沿齿条7前后移动，V型支架3由两个上端相铰接的支架体301构成，V型支架3上的每个支架体301均设置有板体11，板体11上间隔均布有若干薄膜太阳能电池板1101，相邻的薄膜太阳能电池板1101之间设置有透光区1102，当减速电动机正向运动时，通过齿轮8与齿条7的啮合，带动首位的V型支架3的移动轮4在导轨6上运动，当首位的V型支架3水平完全展开后，第一个双连杆机构4随后逐渐水平伸展，并拉动下一个V型支架3展开，由此个V型支架3依次展开，同理，当减速电机反向运动时，依次带动各个V型支架收缩。

在本实施例中，所述主控制节点包括一主控制器以及与其相连的一LCD显示模块、一键盘模块、一NRF905无线模块、一预警模块；所述LCD显示模块、主控制器、NRF905无线模块均与一电源模块相连；所述NRF905无线模块用以接收各个光照监测节点发送的实时光照强度数据并发送所述主控制器生成的驱动信号至所述遮阳驱动节点；所述主控制器为C8051F020微处理器，用以根据接收到的实时光照强度数据生成控制所述遮阳帘装置的驱动信号；所述LCD显示模块用以显示实时光照强度数据；所述预警模块包括指示灯与蜂鸣器，用以进行事故预警。

在本实施例中，每个所述的光强检测节点均包括一光照传感器、一信号预处理模块、一监测控制器以及一NRF905无线模块，所述光照传感器、信号预处理模块、监测控制器以及NRF905无线模块均与一电源模块相连；所述光照传感器的输出端与所述信号预处理模块的输入端相连，所述光照传感器用以实时采集温室内的光照强度数据，所述信号预处理模块用以对所述光照强度数据进行A/D变换；所述信号预处理模块的输出端与所述监测控制器的输入端相连，所述监测控制器的输出端与所述NRF905无线模块相连，所述NRF905无线模块用以发送采集到的实时光照强度数据；其中，所述监测控制器为C8051F330单片微控制器。

在本实施例中，所述多个光照监测节点间均通过NRF905无线模块相连，通过NRF905无线网络进行互联，并连接至无线网关，使得温室内的光照监测节点组网较为方便，施工时无需大量敷设电缆，工程受温室内种植物和设备的影响很小。

特别地，所述多个光照监测节点与主控制节点通信相连，向其提供温室内的光照强度数据，主控制节点能够获得温室内各个位置的光照轻度数据，及时对光照变化做出响应。并且，所述主控制节点、遮阳驱动节点以及多个光照监测节点的无线通讯系统基于NRF905无线网络，光照监测节点以NRF905无线网络节点进行互联，组成星型拓扑网络结构，在温室内实现网状网通信，有效提升了通讯系统的可靠性，即使某一光照监测节点出现故障无法进行通讯，温室内其它光照监测节点仍能作为通讯节点进行通讯，检测数据和控制指令以动态路由方式自动选择可用的数据传输路由进行传送，使得数据通讯不会中断，温室的光照调节功能不受影响。

在本实施例中，所述遮阳驱动节点包括一驱动控制器、一驱动模块以及一NRF905无线模块，所述驱动控制器的输入端与所述NRF905无线模块相连，所述的驱动控制器的输出端经所述驱动模块与所述遮阳帘装置相连；所述驱动控制器、驱动模块、NRF905无线模块以及遮阳帘装置均一电源模块相连，所述NRF905无线模块与所述主控制节点中的NRF905无线模块通过无线网络连接，用以接收驱动信号。

