一种露天粮垛防雨布自动控制系统的制作方法

本实用新型涉及机械自动化技术领域，特别是涉及一种露天粮垛防雨布自动控制系统。

背景技术：

小麦、稻谷、玉米和大豆等农作物成熟收获后，被送入粮库，以粮垛的形式进行存放。露天粮垛是一种通风性好的储存方式，可有效避免粮食发霉，然而露天粮垛也存在一定的弊端，比如出现不良天气时，需要人工在粮垛上覆盖防雨布，费时费力，尤其对于大型粮垛而言，工人需要爬高将防雨布盖在粮垛上方，存在安全隐患。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有技术中存在的露天粮垛防雨困难的问题，而提供一种露天粮垛防雨布自动控制系统，可取代人工，自动卷放防雨布。

为实现本实用新型的目的所采用的技术方案是：

一种露天粮垛防雨布自动控制系统，其特征在于，包括收展机械结构和控制系统；

所述收展机械结构包括固定设置在圆筒形的粮垛顶端外缘的外齿齿圈、与所述外齿齿圈啮合连接且受步进电机驱动的齿轮、和与所述齿轮同轴心固装且与所述粮垛的轴线相平行的防雨布卷轴，所述防雨布的一边缘固定在所述圆筒形粮垛周向外壁上，另一边缘固定在所述防雨布卷轴上；

所述控制系统包括通过蓝牙模块通讯连接的主机部和从机部；所述从机部包括从机控制模块、用于产生报警信号的报警模块、用于采集空气温度、空气湿度湿度、光照强度以及降雨状况的数据采集模块和用于驱动防雨布展开的电机驱动模块，所述报警模块和电机驱动模块分别与所述从机控制模块的输出端通讯连接，所述数据采集模块与所述从机控制模块的输入端通讯连接；

所述主机部包括与从机控制模块无线通讯连接的主机控制模块、用于将所述报警信号传递给用户手机的gsm通讯模块、用于显示空气温度、空气湿度、光照强度、降雨状况以及所述防雨布开关状态的显示模块、以及按键模块，所述gsm通讯模块和显示模块分别与所述主机控制模块的输出端通讯连接，所述按键模块与所述主机控制模块的输入端通讯连接，所述。

在上述技术方案中，所述从机控制模块为从机单片机，所从机单片机为stc12c5a60s2单片机，所述主机控制模块为主机单片机，所述主机单片机为stc12c5a60s2单片机，所述蓝牙模块包括主机蓝牙通信模块和从机蓝牙通信模块，所述主机蓝牙通信模块的型号为hc-06，所述主机蓝牙通信模块的rxd端连接到所述主机单片机的p3.1引脚、txd端连接到主机单片机的p3.0引脚，所述从机蓝牙通信模块的型号为hc-06，所述从机蓝牙通信模块的rxd端连接到所述从机单片机的p3.1引脚、txd端连接到所述从机单片机的p3.0引脚。

在上述技术方案中，所述数据采集模块包括温湿度传感器、雨滴传感器和光敏电阻。

在上述技术方案中，所述温湿度传感器采用温湿度复合型传感器dht11，所述dht11的引脚2与所述主机单片机的引脚p2.5相连接。

在上述技术方案中，所述雨滴传感器有四个管脚，分别为vcc管脚、gnd管脚、do管脚以及ao管脚，其中所述ao管脚与所述主机单片机的引脚p1.1相连以检测雨量大小，所述do管脚与所述主机单片机的引脚p1.7相连以检测是否有雨，所述光敏电阻与所述主机单片机的引脚p1.0相连接。

在上述技术方案中，所述显示模块采用oled显示屏，所述oled显示屏接口电路中的scl引脚连接所述主机单片机的p2.5引脚、sda引脚连接所述主机单片机的p2.4引脚。

在上述技术方案中，所述报警模块由蜂鸣报警器和pnp型三极管构成，所述pnp型三极管的基极与所述从机单片机的引脚p2.0相连接、发射极与电源相连接、集电极与所述蜂鸣报警器相连接，所述gsm通讯模块的型号为sim800c，所述sim800c的引脚7与所述从机单片机的引脚p1.3相连接，所述sim800c的引脚9与所述从机单片机的引脚p1.2相连接。

在上述技术方案中，所述电机驱动模块包括uln2003apg模块和通过uln2003apg模块与所述从机单片机相连接的步进电机，所述uln2003apg模块的引脚1-4分别连接所述从机单片机的p2.1、p2.2、p2.3和p2.4引脚。

在上述技术方案中，所述按键模块包括与所述从机单片机的引脚p2.1相连接的手动操作按键和与所述从机单片机的引脚p2.2相连接的gsm模块短信发送开关按键。

在上述技术方案中，所述按键模块还包括与所述从机单片机的引脚p2.0相连接的地址选择按键。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1.本系统可实时监测光照强度、温湿度以及下雨状况，并在oled显示模块上进行信息显示。

