CN105010000B - 一种实时控制的新型大棚 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种实时控制的新型大棚，属智能控制领域。包括墙体、外棚架、内棚架、透光膜、顶梁、无动力风机、滑轨、步进电机、保温被、大阳能集热板、蓄水池、水泵Ⅰ、进水管、出水管、集热池、水泵Ⅱ、散热器、土壤含水传感器、水泵Ⅲ、浇灌导管、控制模块、温湿度传感器、太阳能光电板、支架、蓄电池、光照传感器Ⅰ、LED生长灯、造雾机、出雾口、液位传感器Ⅰ、液位传感器Ⅱ。本发明成本低廉、结构简单，适应性强，节能环保，可以根据温湿度传感器，土壤含水传感器，光照传感器等，利用控制模块实现大棚内部环境的自动调节，并且充分利用太阳能，节省了人力物力，同时省去了针对季节不同对大棚的频繁改造，极大的节约了成本。

Description

一种实时控制的新型大棚
技术领域
本发明涉及一种实时控制的新型大棚，属于智能控制技术领域。
背景技术
随着大棚技术的广泛应用，温室大棚的数量不断提高，大棚中的环境控制成为一个关键问题。传统的环境控制需要在大棚内安装温度计湿度计，通过人工读取的方式了解大棚内的实际温湿度，并进行相应的人工操作，耗费了大量的人力物力，效率低下且随着季节的变换，大棚需要频繁进行改造，适应度差，对于数量较多的大棚成本过高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：本发明提供一种实时控制的新型大棚，利用温湿度传感器、土壤含水传感器，光照传感器等，根据作物的不同通过控制模块实现大棚的保温、加湿、浇灌等作业的自动化，且不需要考虑季节转变，整体结构简单，成本低廉，并充分利用太阳能，实现了节能环保。
本发明技术方案是：一种实时控制的新型大棚，包括墙体1、外棚架2、内棚架3、透光膜4、顶梁5、无动力风机6、滑轨7、步进电机8、保温被9、大阳能集热板10、蓄水池11、水泵Ⅰ12、进水管13、出水管14、集热池15、水泵Ⅱ16、散热器17、土壤含水传感器18、水泵Ⅲ19、浇灌导管20、控制模块21、温湿度传感器22、太阳能光电板23、支架24、蓄电池25、光照传感器Ⅰ26、LED生长灯27、造雾机28、出雾口29、液位传感器Ⅰ50、液位传感器Ⅱ51；其中墙体1由高保温材料构成，其顶部采用两层棚架即外棚架2和内棚架3，外棚架2和内棚架3连接在顶梁5上，透光膜4覆盖在顶梁5上，顶梁5中上部安装有无动力风机6，滑轨7安装在内棚架3上与步进电机8相连，保温被9安装在外棚架2和内棚架3之间并与滑轨7和步进电机8连接，太阳能集热板10和太阳能光电板23安装在支架24上，太阳能集热板10通过进水管13与集热池15相连，通过出水管14与蓄水池11相连，水泵Ⅰ12安装在进水管13上，散热器17通过水泵Ⅱ16与集热池15和蓄水池11相连，土壤含水传感器18安装在土壤中并与控制模块21相连，浇灌导管20与蓄水池11相连，水泵Ⅲ19与浇灌导管20相连，控制模块21安装在墙体1内侧并与其上方的温湿度传感器22连接，太阳能光电板23与蓄电池25相连，光照传感器Ⅰ26安装在顶梁5下部并与控制模块21相连，LED生长灯27与蓄电池25连接并安装在内棚架3下方，造雾机28安装在墙体1外侧，出雾口29安装在墙体1内侧，液位传感器Ⅰ50安装在集热池15内部上方，液位传感器Ⅱ51安装在集热池15内部下方。
所述太阳能集热板10包括不锈钢外壳30、透明玻璃31、进水口32、集热导管33、U型集热板34、出水口35、光照传感器Ⅱ36；其中进水口32、出水口35安装在不锈钢外壳30外侧，集热导管33、U型集热板34安装在不锈钢外壳30内部，集热导管33与进水口32和出水口35连接，集热导管33位于U型集热板34的焦点上，光照传感器Ⅱ36安装在不锈钢外壳30下部并与控制模块21连接，进水口32和出水口35分别与进水管13和出水管14相连。
所述控制模块21包括单片机模块37、温湿度检测模块38、光强检测模块Ⅰ39、光强检测模块Ⅱ40、土壤含水检测模块41、液位检测模块42、集热控制模块43、散热控制模块44、浇灌控制模块45、保温控制模块46、加湿控制模块47、LED生长灯控制模块48、蓄电池49、液位检测模块Ⅱ52；其中单片机模块37与温湿度检测模块38、光强检测模块Ⅰ39、光强检测模块Ⅱ40、土壤含水检测模块41、液位检测模块42、集热控制模块43、散热控制模块44、浇灌控制模块45、保温控制模块46、加湿控制模块47、LED生长灯控制模块48相连，蓄电池49与LED生长灯控制模块48相连，温湿度检测模块38与温湿度传感器22连接，光强检测模块Ⅰ39与光照传感器Ⅰ26连接，光强检测模块Ⅱ40与光照传感器Ⅱ36连接，土壤含水检测模块41与土壤含水传感器18连接，液位检测模块42与液位传感器Ⅰ50连接，液位检测模块Ⅱ52与液位传感器Ⅱ51连接，集热控制模块43与水泵Ⅰ12相连，散热控制模块44与水泵Ⅱ16连接，浇灌控制模块45与水泵Ⅲ19连接，保温控制模块46与步进电机8相连，加湿控制模块47与造雾机28连接。
