温室大棚的温度智能控制装置的制作方法

本实用新型涉及农业温室大棚领域，尤其涉及一种温室大棚的温度智能控制装置。

背景技术：

农业温室大棚作为管理农作物种植的设施，能为农作物保证合适的生长环境。目前，一般种植户调节温室大棚的技术方案为，夜间加盖棉被降低夜间的热量散失，白天收起棉被为温室大棚采光提温，并设置可伸缩的通风口用以防止日间温室内温度过高。但该方案依赖于种植户的经验，认为判断温度对农作物的适宜程度，从而调整温室大棚内的温度，所以该方案对温度的调节不够精细，缺乏科学的度量，并且该方案的实施需要种植户人工收放棉被和调节通风口尺寸，占用的人工成本较高。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了克服现有技术中存在的不足，提供一种温室大棚的温度智能控制装置，以解决现有技术中人工控制温度的不够精细、人工成本高的问题。

为了达到上述目的，本实用新型提出了一种温室大棚的温度智能控制装置，包括：温度传感器、第一机械控制结构、第二机械控制结构以及中央控制器，所述中央控制器连接所述温度传感器、第一机械控制结构以及第二机械控制结构；所述第一机械控制结构连接并控制所述温室大棚外部的覆盖物，所述第二机械控制结构连接并控制所述温室大棚的通风口；所述温度传感器采集温室大棚内部温度，将其转换为温度信号传送给所述中央控制器，所述中央控制器根据所述温度信号，分别发送保温控制信号与通风控制信号至所述第一机械结构与第二机械结构，所述第一机械结构根据所述保温控制信号控制所述覆盖物的收放长度，所述第二机械结构根据所述通风控制信号控制所述通风口的开闭大小，通过控制所述覆盖物的收放长度与通风口的开闭大小调节所述温室大棚内的温度。

进一步地，第一机械结构包括：第一动力装置以及第一卷轴；所述覆盖物的一端固定于所述温室大棚外表面的顶部上边缘；所述第一卷轴固定于所述覆盖物的另一端，并且垂直所述覆盖物的卷动方向；所述第一动力装置的输出端连接所述第一卷轴；所述第一动力装置的输出端通过旋转控制所述第一卷轴，使其带动所述覆盖物，控制所述覆盖物的收放长度。

进一步地，所述第二机械结构包括：第二动力装置以及第二卷轴；所述通风口的塑料薄膜一端固定于所述通风口的顶部；所述第二卷轴固定于所述塑料薄膜的另一端，并且垂直所述塑料薄膜的打开方向；所述第二动力装置的输出端连接所述第二卷轴；所述第二动力装置的输出端通过旋转控制所述第二卷轴带动所述塑料薄膜，使其控制通风口的开闭大小。

进一步地，所述第一机械结构还包括覆盖物固定装置，连接于所述中央控制器与第一卷轴，固定或者解除固定所述覆盖物。

进一步地，所述第二机械结构还包括塑料薄膜固定装置，连接于所述中央控制器与第二卷轴，固定或者解除固定所述塑料薄膜。

进一步地，还包括第一位置传感器，其连接于所述中央控制器，固定于所述覆盖物收放路径的边缘处，测量所述覆盖物收放的位置。

进一步地，还包括第二位置传感器，其接于所述中央控制器，固定于所述通风口的塑料薄膜收放路径的边缘处，测量所述通风口的塑料薄膜的位置。

进一步地，所述温度传感器为多个，并均匀分布于温室大棚内。

进一步地，所述温度传感器为无线温度传感器，其型号为ZigBee无线温度传感器。

进一步地，还包括用户交互接口，其连接于所述中央控制装置。

本实用新型的有益效果在于，本实用新型的温室大棚的温度智能控制装置，通过温度传感器采集温室大棚内部的温度信息，比较温室大棚内的实际温度值与农作物生长用的理想温度值，并控制温室大棚外部的覆盖物的收放与通风口的大小，从而达到对温室大棚内温度进行调节的目的。本温度智能控制装置的实现成本较低，组成部件 (温度传感网络、中央控制器、机械反馈单元)价格较为低廉，大概占到温室建设总成本的1/5以内；除少量电能(驱动覆盖物收放和通风口开合)外，不需提供额外光照等外部能源，能源消耗低；可靠性高，本装置逻辑结构简单，故障率较低；适用范围广，可在温室建造之初即可同步部署，也可在条件允许的情况下，对种植户的传统温室进行改造。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中温室大棚的结构示意图。