2.当系统检测到数据参数异常，并且出现下雨时，系统内部的报警电路将立即进行声音报警并通过电机模块驱动电机正转将粮垛防雨布进行自动展开，同时产生报警信号通过gsm模块将信息发送给用户手机。

3.系统的短信报警功能的开启关闭，可由操作人员通过按键进行选定。

4.当传感器检测到下雨停止时，并且通过显示屏观察温湿度、光照符合粮食晾晒标准时，操作者可以通过手动按键使得电机反转，将粮垛防雨布进行卷起。

5.本系统可以通过按键选择地址，可对9个地址的粮垛情况进行检测并进行控制。当按键按下1次时，选择第1个地址的粮垛，当按下2次时，选择第2个地址的粮垛，当某个粮垛处于被控制时，可手动按键控制防雨布的收放。

附图说明

图1所示为系统组成框图；

图2所示为stc12c5a60s2单片机最小系统电路，其中：(a)单片机接口电路，(b)复位电路，(c)晶振电路；

图3是温湿度传感器接口电路图；

图4是雨滴传感器接口电路；

图5是光敏电阻接口电路图；

图6是电机驱动接口电路图；

图7是蜂鸣器接口电路图；

图8是从机蓝牙通信模块接口电路图；

图9是显示模块接口电路；

图10是gsm模块接口电路；

图11是主机蓝牙通信模块接口电路；

图12是按键模块接口电路；

图13是粮垛结构示意图；

图14是图13中a的放大图。

图中：1-外齿齿圈，2-齿轮，3-步进电机，4-防雨布卷轴，5-齿轮固定架，6-减速箱，7-滑块。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

一种露天粮垛防雨布自动控制系统，包括收展机械结构和控制系统；

如图12-14所示，所述收展机械结构包括固定设置在圆筒形的粮垛6顶端外缘的外齿齿圈1、与所述外齿齿圈1啮合连接且受所述步进电机3驱动的齿轮2、和与所述齿轮2同轴心固装且与所述粮垛6的轴线相平行的防雨布卷轴4，所述防雨布的一边缘固定在所述圆筒形粮垛周向外壁上，另一边缘固定在所述防雨布卷轴上；

如图1所示，所述控制系统包括通过蓝牙模块通讯连接的主机部和从机部；所述从机部包括从机控制模块、用于产生报警信号的报警模块、用于采集空气温度、空气湿度湿度、光照强度以及降雨状况的数据采集模块和用于驱动防雨布展开的电机驱动模块，所述报警模块和电机驱动模块分别与所述从机控制模块的输出端通讯连接，所述数据采集模块与所述从机控制模块的输入端通讯连接；

所述主机部包括与从机控制模块无线通讯连接的主机控制模块、用于将所述报警信号传递给用户手机的gsm通讯模块、用于显示空气温度、空气湿度、光照强度、降雨状况以及所述防雨布开关状态的显示模块、以及按键模块，所述gsm通讯模块和显示模块分别与所述主机控制模块的输出端通讯连接，所述按键模块与所述主机控制模块的输入端通讯连接，所述。

工作方式：

以所述外齿齿圈1的齿面为外，外齿齿圈1内侧光滑部为内，所述齿轮2通过减速箱6与所述步进电机3的输出轴相连接。所述减速箱6的底部设有滑块7，所述滑块7与所述外齿齿圈1内侧相抵形成支撑，滑块7同外齿齿圈1内侧的圆柱面配合起到固定作用。

所述步进电机3驱动齿轮2沿所述外齿齿圈1的外周做圆形轨迹的运动，由此防雨布卷轴4沿所述粮垛外周转动的同时，防雨布卷轴4发生自转，在防雨布卷轴4正向转动的过程中，可将包覆在所述圆筒形粮垛周向外壁上的防雨布卷绕到防雨布卷轴4转轴上(防雨布收起来，进行晾晒)，在防雨布卷轴4反向转动的过程中，可将卷绕到防雨布卷轴4转轴上防雨布放下来，让其包覆在所述圆筒形粮垛周向外壁上的(防雨布展开，进行防雨)。

齿轮2的尺寸型号可根据防雨布的厚薄进行决定，当防雨布比较厚时，旋转较大尺寸的齿轮2，使得防雨布卷轴4与所述粮垛之间的间距可容纳卷绕起的防雨布的厚度。

数据采集模块采集露天粮垛所处环境的空气温度、空气湿度湿度、光照强度以及降雨状况信息，并将这些信息传递给从机控制模块，同时，从机控制模块将这些信息通过蓝牙模块传递给主机控制模块，通过显示模块实时显示。

当上述指标超出预设范围时，报警模块报警，并且电机驱动模块驱动防雨布展开，将粮垛覆盖起来。主机控制模块通过gsm通讯模块向手机传递报警信息。

作为优选方式，所述从机控制模块为从机单片机，所从机单片机为stc12c5a60s2单片机。所述主机控制模块为主机单片机，所述主机单片机为stc12c5a60s2单片机。