所述温湿度检测模块38包括温湿度检测器SHT10、电容C1；其中SHT10的NC端口与温湿度传感器22相连，DATA端口与单片机模块37的P0.2端口相连，VDD端口接3V电源，C1一端接3V电源，另一端接地，GND端口接地。
所述光强检测模块Ⅰ39包括光敏二极管D、电阻R1，R2，R3，R4、电容C2，C3；其中光敏二极管D一端接地，另一端接R1的一端，R1的另一端接3V电源，R2一端接在D与R1的连线上，另一端接R3的一端，C2一端接地，另一端接R2，R3另一端接地，R4一端接R3的滑动触头，另一端为输出端V0，C3一端接地，另一端接R4，输出端V0与单片机模块37的P0.3相连。
所述液位检测模块Ⅰ42包括开关K1、K2、K3、K4、待测电容Cx、端点电容Ca、Cb、电容C4、C5、C6、C7、C、Cf、电阻Rf、放大器OP1；其中K4一端接地，另一端接K2的一端，K2另一端接VCC，K1一端接地，另一端接K3的一端，K3另一端接放大器OP1的“-”极，Cx一端接在K4与K2的连线上，另一端接在K1与K3的连线上，C7一端接地，另一端接K4与Cx的连线上，C5一端接地，另一端接在K2与Cx的连线上，C4一端接地，另一端接在K1与Cx的连线上，Ca一端接地，另一端接在C7与Cx的连线上，Cb一端接地，另一端接在与Cx的连线上，C6一端接在K3与Cx的连线上，另一端接在放大器OP1的“+”级，电容C一端接在K3与OP1 “-”极的连线上，另一端接在C6与OP1“+”级的连线上，Cf一端与电容C相连，另一端与OP1的输出端相连，Rf一端接在C与Cf的连线上，另一端接在Cf与OP1输出端的连线上，OP1输出端为V1，与单片机模块37的P0.4端口相连，输出正向测量电压。
所述保温控制模块46包括COMS开关S1、S2，稳压二极管VS1、VS2、VS3，电阻R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11，滑动电阻RP1、RP2，放大器OP2、OP3，NPN型三极管V1、V2、V3、V4、V6，PNP型三极管V5；其中COMS开关S1一端接地，另一端接稳压二极管VS2，稳压二极管VS2另一端接电阻R6的一端，电阻R6另一端接放大器OP3的输出端；COMS开关S2一端接地，另一端接在稳压二极管VS3与NPN型三极管V4的连线上；放大器OP3的“+”极接滑动电阻RP1的滑动端，放大器OP3的“-”极接放大器OP2的“+”极，放大器OP2的“-”极接滑动电阻RP2的滑动端；滑动电阻RP2一端接地，另一端接控制模块21中的单片机模块1的端口上；滑动电阻RP1一端接地，另一端接在RP2与单片机模块37的连线上；稳压二极管VS1一端接地，另一端接电阻R5的一端，电阻R5另一端接电源；放大器OP2的端口4接地，端口8接电源，输出端接电阻R9的一端；电阻R9另一端接稳压二极管VS3的一端，稳压二极管VS3另一端接NPN型三极管V4的基极；NPN型三极管V4的发射极与电阻R11的一端连接，电阻R11另一端接地；NPN型三极管V4的集电极与电阻R10的一端连接，电阻R10另一端与PNP型三极管V5的发射极相连，PNP型三极管V5的基极与NPN型三极管V4和电阻R10的连线相连，PNP型三极管V5的集电极与步进电机8的马达M相连；NPN型三极管V1的基极连接在COMS开关S1和稳压二极管VS2的连线上，发射极与电阻R8的一端连接，电阻R8另一端接地，集电极与电阻R7的一端连接，电阻R7另一端接电源；NPN型三极管V3的基极接在NPN型三极管V1和电阻R8的连线上，发射极接地，集电极接在PNP型三极管V5与步进电机8的马达M的连线上；NPN型三极管V2的基极接在NPN型三极管V1与电阻R7的连线上，集电极接电源，发射极接在步进电机8上；NPN型三极管V6的基极接在NPN型三极管V4和电阻R11的连线上，发射极接地，集电极接在NPN型三极管V2和步进电机8的连线上。
所述加湿控制模块47包括电阻R12，三极管V7，继电器K，多项开关S2；其中R12一端接控制模块21中的单片机模块37的P2.2端口，另一端接V7的基极，V7的发射极一端接5V电源，集电极接继电器K的一端，K的另一端接地，多项开关S2的一端接造雾机28，另一端与空触点或高压相连，造雾机28另一端接高压。
本发明的工作原理是：
本发明采用控制模块21对大棚内的环境进行实时调节。