在本实施例中，所述V型支架3左右两侧水平设置有导轨6，导轨6固定在机架1上，V型支架3左右两侧面设置有移动轮5，移动轮5设置在导轨6内的滑槽内。

在本实施例中，所述支架体301通过蝴蝶铰链302相连接;所述双连杆机构4由两个一端相互铰接的连杆构成。

在本实施例中，所述薄膜太阳能电池板1101水平设置并由左至右间隔均布，且所述薄膜太阳能电池板1101为光伏薄膜板。

在本实施例中，所述透光区1102设置有漫射玻璃，从温室屋顶透直射的日光，经漫射玻璃透射，不易在温室内形成阴影。可在漫射玻璃下表面镀一层增透膜，用以增加透射到温室内的光强。当阳光在穿透漫射玻璃后，以漫射的方式进入温室，照射于温室内较大范围，创造温室内漫射均匀的光照条件。温室内的光伏组件部分开启或完全开启时，从屋顶漫射玻璃漫射进来的光线透过光伏组件间的空隙后，将可以投射到不透光的光伏组件的投影面，使这些处于不透光状态的光伏组件不易在温室内形成阴影。此外，从屋顶漫射玻璃漫射进来的光线也可以射向光伏组件上的光伏薄膜板，确保光伏组件上的光伏薄膜板能够高效地产生光伏电能。可见，漫射玻璃能对穿透光线进行漫射以扩大照射区域，且成本低，易于大面积施工，通过大面积使用漫射玻璃，能以较低成本实现防阴影的有益效果。

在本实施例中，当所述遮阳帘装置使用时，在屋顶向阳面A和背阳面B上覆盖漫射玻璃，使日光照射在温室中时能均匀分布，将本装置设置在向阳面A下方，减速电机工作时，因齿轮齿条传动减速电机带动首位的V型支架3开始伸缩移动，达到调节透光面积的作用。当光照强度大于植物所需的光合作用的光照强度，让减速电机10正转，减速电机10将V型支架3展开，利用其上附有的薄膜太阳能电池板1101将多余的日光能量转化为电能，当光照强度弱时，让减速电机10反转，减速电机10将V型支架3收起，以便为植物的生长提供足够的光照能量。

在本实施例中，所述中央控制系统中的主控制节点基于嵌入式系统架构，架构的硬件内置有C8051F020微处理器，为低功耗的嵌入式系统，使系统所消耗的电功率很小，在使用太阳能供电时，不会对其它需要太阳能供电的设备造成影响。同时，所述中央控制系统的方法流程示意图如图2所示，系统启动后，各个光照监测节点实时采集温室内光照强度后经主控制节点进行分析处理，当室内光照超过植物生长所需的光照时，开启遮阳帘装置，水平伸张折叠式光伏薄膜板，并再次采集被遮阳板遮阳下温室内光照强度，根据植物生长特性所需的光照强度，调节光伏薄膜遮阳板开启的面积。系统工作时，所述主控制节点中的LCD显示模块实时显示系统工作状态参数以及室内光照强度等环境数据，并通过按键模块设置参数的上下限值，超值则启动蜂鸣报警等功能。

在本实施例中，所述光照可调的折叠式漫射玻璃温室光伏遮阳帘的使用方法如下所示：当温室开始工作时，温室内折叠式光伏薄膜遮阳板呈完全折叠状，不起任何遮阳作用，中央控制系统的主控制节点发出指令，各布置在温室内光照监测节点按一定采样频率采集室内实时光强，主控制节点的主控制器按一定时间间隔获取各光照监测节点检测到的光强数据，与温室正常工作所需光强照度值进行对比，以判断当前温室内光照强度是否在规定范围，如果检测到的光强数据超过温室正常工作所需光强照度的1.2倍，则主控制器认为此时光强超标，需要减弱温室内的光照强度至正常工作所需光照强度的0.9倍，主控制器对折叠式光伏薄膜遮阳机构发出指令，驱动减速电机带动遮阳机构水平伸张，遮阳机构上覆盖的光伏薄膜板初始透光面积呈部分开启状态。主控制器再次发出指令，再次采集遮阳板下温室内光强数据，根据当前光强数值微调光伏薄膜遮阳板上透光面积，调节室内最适宜植物生长的光强环境。当室内光强数值接近预先设计好的下限值时，主控制器发出指令，驱动减速电机带动遮阳机构水平回缩，调整光伏薄膜遮阳板上透光面积，直到温室重新回到正常工作所需的光照强度。系统工作过程中，通过LCD显示模块，实时显示室内当前光照强度、温度、湿度等环境参数以及系统工作状态参数等，并且当室内光照强度不够时，及时报警启动人工光源等配套设备，保持室内最适应植物生长的光照条件。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。