实施例2

本实施例在实施例1的基础上，对蓝牙模块进行进一步优化。

所述蓝牙模块包括主机蓝牙通信模块和从机蓝牙通信模块，所述主机蓝牙通信模块的型号为hc-06，所述主机蓝牙通信模块的rxd端连接到所述主机单片机的p3.1引脚、txd端连接到主机单片机的p3.0引脚，所述从机蓝牙通信模块的型号为hc-06，所述从机蓝牙通信模块的rxd端连接到所述从机单片机的p3.1引脚、txd端连接到所述从机单片机的p3.0引脚，其接口电路如图8所示。

实施例3

本实施例在实施例1的基础上进行对主机部和从机部进行进一步优化。

所述数据采集模块包括温湿度传感器、雨滴传感器和光敏电阻。所述温湿度传感器对空气温度和空气湿度进行检测，所述雨滴传感器对是否下雨进行检测，并且根据雨量大小，分为无雨、小雨、大雨三个范围，所述光敏电阻根据其特性对光照强度进行检测。

所述温湿度传感器采用温湿度复合型传感器dht11，所述dht11的引脚2与所述主机单片机的引脚p2.5相连接。

所述雨滴传感器的引脚4与所述主机单片机的引脚p1.1相连接。

所述雨滴传感器采用双面材料，面积可达20平方厘米，雨滴接触面积更广。雨滴传感器的通电电源为5v，接上电源之后指示灯亮，当感应板上不存在水滴时，do输出的为高电平，开关的指示灯处在熄灭状态；当在感应板上滴水后，do输出由高电平转换成低电平，开关指示灯亮。擦掉水滴之后，输出又会恢复到高电平状态。雨滴传感器有四个管脚，分别为vcc管脚(接电源正极)、gnd管脚(接电源负极)、do管脚(ttl开关信号输出)以及ao管脚(模拟信号输出)，其中所述ao管脚与所述主机单片机的引脚p1.1(ad口)相连以检测雨量大小，所述do管脚(数字输出)与所述主机单片机的引脚p1.7相连以检测是否有雨。雨滴传感器接口电路如图4所示。

所述光敏电阻与所述主机单片机的引脚p1.0相连接。系统采用光敏电阻对光照强度进行测量。所述光敏电阻型号为lxd3537，光敏电阻工作原理如图5所示，其接口电路如图5所示。

所述显示模块采用oled显示屏。所述oled显示屏接口电路中的scl引脚连接所述主机单片机的p2.5引脚、sda引脚连接所述主机单片机的p2.4引脚。所述oled显示屏的大小为0.96寸，屏幕上显示温度、湿度、是否降雨、光照强度以及粮垛防雨布的开关状态，方便操作人员能够准确及时的把握温度、湿度、是否降雨等信息，做出操作调整。oled显示屏的型号为12864，oled显示屏与系统mcu进行连接的电路如图6所示。

所述报警模块由蜂鸣报警器和pnp型三极管构成，所述pnp型三极管的基极与所述从机单片机的引脚p2.0相连接、发射极与电源相连接、集电极与所述蜂鸣报警器相连接。

根据stc12c5a60s2单片机的电流性质，不可以直接驱动蜂鸣器电路，因此把pnp型的三极管连接到电路中，根据pnp型三极管的应用特性，当p2.0位置为处于高电平时，三极管的基极与集电极之间发生反向偏置，电路不导通，蜂鸣器不能工作；反之，电路导通，蜂鸣器进行工作。本模块与所述从机单片机连接电路如图7所示。

所述gsm通讯模块的型号为sim800c，所述sim800c的引脚7与从机单片机的引脚p1.3相连接，所述sim800c的引脚9与从机单片机的引脚p1.2相连接。

所述电机驱动模块包括uln2003apg模块和通过uln2003apg模块与所述从机单片机相连接的步进电机，所述uln2003apg模块的引脚1-4分别连接所述从机单片机的p2.1、p2.2、p2.3和p2.4引脚。

所述按键模块包括与所述从机单片机的引脚p2.1相连接的手动操作按键和与所述从机单片机的引脚p2.2相连接的gsm模块短信发送开关按键。

所述手动操作按键用于手动控制所述步进电机，将防雨布收起，所述gsm模块短信发送开关按键用于控制是否给手机发送报警信息。

作为优选方式，所述按键模块还包括与所述从机单片机的引脚p2.0相连接的地址选择按键，本系统可以通过按键选择地址，实现对9个地址的粮垛情况进行检测并进行控制，当地址选择按键按下1次时，选择第1个地址的粮垛，当按下2次时，选择第2个地址的粮垛，当某个粮垛处于被控制时，可手动按键控制防雨布的收放。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。