温湿度传感器22将大棚内的温度和湿度传送给控制模块21中的单片机模块37。太阳能集热板10可以将蓄水池11中的冷水转化为热水并存储在集热池15中，当太阳能集热板10上的光照传感器Ⅱ36采集到足够的光照，并且此时集热池15未达到液位检测模块Ⅰ42所预设的标准时，启动水泵Ⅰ12，将从蓄水池11中抽出，经过进水管13通过进水口32进入太阳能集热板10中，太阳能集热板（10）中的U型集热板34将光能聚焦在集热导管上33进行加热，通过出水口35存储在集热池15中。当温度较高时，温湿度检测模块38的DATA端口将高电平输出到单片机模块37的P0.2端口，此时放大器OP2的3脚电压高于2脚电压，OP2的1脚输出高电平，使晶体管V4~V6（具体为NPN型三极管V4、V6，PNP型三极管V5）均导通，步进电机M8反转，驱动保温被9收起。当保温被9收起到位后，开关S2被接通，使V4的基极变为低电平，V4~V6截止，步进电机8的马达M停转，同时无动力风机6进行大棚内部空气转换，也起到了降温效果。当温度较低时，集温湿度检测模块38的DATA端口将低电平输出到单片机模块37的P0.2端口。此时OP2的2脚（放大器OP2的“-”极）电压较3脚（放大器OP2的“+”极）电压高，OP3的5脚（放大器OP3的“+”极）电压较6脚（放大器OP3的“-”）电压高，OP2的1脚输出低电平，OP3的7脚输出高电平，使晶体管V1~V3均导通，V4~V6截止，步进电机M8正转，驱动保温被9沿滑轨7展开。当保温被9展开到位后，开关S1被触动而接通，使V1的基极变为低电平，V1-V3均截止，步进电机M8停转。同时散热器17开始工作，首先通过液位检测模块Ⅱ52通过液位传感器Ⅱ51检测集热池中水量是否充足，若充足则启动水泵Ⅱ16将集热池中的水抽取至散热器17中提高大棚内的温度，循环后的水流入蓄水池11中。
当土壤含水检测模块41将数据传输到单片机模块37后，单片机模块37控制水泵Ⅲ19通过浇灌导管20对植物进行灌溉，直到其满足预设值。
当光强检测模块Ⅰ39检测到大棚内光线强度较低时，光敏二极管D导通电流小，从而输出更小的电压，单片机模块37启动LED生长灯27进行照明，能源由大阳能光电板23存储在蓄电池25提供。
当湿度不足时，温湿度检测模块38的DATA端口将高电平输出到单片机模块37的P0.2端口，加湿控制模块47的R12一端输入高电平时，电流经V7放大，多项开关S2闭合，造雾机28电机运转，从出雾口29喷出雾气当R12一端输入低电平时，多项开关S2断开，造雾机28停止运转。
本发明的有益效果是：成本低廉、结构简单，适应性强，节能环保，可以根据温湿度传感器，土壤含水传感器，光照传感器等，利用控制模块实现大棚内部环境的自动调节，并且充分利用太阳能，节省了人力物力，同时省去了针对季节不同对大棚的频繁改造，极大的节约了成本。
附图说明
图1为本发明的总体结构图；
图2为本发明的太阳能集热器结构图；
图3为本发明的控制模块结构图；
图4为本发明的温湿度检测模块电路图；
图5为本发明的光强检测模块Ⅰ电路图；
图6为本发明的液位检测模块Ⅰ电路图；
图7为本发明的保温控制模块电路图；
图8为本发明的加湿控制模块电路图。
图中各标号为：1-墙体，2-外棚架，3-内棚架，4-透光膜，5-顶梁，6-无动力风机，7-滑轨，8-步进电机，9-保温被，10-大阳能集热板，11-蓄水池，12-水泵Ⅰ，13-进水管，14-出水管，15-集热池，16-水泵Ⅱ，17-散热器，18-土壤含水传感器，19-水泵Ⅲ，20-浇灌导管，21-控制模块，22-温湿度传感器，23-太阳能光电板，24-支架，25-蓄电池，26-光照传感器Ⅰ，27-LED生长灯，28-造雾机，29-出雾口，30-不锈钢外壳，31-透明玻璃，32-进水口，33-集热导管，34-U型集热板，35-出水口，36-光照传感器Ⅱ，37-单片机模块，38-温湿度检测模块，39-光强检测模块Ⅰ，40-光强检测模块Ⅱ，41-土壤含水检测模块，42-液位检测模块Ⅰ，43-集热控制模块，44-散热控制模块，45-浇灌控制模块，46-保温控制模块，47-加湿控制模块，48-LED生长灯控制模块，49-蓄电池，50-液位传感器Ⅰ，51-液位传感器Ⅱ，52-液位检测模块Ⅱ。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。
实施例1：如图1-8所示，一种实时控制的新型大棚，包括墙体1、外棚架2、内棚架3、透光膜4、顶梁5、无动力风机6、滑轨7、步进电机8、保温被9、大阳能集热板10、蓄水池11、水泵Ⅰ12、进水管13、出水管14、集热池15、水泵Ⅱ16、散热器17、土壤含水传感器18、水泵Ⅲ19、浇灌导管20、控制模块21、温湿度传感器22、太阳能光电板23、支架24、蓄电池25、光照传感器Ⅰ26、LED生长灯27、造雾机28、出雾口29、液位传感器Ⅰ50、液位传感器Ⅱ51；其中墙体1由高保温材料构成，其顶部采用两层棚架即外棚架2和内棚架3，外棚架2和内棚架3连接在顶梁5上，透光膜4覆盖在顶梁5上，顶梁5中上部安装有无动力风机6，滑轨7安装在内棚架3上与步进电机8相连，保温被9安装在外棚架2和内棚架3之间并与滑轨7和步进电机8连接，太阳能集热板10和太阳能光电板23安装在支架24上，太阳能集热板10通过进水管13与集热池15相连，通过出水管14与蓄水池11相连，水泵Ⅰ12安装在进水管13上，散热器17通过水泵Ⅱ16与集热池15和蓄水池11相连，土壤含水传感器18安装在土壤中并与控制模块21相连，浇灌导管20与蓄水池11相连，水泵Ⅲ19与浇灌导管20相连，控制模块21安装在墙体1内侧并与其上方的温湿度传感器22连接，太阳能光电板23与蓄电池25相连，光照传感器Ⅰ26安装在顶梁5下部并与控制模块21相连，LED生长灯27与蓄电池25连接并安装在内棚架3下方，造雾机28安装在墙体1外侧，出雾口29安装在墙体1内侧，液位传感器Ⅰ50安装在集热池15内部上方，液位传感器Ⅱ51安装在集热池15内部下方。