图2为本实用新型实施例的温室大棚的温度智能控制装置的结构示意图。

图3为本实用新型实施例的第一机械结构的结构示意图。

图4A至图4B为本实用新型实施例的第一机械结构收放覆盖物的对比示意图，图4A为第一机械结构完全打开覆盖物的示意图，图4B为第一机械结构收起覆盖物的示意图。

图5为本实用新型实施例的第二机械结构的结构示意图。

图6A至图6B为本实用新型实施例的第二机械结构收放覆盖物的对比示意图，图6A为第二机械结构完全关闭通风口的示意图，图6B为第二机械结构打开通风口的示意图。

附图标号：

温室大棚 100

塑料薄膜 110

覆盖物 120

塑料薄膜 130

温度传感器 200

中央控制器 300

第一机械结构 400

第一动力装置 410

第一卷轴 420

第二机械结构 500

第二动力装置 510

第二卷轴 520

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域相关技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护的范围。

图1为现有技术中温室大棚的结构示意图，如图1所示，温室大棚100包含有墙体和塑料顶部，在塑料顶部上部有通风口140。其中，温室大棚的通风口可以为多个，出于简洁的目的，图1中仅示意出一个。管理温室大棚100需要夜间加盖棉被降低夜间的热量散失，白天收起棉被为温室大棚100采光提温，并设置可伸缩的通风口140 用以防止日间温室内温度过高。其中，通风口140的结构类似“窗户”，塑料薄膜相当于“窗户”的“玻璃”，当需要通风时候减小塑料薄膜的覆盖通风口的面积，使温室大棚100内部与大气直接连接，从而形成热交换。所以通风口的塑料薄膜占通风口 140大小直接影响通风效果。

本实用新型采用的技术方案为通过温度传感器采集温室大棚内部的温度信息，比较温室大棚内的实际温度值与农作物生长用的理想温度值，并控制温室大棚外部的覆盖物的收放与通风口的大小，从而达到对温室大棚内温度进行调节的目的。

图2为本实用新型实施例的温室大棚的温度智能控制装置的结构示意图，如图2 所示，本实用新型提出了一种温室大棚的温度智能控制装置，包括：温度传感器200、第一机械控制结构、第二机械控制结构以及中央控制器300，所述中央控制器300连接所述温度传感器200、第一机械控制结构以及第二机械控制结构；所述第一机械控制结构连接并控制所述温室大棚外部的覆盖物，所述第二机械控制结构连接并控制所述温室大棚的通风口；所述温度传感器200采集温室大棚内部温度，将其转换为温度信号传送给所述中央控制器300，所述中央控制器300根据所述温度信号，分别发送保温控制信号与通风控制信号至所述第一机械结构400与第二机械结构500，所述第一机械结构400根据所述保温控制信号控制所述覆盖物的收放长度，所述第二机械结构500根据所述通风控制信号控制所述通风口的开闭大小，通过控制所述覆盖物的收放长度与通风口的开闭大小调节所述温室大棚内的温度。

在具体实施中，温度传感器200安装布置于温室大棚的关键位置，用以实时采集温室大棚内的温度，并定时将温度数据传送至中央控制器300。然后，中央控制器300 接收温度传感器200采集的温度数据，得到了温室大棚的温度状态。根据内部设置的农作物的理想温度值，比较实际温室大棚的温度对农作物的生长是否合适，若实际温度未在设定范围内，则需要对温室大棚内的温度进行调节。当比较的结果为实际温度偏低时，一方面，中央控制器300向第一机械结构400发出特定的保温控制信号，令第一机械结构400铺放温室大棚的覆盖物，加强温室大棚的保温性能；另一方面，中央控制器300向第二机械结构500发出特定的通风控制信号，令第二机械结构500 减小通风口的大小，减少通风带来的温度损失。当比较的结果为实际温度偏高时，一方面，中央控制器300向第二机械结构500发出特定的通风控制信号，令第二机械结构500加大通风口大小，加强温室大棚的通风效率，从而实现降温效果；另一方面，中央控制器300向第一机械结构400发出特定的保温控制信号，令第一机械结构400 收起温室大棚的覆盖物，降低温室大棚的保温性能。如此一来，通过调节覆盖物的收放与通风口的大小，使得温室大棚内的温度维持在一个恒定的农作物生产的理想温度范围内。在具体实施过程中，温室大棚的覆盖物可以选择为棉被、麦秆编织毯等保温材料。

