一种日光温室雪情自动防护系统

1.本实用新型涉及自动化控制领域，具体涉及一种日光温室雪情自动防护系统。


背景技术：

2.良好的保温性能使日光温室广泛运用于农作物的种植中，但冬季很多地方普遍会发生降雪天气，面对突如其来的大雪，农户可能无法及时做出相应的防护措施，导致温室内部环境发生剧变从而对作物造成影响。雪花在温室棚顶的积累也可能导致大棚的倒塌，造成巨大的经济损失。现代的大棚除雪多为降雪后除雪，属于一种事后的补救措施，且人工除雪存在效率低下等问题，无法及时应对大雪天气，在夜间或无人值守的情况下发生大雪更不能得到有效处理。


技术实现要素：

3.针对现有技术中的上述不足，本实用新型提供的一种日光温室雪情自动防护系统，解决了现有日光温室在遇到突发的大雪天气时无法有效预防与应对的问题。
4.为了达到上述发明目的，本实用新型采用的技术方案为：一种日光温室雪情自动防护系统，包括：现场传感器模块、gps模块、电源模块、控制器、通信模块、继电器模块、电机驱动模块、除雪装置和卷帘机；
5.所述控制器分别与现场传感器模块、继电器模块和电机驱动模块通信连接；所述继电器模块与除雪装置电连接；所述电机驱动模块与卷帘机电连接；所述电源模块分别与控制器、现场传感器模块、gps模块、通信模块、继电器模块和电机驱动模块电连接；所述通信模块分别与gps模块和现场传感器模块连接。
6.进一步地，所述现场传感器模块包括：雨雪传感器、压力传感器和光照传感器。
7.进一步地，所述压力传感器采用电阻应变式压力传感器。
8.进一步地，光照传感器采用光敏电阻。
9.进一步地，gps模块采用air530模块。
10.进一步地，电机驱动模块包括：电阻r1、电阻r2、电阻r3、三极管q1、pmos管m1和接口p1；
11.所述三极管q1的发射极接地，其基极与电阻r1的一端连接，其集电极与电阻r2的一端连接；所述电阻r1的另一端作为控制端，与控制器连接；所述pmos管m1的栅极分别与电阻r2的另一端和电阻r2的一端连接，其源极与电阻r3的另一端连接，其漏极与接口p1的一端连接；所述接口p1的另一端接地；所述接口p1用于接入电机。
12.进一步地，所述通信模块包括：模拟量输入采集单元和物联网通信单元。
13.进一步地，所述控制器包括：第一控制单元和第二控制单元；
14.所述第一控制单元包括：比较器u1、接地电阻r4、电阻r5、电阻r6和与门u2；
15.所述比较器u1的正相输入端作为第一控制单元的第一输入端vin1，其反相输入端分别与接地电阻r4和电阻r5的一端连接，其输出端分别与电阻r6的一端和门u2的第一输入
端连接；所述与门u2的第二输入端作为第一控制单元的第二输入端vin2；所述电阻r6的另一端与电阻r5的一端连接；所述与门u2的输出端作为第一控制单元的输出端vout1；
16.所述第二控制单元包括：接地电阻r7、电阻r8、比较器u3和电阻r9；
17.所述比较器u3的反相输入端分别与接地电阻r7和电阻r8的一端连接，其正相输入端作为第二控制单元的输入端vin3，其输出端与电阻r9的一端连接，并作为第二控制单元的输出端vout2；所述电阻r9的另一端与电阻r8的另一端连接。
18.本实用新型的有益效果为：
19.1、本实用新型通过gps模块获取到了温室所在地的准确经纬度，并将雨雪传感器、压力传感器和光照传感器的数据实时上传至服务器，实现对温室情况进行监测。
20.2、通过第一控制单元去处理雨雪传感器和压力传感器采集的数据，进而控制继电器模块，驱动开启相应的除雪设备进行来回的除雪操作。
21.3、通过第二控制单元去处理光照传感器采集的数据，进而驱动电机驱动模块，控制卷帘机工作，在未铺保温被时，铺开保温被。
22.4、通过第一控制单元和第二控制单元，实现对卷帘机和除雪设备进行控制，自动进行除雪操作和铺开保温被的操作，解决了现有日光温室在遇到突发的大雪天气时无法有效预防与应对的问题。
附图说明
23.图1为一种日光温室雪情自动防护系统的结构框图；
24.图2为电机驱动模块的电路图；
25.图3为第一控制单元的电路图；
26.图4为第二控制单元的电路图；
27.图5为继电器模块的电路图。
具体实施方式
28.下面对本实用新型的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本实用新型，但应该清楚，本实用新型不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的发明创造均在保护之列。
29.如图1所示，一种日光温室雪情自动防护系统，包括：现场传感器模块、gps模块、电源模块、控制器、通信模块、继电器模块、电机驱动模块、除雪装置和卷帘机；
30.所述控制器分别与现场传感器模块、继电器模块和电机驱动模块通信连接；所述继电器模块与除雪装置电连接；所述电机驱动模块与卷帘机电连接；所述电源模块分别与控制器、现场传感器模块、gps模块、通信模块、继电器模块和电机驱动模块电连接；所述通信模块分别与gps模块和现场传感器模块连接。