实施例2：如图1-8所示，一种实时控制的新型大棚，本实施例与实施例1相同，其中：
所述太阳能集热板10包括不锈钢外壳30、透明玻璃31、进水口32、集热导管33、U型集热板34、出水口35、光照传感器Ⅱ36；其中进水口32、出水口35安装在不锈钢外壳30外侧，集热导管33、U型集热板34安装在不锈钢外壳30内部，集热导管33与进水口32和出水口35连接，集热导管33位于U型集热板34的焦点上，光照传感器Ⅱ36安装在不锈钢外壳30下部并与控制模块21连接，进水口32和出水口35分别与进水管13和出水管14相连。
实施例3：如图1-8所示，一种实时控制的新型大棚，本实施例与实施例2相同，其中：
所述控制模块21包括单片机模块37、温湿度检测模块38、光强检测模块Ⅰ39、光强检测模块Ⅱ40、土壤含水检测模块41、液位检测模块42、集热控制模块43、散热控制模块44、浇灌控制模块45、保温控制模块46、加湿控制模块47、LED生长灯控制模块48、蓄电池49、液位检测模块Ⅱ52；其中单片机模块37与温湿度检测模块38、光强检测模块Ⅰ39、光强检测模块Ⅱ40、土壤含水检测模块41、液位检测模块42、集热控制模块43、散热控制模块44、浇灌控制模块45、保温控制模块46、加湿控制模块47、LED生长灯控制模块48相连，蓄电池49与LED生长灯控制模块48相连，温湿度检测模块38与温湿度传感器22连接，光强检测模块Ⅰ39与光照传感器Ⅰ26连接，光强检测模块Ⅱ40与光照传感器Ⅱ36连接，土壤含水检测模块41与土壤含水传感器18连接，液位检测模块42与液位传感器Ⅰ50连接，液位检测模块Ⅱ52与液位传感器Ⅱ51连接，集热控制模块43与水泵Ⅰ12相连，散热控制模块44与水泵Ⅱ16连接，浇灌控制模块45与水泵Ⅲ19连接，保温控制模块46与步进电机8相连，加湿控制模块47与造雾机28连接。
实施例4：如图1-8所示，一种实时控制的新型大棚，本实施例与实施例3相同，其中：
所述温湿度检测模块38包括温湿度检测器SHT10、电容C1；其中SHT10的NC端口与温湿度传感器22相连，DATA端口与单片机模块37的P0.2端口相连，VDD端口接3V电源，C1一端接3V电源，另一端接地，GND端口接地。
实施例5：如图1-8所示，一种实时控制的新型大棚，本实施例与实施例4相同，其中：
所述光强检测模块Ⅰ39包括光敏二极管D、电阻R1，R2，R3，R4、电容C2，C3；其中光敏二极管D一端接地，另一端接R1的一端，R1的另一端接3V电源，R2一端接在D与R1的连线上，另一端接R3的一端，C2一端接地，另一端接R2，R3另一端接地，R4一端接R3的滑动触头，另一端为输出端V0，C3一端接地，另一端接R4，输出端V0与单片机模块37的P0.3相连。
实施例6：如图1-8所示，一种实时控制的新型大棚，本实施例与实施例5相同，其中：
所述液位检测模块Ⅰ42包括开关K1、K2、K3、K4、待测电容Cx、端点电容Ca、Cb、电容C4、C5、C6、C7、C、Cf、电阻Rf、放大器OP1；其中K4一端接地，另一端接K2的一端，K2另一端接VCC，K1一端接地，另一端接K3的一端，K3另一端接放大器OP1的“-”极，Cx一端接在K4与K2的连线上，另一端接在K1与K3的连线上，C7一端接地，另一端接K4与Cx的连线上，C5一端接地，另一端接在K2与Cx的连线上，C4一端接地，另一端接在K1与Cx的连线上，Ca一端接地，另一端接在C7与Cx的连线上，Cb一端接地，另一端接在与Cx的连线上，C6一端接在K3与Cx的连线上，另一端接在放大器OP1的“+”级，电容C一端接在K3与OP1 “-”极的连线上，另一端接在C6与OP1“+”级的连线上，Cf一端与电容C相连，另一端与OP1的输出端相连，Rf一端接在C与Cf的连线上，另一端接在Cf与OP1输出端的连线上，OP1输出端为V1，与单片机模块37的P0.4端口相连，输出正向测量电压。
实施例7：如图1-8所示，一种实时控制的新型大棚，本实施例与实施例6相同，其中：