图3为本实用新型实施例的第一机械结构400的结构示意图。如图3所示，第一机械结构400包括：第一动力装置410以及第一卷轴420；所述覆盖物120的一端固定于所述温室大棚外表面的顶部上边缘；所述第一卷轴420固定于所述覆盖物120 的另一端，并且垂直所述覆盖物120的卷动方向；所述第一动力装置410的输出端连接所述第一卷轴420；所述第一动力装置410的输出端通过旋转控制所述第一卷轴 420，使其带动所述覆盖物120，控制所述覆盖物120的收放长度。在具体实施过程中，第一动力装置410可以为电动机、汽油发动机组等可以提供动力的设备。

图4A至图4B为本实用新型实施例的第一机械结构400收放覆盖物的对比示意图。图4A为第一机械结构400完全打开覆盖物的示意图，图4B为第一机械结构400 收起覆盖物的示意图。在此说明的是，图4A至图4B的观察方向为，由温室大棚外部垂直于温室大棚的塑料薄膜110的方向。如图4A至图4B所示，覆盖物120一端固定于温室大棚外表面的顶部上边缘处，覆盖物120的另一端固定第一卷轴420，同时第一卷轴420连接第一动力装置410。该第一动力装置410的作用是为打开、收起覆盖物120提供动力。当需要收起覆盖物120时，第一动力装置410旋转带动第一卷轴420，从而带动覆盖物120进行卷起。当需要打开覆盖物120时，第一动力装置410 反向旋转带动第一卷轴420，从而完成覆盖物120的打开动作。

在具体实施过程中，第一机械结构400还包括覆盖物固定装置，连接于所述中央控制器300与第一卷轴420，固定或者解除固定所述覆盖物120。第一机械结构400 的覆盖物固定装置的作用为，当覆盖物120被第一动力装置410带动到指定的位置后，该覆盖物固定装置通过机械锁止防止覆盖物120因重力滚落。覆盖物固定装置可以为双向棘轮、限位卡或其他机械装置。

在具体实施过程中，温度智能控制装置还包括第一位置传感器，其连接于所述中央控制器300，固定于所述覆盖物120收放路径的边缘处，测量所述覆盖物120收放的位置。该第一位置传感器可以为多个，排列于覆盖物120收放路径的边缘处，将测量到的覆盖物120收放的位置信号发送给中央控制器300，中央控制器300可以根据温度传感器200测量的实际温度信息，与第一位置传感器测量的覆盖物120实际的覆盖长度信息，判断当前温度是否合适，若温度不够理想，继而调整覆盖物120覆盖长度。该第一位置传感器不仅可以为中央控制器300提供当前覆盖物120的覆盖长度信息，而且可以监视第一机械结构400带动覆盖物的位置是否到位，若第一机械结构 400带动的覆盖物未到达指定位置，该第一位传感器可以为中央控制器300提供反馈信号，令第一机械结构400带动的覆盖物120到达指定位置时为止。

图5为本实用新型实施例的第二机械结构500的结构示意图。如图5所示，第二机械结构500包括：第二动力装置510以及第二卷轴520；所述通风口的塑料薄膜130 一端固定于所述通风口的顶部；所述第二卷轴520固定于所述塑料薄膜130的另一端，并且垂直所述塑料薄膜110的打开方向；所述第二动力装置510的输出端连接所述第二卷轴520；所述第二动力装置510的输出端通过旋转控制所述第二卷轴520带动所述塑料薄膜130，使其控制通风口的开闭大小。在具体实施过程中，第二动力装置510 可以为电动机、汽油发动机组等可以提供动力的设备。

图6A至图6B为本实用新型实施例的第二机械结构500收放覆盖物的对比示意图。图6A为第二机械结构500完全关闭通风口的示意图，图6B为第二机械结构500 打开通风口的示意图。在此说明的是，图6A至图6B的观察方向为，由温室大棚内部垂直于温室大棚的塑料薄膜110的方向。如图6A至图6B所示，通风口的塑料薄膜130一端固定于通风口的顶部，塑料薄膜130的另一端固定第二卷轴520，同时第二卷轴520连接第二动力装置510。该第二动力装置510的作用是为打开、关闭通风口提供动力。当需要打开或者增大通风口时，第二动力装置510旋转带动第二卷轴 520，从而带动塑料薄膜130进行卷起。当需要关闭或者减小通风口时，第二动力装置510反向旋转带动第二卷轴520，从而完成通风口的关闭或者减小动作。

在具体实施过程中，第二机械结构500还包括塑料薄膜固定装置，连接于所述中央控制器300与第二卷轴520，固定或者解除固定所述塑料薄膜130。第二机械结构500的塑料薄膜固定装置的作用为，当塑料薄膜130被第二动力装置510带动到指定的位置后，该塑料薄膜固定装置通过机械锁止防止塑料薄膜130因重力滚落。塑料薄膜固定装置可以为双向棘轮、限位卡或其他机械装置。