31.在本实施例中，现场传感器模块包括：雨雪传感器、压力传感器和光照传感器。
32.压力传感器采用电阻应变式压力传感器。光照传感器采用光敏电阻。gps模块采用air530模块。
33.如图2所示，电机驱动模块包括：电阻r1、电阻r2、电阻r3、三极管q1、pmos管m1和接
口p1；
34.所述三极管q1的发射极接地，其基极与电阻r1的一端连接，其集电极与电阻r2的一端连接；所述电阻r1的另一端作为控制端，与控制器连接；所述pmos管m1的栅极分别与电阻r2的另一端和电阻r2的一端连接，其源极与电阻r3的另一端连接，其漏极与接口p1的一端连接；所述接口p1的另一端接地；所述接口p1用于接入卷帘机电机的电源线，vee为卷帘机电机的电源。
35.控制器包括：第一控制单元和第二控制单元；
36.如图3所示，第一控制单元包括：比较器u1、接地电阻r4、电阻r5、电阻r6和与门u2；
37.所述比较器u1的正相输入端作为第一控制单元的第一输入端vin1，其反相输入端分别与接地电阻r4和电阻r5的一端连接，其输出端分别与电阻r6的一端和门u2的第一输入端连接；所述与门u2的第二输入端作为第一控制单元的第二输入端vin2；所述电阻r6的另一端与电阻r5的一端连接；所述与门u2的输出端作为第一控制单元的输出端vout1；
38.如图4所示，第二控制单元包括：接地电阻r7、电阻r8、比较器u3和电阻r9；
39.所述比较器u3的反相输入端分别与接地电阻r7和电阻r8的一端连接，其正相输入端作为第二控制单元的输入端vin3，其输出端与电阻r9的一端连接，并作为第二控制单元的输出端vout2；所述电阻r9的另一端与电阻r8的另一端连接。
40.如图5所示，继电器模块包括电阻r10、电阻r11、三极管q2、二极管d1、继电器k1和除雪装置的电源接口p2，通过三极管q2去控制继电器k1的开关，进而实现继电器k1的开关所在的电路的通过，除雪装置的电源线接入接口p2，vdd为除雪装置的电源。
41.电阻应变式压力传感器和光敏电阻输出均为模拟信号。雨雪传感器采用可自加热防冻结型的，其包括两种输出方式，一、rs485接口输出，二、开关量输出。
42.第一控制单元的第一输入端vin1接入电阻应变式压力传感器的输出端，在比较器u1的正相输入端的电压大于反相输入端时，比较器u1输出为正。
43.雨雪传感器的开关量输出端接入第一控制单元的第二输入端vin2，在雨雪传感器的输出为高时，则是存在雨雪天气，当与门u2的两个输入端都为正时，与门u2输出为正，控制继电器模块，驱动开启相应的除雪设备进行来回的除雪操作。
44.第二控制单元的输入端接入光照传感器，在比较器u3的正相输入端大于比较器u3的反相输入端时，比较器u3的输出端vout2为正，即此时温室棚顶的保温被，并未铺开，通过比较器u3的输出端vout2为正，去驱动电机驱动模块，控制卷帘机工作。
45.在本实施例中，光照传感器用于监测温室棚顶的光照强度，并将监测数据传输到控制器用于判断保温被是否铺开，光照传感器安装于温室棚内。
46.压力传感器用于检测温室棚顶雪的压力，压力传感器安装于温室棚顶。
47.雨雪传感器用于观测是否在下雨和下雪，雨雪传感器安装于温室棚顶。
48.在本实施例中，除雪装置可使用包括现有的可在导轨上来回移动的风力吹雪装置和机械刮雪板。
49.通信模块包括：模拟量输入采集单元和物联网通信单元。
50.模拟量输入采集单元的型号为e820-aio，用于将模拟量转换为数字信号，再通过rs485接口传输。
51.模拟量输入采集单元分别与压力传感器和光照传感器连接，将压力传感器和光照
传感器的模拟信号转换为数字信号。
52.所述物联网通信单元的型号为hf2611，其输入接口为rs485接口，支持移动联通nb信号全覆盖。
53.在本实施例中，gps模块采用air530模块，其通信接口为uart接口，可通过uart转rs485接口芯片(即max485)，与物联网通信单元连接。
54.物联网通信单元分别与雨雪传感器的rs485接口、模拟量输入采集单元的rs485接口和uart转rs485接口芯片的rs485接口连接，通过这种方式，将三种传感器的数据，以及gps位置信号传输服务器或移动端。
55.gps模块也可采用型号为gps-1000的gps定位模块，其具有rs485接口，可直接与本实施例的物联网通信单元连接。
56.本实用新型的工作过程：gps模块先获取温室所在地的准确经纬度，并将雨雪传感器、压力传感器和光照传感器的数据实时上传时至服务器，实现对温室所在地的情况进行监测。
57.通过第一控制单元去处理雨雪传感器和压力传感器采集的数据，进而控制继电器模块，驱动开启相应的除雪设备进行来回的除雪操作。
58.通过第二控制单元去处理光照传感器采集的数据，进而驱动电机驱动模块，控制卷帘机工作，在未铺保温被时，铺开保温被。