所述保温控制模块46包括COMS开关S1、S2，稳压二极管VS1、VS2、VS3，电阻R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11，滑动电阻RP1、RP2，放大器OP2、OP3，NPN型三极管V1、V2、V3、V4、V6，PNP型三极管V5；其中COMS开关S1一端接地，另一端接稳压二极管VS2，稳压二极管VS2另一端接电阻R6的一端，电阻R6另一端接放大器OP3的输出端；COMS开关S2一端接地，另一端接在稳压二极管VS3与NPN型三极管V4的连线上；放大器OP3的“+”极接滑动电阻RP1的滑动端，放大器OP3的“-”极接放大器OP2的“+”极，放大器OP2的“-”极接滑动电阻RP2的滑动端；滑动电阻RP2一端接地，另一端接控制模块21中的单片机模块1的端口上；滑动电阻RP1一端接地，另一端接在RP2与单片机模块37的连线上；稳压二极管VS1一端接地，另一端接电阻R5的一端，电阻R5另一端接电源；放大器OP2的端口4接地，端口8接电源，输出端接电阻R9的一端；电阻R9另一端接稳压二极管VS3的一端，稳压二极管VS3另一端接NPN型三极管V4的基极；NPN型三极管V4的发射极与电阻R11的一端连接，电阻R11另一端接地；NPN型三极管V4的集电极与电阻R10的一端连接，电阻R10另一端与PNP型三极管V5的发射极相连，PNP型三极管V5的基极与NPN型三极管V4和电阻R10的连线相连，PNP型三极管V5的集电极与步进电机8的马达M相连；NPN型三极管V1的基极连接在COMS开关S1和稳压二极管VS2的连线上，发射极与电阻R8的一端连接，电阻R8另一端接地，集电极与电阻R7的一端连接，电阻R7另一端接电源；NPN型三极管V3的基极接在NPN型三极管V1和电阻R8的连线上，发射极接地，集电极接在PNP型三极管V5与步进电机8的马达M的连线上；NPN型三极管V2的基极接在NPN型三极管V1与电阻R7的连线上，集电极接电源，发射极接在步进电机8上；NPN型三极管V6的基极接在NPN型三极管V4和电阻R11的连线上，发射极接地，集电极接在NPN型三极管V2和步进电机8的连线上。
实施例8：如图1-8所示，一种实时控制的新型大棚，包括墙体1、外棚架2、内棚架3、透光膜4、顶梁5、无动力风机6、滑轨7、步进电机8、保温被9、大阳能集热板10、蓄水池11、水泵Ⅰ12、进水管13、出水管14、集热池15、水泵Ⅱ16、散热器17、土壤含水传感器18、水泵Ⅲ19、浇灌导管20、控制模块21、温湿度传感器22、太阳能光电板23、支架24、蓄电池25、光照传感器Ⅰ26、LED生长灯27、造雾机28、出雾口29、液位传感器Ⅰ50、液位传感器Ⅱ51；其中墙体1由高保温材料构成，其顶部采用两层棚架即外棚架2和内棚架3，外棚架2和内棚架3连接在顶梁5上，透光膜4覆盖在顶梁5上，顶梁5中上部安装有无动力风机6，滑轨7安装在内棚架3上与步进电机8相连，保温被9安装在外棚架2和内棚架3之间并与滑轨7和步进电机8连接，太阳能集热板10和太阳能光电板23安装在支架24上，太阳能集热板10通过进水管13与集热池15相连，通过出水管14与蓄水池11相连，水泵Ⅰ12安装在进水管13上，散热器17通过水泵Ⅱ16与集热池15和蓄水池11相连，土壤含水传感器18安装在土壤中并与控制模块21相连，浇灌导管20与蓄水池11相连，水泵Ⅲ19与浇灌导管20相连，控制模块21安装在墙体1内侧并与其上方的温湿度传感器22连接，太阳能光电板23与蓄电池25相连，光照传感器Ⅰ26安装在顶梁5下部并与控制模块21相连，LED生长灯27与蓄电池25连接并安装在内棚架3下方，造雾机28安装在墙体1外侧，出雾口29安装在墙体1内侧，液位传感器Ⅰ50安装在集热池15内部上方，液位传感器Ⅱ51安装在集热池15内部下方。
所述太阳能集热板10包括不锈钢外壳30、透明玻璃31、进水口32、集热导管33、U型集热板34、出水口35、光照传感器Ⅱ36；其中进水口32、出水口35安装在不锈钢外壳30外侧，集热导管33、U型集热板34安装在不锈钢外壳30内部，集热导管33与进水口32和出水口35连接，集热导管33位于U型集热板34的焦点上，光照传感器Ⅱ36安装在不锈钢外壳30下部并与控制模块21连接，进水口32和出水口35分别与进水管13和出水管14相连。
所述控制模块21包括单片机模块37、温湿度检测模块38、光强检测模块Ⅰ39、光强检测模块Ⅱ40、土壤含水检测模块41、液位检测模块42、集热控制模块43、散热控制模块44、浇灌控制模块45、保温控制模块46、加湿控制模块47、LED生长灯控制模块48、蓄电池49、液位检测模块Ⅱ52；其中单片机模块37与温湿度检测模块38、光强检测模块Ⅰ39、光强检测模块Ⅱ40、土壤含水检测模块41、液位检测模块42、集热控制模块43、散热控制模块44、浇灌控制模块45、保温控制模块46、加湿控制模块47、LED生长灯控制模块48相连，蓄电池49与LED生长灯控制模块48相连，温湿度检测模块38与温湿度传感器22连接，光强检测模块Ⅰ39与光照传感器Ⅰ26连接，光强检测模块Ⅱ40与光照传感器Ⅱ36连接，土壤含水检测模块41与土壤含水传感器18连接，液位检测模块42与液位传感器Ⅰ50连接，液位检测模块Ⅱ52与液位传感器Ⅱ51连接，集热控制模块43与水泵Ⅰ12相连，散热控制模块44与水泵Ⅱ16连接，浇灌控制模块45与水泵Ⅲ19连接，保温控制模块46与步进电机8相连，加湿控制模块47与造雾机28连接。