在具体实施过程中，温度智能控制装置还包括第二位置传感器，其连接于所述中央控制器300，固定于所述塑料薄膜130收放路径的边缘处，测量所述塑料薄膜130 收放的位置。该第二位置传感器可以为多个，排列于塑料薄膜130收放路径的边缘处，将测量到的塑料薄膜130收放的位置信号发送给中央控制器300，中央控制器300可以根据温度传感器200测量的实际温度信息，与第二位置传感器测量的塑料薄膜130 实际的覆盖长度信息，判断当前温度是否合适，若温度不够理想，进而调整覆盖物 120覆盖长度。该第二位置传感器不仅可以为中央控制器300提供当前塑料薄膜130 的覆盖长度信息，而且可以监视第二机械结构500带动塑料薄膜130的位置是否到位，若第二机械结构500带动的塑料薄膜130未到达指定位置，该第二位传感器可以为中央控制器300提供反馈信号，令第二机械结构500带动的塑料薄膜130到达指定位置时为止。

在具体实施过程中，温度传感器可以为多个，并均匀分布于温室大棚。通过采集温室大棚内不同点温度一方面保证输入到中央控制器300的温度信号更加贴合实际情况，另一方面，当其中一个温度传感器出现问题时，其他温度传感器可以保证继续工作，增加了装置的鲁棒性。并且温度传感器可以采用Zigbee等低成本无线温度传感器，将其布置于温室内的几个关键位置，用以实时采集温室内温度，并定时将温度数据传送至中央控制器300，减少了温室大棚内线路铺设，而且方便随时更改温度传感器的测量点，便于管理。在具体实施时，温室大棚的温度智能控制装置还包括用户交互接口，其连接于所述中央控制装置。技术人员可以根据该用户交互接口设置温室大棚内的具体理想温度，并且可以人工干预覆盖物120与通风口的收放时间与覆盖长度/通风口大小。同时在此需要说明的是，中央控制器300可以为Arm芯片或者PLC 模块，技术人员可以根据实际温室大棚的规模自行确定。

在介绍完本实用新型的温度智能控制装置之后，下面结合一具体场景对本实用新型做整体描述。

用户设定温室大棚的理想温度为29℃，并且设定了棉被(覆盖物)的收放时间 (早晨6点收棉被，下午18点放棉被)，以下对一天时间内本实用新型的温度智能控制装置的工作过程进行简介：

6点到时，中央控制器向第一机械结构发送收棉被的指令，完成收棉被的动作；

此时早上温度低于29℃，温度传感器将温室内温度传送给中央控制器，中央控制器获知温度未达到29℃，并且通过第二位置传感器得知通风口处于关闭状态，中央控制器根据用户设定得出结论：不采取任何措施；

时间接近正午，随着光照的增强，温室大棚内温度逐渐升高，当中央控制器获知温度传感器获得的温度超过29℃，并且通过第二位置传感器获知通风口处于关闭状态，中央控制器根据用户设定得出结论：打开通风口，并向第二机械结构500发出打开通风口的指令，随之通风口被逐步打开；

由于通风口的开放，温室大棚内温度逐渐下降，当中央控制器获知温度传感网络获得的温度低于29℃，并且通过第二位置传感器获知通风口处于开放状态，根据用户设定得出结论：减小通风口，并向第二机械结构发出减小通风口的指令，随之通风口被减小；

以上步骤会围绕温室内温度高于或低于29℃循环往复进行；

下午温度始终低于29℃时，通风口保持关闭状态；18点到时，中央控制器向第一机械结构发送放棉被的指令，完成放棉被的动作。

本实用新型的有益效果在于，本实用新型的温室大棚的温度智能控制装置，通过温度传感器采集温室大棚内部的温度信息，比较温室大棚内的实际温度值与农作物生长用的理想温度值，并控制温室大棚外部的覆盖物的收放与通风口的大小，从而达到对温室大棚内温度进行调节的目的。本温度智能控制装置的实现成本较低，组成部件(温度传感网络、中央控制器、机械反馈单元)价格较为低廉，大概占到温室建设总成本的1/5以内；除少量电能(驱动覆盖物收放和通风口开合)外，不需提供额外光照等外部能源，能源消耗低；可靠性高，本装置逻辑结构简单，故障率较低；适用范围广，可在温室建造之初即可同步部署，也可在条件允许的情况下，对种植户的传统温室进行改造。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。