所述温湿度检测模块38包括温湿度检测器SHT10、电容C1；其中SHT10的NC端口与温湿度传感器22相连，DATA端口与单片机模块37的P0.2端口相连，VDD端口接3V电源，C1一端接3V电源，另一端接地，GND端口接地。
所述光强检测模块Ⅰ39包括光敏二极管D、电阻R1，R2，R3，R4、电容C2，C3；其中光敏二极管D一端接地，另一端接R1的一端，R1的另一端接3V电源，R2一端接在D与R1的连线上，另一端接R3的一端，C2一端接地，另一端接R2，R3另一端接地，R4一端接R3的滑动触头，另一端为输出端V0，C3一端接地，另一端接R4，输出端V0与单片机模块37的P0.3相连。
所述液位检测模块Ⅰ42包括开关K1、K2、K3、K4、待测电容Cx、端点电容Ca、Cb、电容C4、C5、C6、C7、C、Cf、电阻Rf、放大器OP1；其中K4一端接地，另一端接K2的一端，K2另一端接VCC，K1一端接地，另一端接K3的一端，K3另一端接放大器OP1的“-”极，Cx一端接在K4与K2的连线上，另一端接在K1与K3的连线上，C7一端接地，另一端接K4与Cx的连线上，C5一端接地，另一端接在K2与Cx的连线上，C4一端接地，另一端接在K1与Cx的连线上，Ca一端接地，另一端接在C7与Cx的连线上，Cb一端接地，另一端接在与Cx的连线上，C6一端接在K3与Cx的连线上，另一端接在放大器OP1的“+”级，电容C一端接在K3与OP1 “-”极的连线上，另一端接在C6与OP1“+”级的连线上，Cf一端与电容C相连，另一端与OP1的输出端相连，Rf一端接在C与Cf的连线上，另一端接在Cf与OP1输出端的连线上，OP1输出端为V1，与单片机模块37的P0.4端口相连，输出正向测量电压。
所述保温控制模块46包括COMS开关S1、S2，稳压二极管VS1、VS2、VS3，电阻R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11，滑动电阻RP1、RP2，放大器OP2、OP3，NPN型三极管V1、V2、V3、V4、V6，PNP型三极管V5；其中COMS开关S1一端接地，另一端接稳压二极管VS2，稳压二极管VS2另一端接电阻R6的一端，电阻R6另一端接放大器OP3的输出端；COMS开关S2一端接地，另一端接在稳压二极管VS3与NPN型三极管V4的连线上；放大器OP3的“+”极接滑动电阻RP1的滑动端，放大器OP3的“-”极接放大器OP2的“+”极，放大器OP2的“-”极接滑动电阻RP2的滑动端；滑动电阻RP2一端接地，另一端接控制模块21中的单片机模块1的端口上；滑动电阻RP1一端接地，另一端接在RP2与单片机模块37的连线上；稳压二极管VS1一端接地，另一端接电阻R5的一端，电阻R5另一端接电源；放大器OP2的端口4接地，端口8接电源，输出端接电阻R9的一端；电阻R9另一端接稳压二极管VS3的一端，稳压二极管VS3另一端接NPN型三极管V4的基极；NPN型三极管V4的发射极与电阻R11的一端连接，电阻R11另一端接地；NPN型三极管V4的集电极与电阻R10的一端连接，电阻R10另一端与PNP型三极管V5的发射极相连，PNP型三极管V5的基极与NPN型三极管V4和电阻R10的连线相连，PNP型三极管V5的集电极与步进电机8的马达M相连；NPN型三极管V1的基极连接在COMS开关S1和稳压二极管VS2的连线上，发射极与电阻R8的一端连接，电阻R8另一端接地，集电极与电阻R7的一端连接，电阻R7另一端接电源；NPN型三极管V3的基极接在NPN型三极管V1和电阻R8的连线上，发射极接地，集电极接在PNP型三极管V5与步进电机8的马达M的连线上；NPN型三极管V2的基极接在NPN型三极管V1与电阻R7的连线上，集电极接电源，发射极接在步进电机8上；NPN型三极管V6的基极接在NPN型三极管V4和电阻R11的连线上，发射极接地，集电极接在NPN型三极管V2和步进电机8的连线上。
所述加湿控制模块47包括电阻R12，三极管V7，继电器K，多项开关S2；其中R12一端接控制模块21中的单片机模块37的P2.2端口，另一端接V7的基极，V7的发射极一端接5V电源，集电极接继电器K的一端，K的另一端接地，多项开关S2的一端接造雾机28，另一端与空触点或高压相连，造雾机28另一端接高压。
上面结合附图对本发明的具体实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (2)

1.一种实时控制的新型大棚，其特征在于：包括墙体（1）、外棚架（2）、内棚架（3）、透光膜（4）、顶梁（5）、无动力风机（6）、滑轨（7）、步进电机（8）、保温被（9）、大阳能集热板（10）、蓄水池（11）、水泵Ⅰ（12）、进水管（13）、出水管（14）、集热池（15）、水泵Ⅱ（16）、散热器（17）、土壤含水传感器（18）、水泵Ⅲ（19）、浇灌导管（20）、控制模块（21）、温湿度传感器（22）、太阳能光电板（23）、支架（24）、蓄电池（25）、光照传感器Ⅰ（26）、LED生长灯（27）、造雾机（28）、出雾口（29）、液位传感器Ⅰ（50）、液位传感器Ⅱ（51）；其中墙体（1）由高保温材料构成，其顶部采用两层棚架即外棚架（2）和内棚架（3），外棚架（2）和内棚架（3）连接在顶梁（5）上，透光膜（4）覆盖在外棚架（2）上，顶梁（5）中上部安装有无动力风机（6），滑轨（7）安装在内棚架（3）上与步进电机（8）相连，保温被（9）安装在外棚架（2）和内棚架（3）之间并与滑轨（7）和步进电机（8）连接，太阳能集热板（10）和太阳能光电板（23）安装在支架（24）上，太阳能集热板（10）通过进水管（13）与蓄水池（11）相连，通过出水管（14）与集热池（15）相连，水泵Ⅰ（12）安装在进水管（13）上，散热器（17）通过水泵Ⅱ（16）与集热池（15）和蓄水池（11）相连，土壤含水传感器（18）安装在土壤中并与控制模块（21）相连，浇灌导管（20）与蓄水池（11）相连，水泵Ⅲ（19）与浇灌导管（20）相连，控制模块（21）安装在墙体（1）内侧并与其上方的温湿度传感器（22）连接，太阳能光电板（23）与蓄电池（25）相连，光照传感器Ⅰ（26）安装在顶梁（5）下部并与控制模块（21）相连，LED生长灯（27）与蓄电池（25）连接并安装在内棚架（3）下方，造雾机（28）安装在墙体（1）外侧，出雾口（29）安装在墙体（1）内侧，液位传感器Ⅰ（50）安装在集热池（15）内部上方，液位传感器Ⅱ（51）安装在集热池（15）内部下方；
所述控制模块（21）包括单片机模块（37）、温湿度检测模块（38）、光强检测模块Ⅰ（39）、光强检测模块Ⅱ（40）、土壤含水检测模块（41）、液位检测模块Ⅰ（42）、集热控制模块（43）、散热控制模块（44）、浇灌控制模块（45）、保温控制模块（46）、加湿控制模块（47）、LED生长灯控制模块（48）、蓄电池（49）、液位检测模块Ⅱ（52）；其中单片机模块（37）与温湿度检测模块（38）、光强检测模块Ⅰ（39）、光强检测模块Ⅱ（40）、土壤含水检测模块（41）、液位检测模块Ⅰ（42）、集热控制模块（43）、散热控制模块（44）、浇灌控制模块（45）、保温控制模块（46）、加湿控制模块（47）、LED生长灯控制模块（48）相连，蓄电池（49）与LED生长灯控制模块（48）相连，温湿度检测模块（38）与温湿度传感器（22）连接，光强检测模块Ⅰ（39）与光照传感器Ⅰ（26）连接，光强检测模块Ⅱ（40）与光照传感器Ⅱ（36）连接，土壤含水检测模块（41）与土壤含水传感器（18）连接，液位检测模块Ⅰ（42）与液位传感器Ⅰ（50）连接，液位检测模块Ⅱ（52）与液位传感器Ⅱ（51）连接，集热控制模块（43）与水泵Ⅰ（12）相连，散热控制模块（44）与水泵Ⅱ（16）连接，浇灌控制模块（45）与水泵Ⅲ（19）连接，保温控制模块（46）与步进电机（8）相连，加湿控制模块（47）与造雾机（28）连接；
所述温湿度检测模块（38）包括温湿度检测器SHT10、电容C1；其中SHT10的NC端口与温湿度传感器（22）相连，DATA端口与单片机模块（37）的P0.2端口相连，VDD端口接3V电源，C1一端接3V电源，另一端接地，GND端口接地；
所述光强检测模块Ⅰ（39）包括光敏二极管D、电阻R1，R2，R3，R4、电容C2，C3；其中光敏二极管D一端接地，另一端接R1的一端，R1的另一端接3V电源，R2一端接在D与R1的连线上，另一端接R3的一端，C2一端接地，另一端接R2，R3另一端接地，R4一端接R3的滑动触头，另一端为输出端V0，C3一端接地，另一端接R4，输出端V0与单片机模块（37）的P0.3相连；
所述液位检测模块Ⅰ（42）包括开关K1、K2、K3、K4、待测电容Cx、端点电容Ca、Cb、电容C4、C5、C6、C7、C、Cf、电阻Rf、放大器OP1；其中K4一端接地，另一端接K2的一端，K2另一端接VCC，K1一端接地，另一端接K3的一端，K3另一端接放大器OP1的“-”极，Cx一端接在K4与K2的连线上，另一端接在K1与K3的连线上，C7一端接地，另一端接K4与Cx的连线上，C5一端接地，另一端接在K2与Cx的连线上，C4一端接地，另一端接在K1与Cx的连线上，Ca一端接地，另一端接在C7与Cx的连线上，Cb一端接地，另一端接在与Cx的连线上，C6一端接在K3与Cx的连线上，另一端接在放大器OP1的“+”级，电容C一端接在K3与OP1 “-”极的连线上，另一端接在C6与OP1“+”级的连线上，Cf一端与电容C相连，另一端与OP1的输出端相连，Rf一端接在C与Cf的连线上，另一端接在Cf与OP1输出端的连线上，OP1输出端为V1，与单片机模块（37）的P0.4端口相连，输出正向测量电压；
所述保温控制模块（46）包括COMS开关S1、S2，稳压二极管VS1、VS2、VS3，电阻R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11，滑动电阻RP1、RP2，放大器OP2、OP3，NPN型三极管V1、V2、V3、V4、V6，PNP型三极管V5；其中COMS开关S1一端接地，另一端接稳压二极管VS2，稳压二极管VS2另一端接电阻R6的一端，电阻R6另一端接放大器OP3的输出端；COMS开关S2一端接地，另一端接在稳压二极管VS3与NPN型三极管V4的连线上；放大器OP3的“+”极接滑动电阻RP1的滑动端，放大器OP3的“-”极接放大器OP2的“+”极，放大器OP2的“-”极接滑动电阻RP2的滑动端；滑动电阻RP2一端接地，另一端接控制模块（21）中的单片机模块（1）的端口上；滑动电阻RP1一端接地，另一端接在RP2与单片机模块（37）的连线上；稳压二极管VS1一端接地，另一端接电阻R5的一端，电阻R5另一端接电源；放大器OP2的端口4接地，端口8接电源，输出端接电阻R9的一端；电阻R9另一端接稳压二极管VS3的一端，稳压二极管VS3另一端接NPN型三极管V4的基极；NPN型三极管V4的发射极与电阻R11的一端连接，电阻R11另一端接地；NPN型三极管V4的集电极与电阻R10的一端连接，电阻R10另一端与PNP型三极管V5的发射极相连，PNP型三极管V5的基极与NPN型三极管V4和电阻R10的连线相连，PNP型三极管V5的集电极与步进电机（8）的马达M相连；NPN型三极管V1的基极连接在COMS开关S1和稳压二极管VS2的连线上，发射极与电阻R8的一端连接，电阻R8另一端接地，集电极与电阻R7的一端连接，电阻R7另一端接电源；NPN型三极管V3的基极接在NPN型三极管V1和电阻R8的连线上，发射极接地，集电极接在PNP型三极管V5与步进电机（8）的马达M的连线上；NPN型三极管V2的基极接在NPN型三极管V1与电阻R7的连线上，集电极接电源，发射极接在步进电机（8）上；NPN型三极管V6的基极接在NPN型三极管V4和电阻R11的连线上，发射极接地，集电极接在NPN型三极管V2和步进电机（8）的连线上；
所述加湿控制模块（47）包括电阻R12，三极管V7，继电器K，多项开关S2；其中R12一端接控制模块（21）中的单片机模块（37）的P2.2端口，另一端接V7的基极，V7的发射极一端接5V电源，集电极接继电器K的一端，K的另一端接地，多项开关S2的一端接造雾机（28），另一端与空触点或高压相连，造雾机（28）另一端接高压。
2.根据权利要求1所述的实时控制的新型大棚，其特征在于：所述太阳能集热板（10）包括不锈钢外壳（30）、透明玻璃（31）、进水口（32）、集热导管（33）、U型集热板（34）、出水口（35）、光照传感器Ⅱ（36）；其中进水口（32）、出水口（35）安装在不锈钢外壳（30）外侧，集热导管（33）、U型集热板（34）安装在不锈钢外壳（30）内部，集热导管（33）与进水口（32）和出水口（35）连接，集热导管（33）位于U型集热板（34）的焦点上，光照传感器Ⅱ（36）安装在不锈钢外壳（30）下部并与控制模块（21）连接，进水口（32）和出水口（35）分别与进水管（13）和出水管（14）相连。
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GR01 Patent grant
CB03 Change of inventor or designer information
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Zhang Jing

Inventor after: Sun Jun

Inventor after: Xiao Zhibin

Inventor after: Gong Libo

Inventor after: Fan Hongbo

Inventor after: Rong Hui

Inventor after: Cui Yi

Inventor after: Li Runxin

Inventor after: Tang Shouguo

Inventor after: Pan Chengmin

Inventor before: Zhang Jing

Inventor before: Xiao Zhibin

Inventor before: Fan Hongbo

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Inventor before: Cui Yi

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Inventor before: Tang Shouguo

Inventor before: Pan Chengmin

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