CN105165482A - 基于物联网的设施大棚高效自动通风窗系统 - Google Patents

基于物联网的设施大棚高效自动通风窗系统 Download PDF

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王鸿磊
张雪松
吉智
耿梦迪
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    • A01G9/00—Cultivation in receptacles, forcing-frames or greenhouses; Edging for beds, lawn or the like
    • A01G9/24—Devices or systems for heating, ventilating, regulating temperature, illuminating, or watering, in greenhouses, forcing-frames, or the like
    • A01G9/241—Arrangement of opening or closing systems for windows and ventilation panels
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    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
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    • Y02A40/25—Greenhouse technology, e.g. cooling systems therefor

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Abstract

本发明公开了一种基于物联网的设施大棚高效自动通风窗系统，涉及大棚通风技术领域。该系统是沿着大棚的棚架弧面上部纵向设置多个上窗户和下窗户，所有的上、下窗户连接一开窗装置；开窗装置包括数据采集部分及执行部分；数据采集部分包括微处理器以及与微处理器连接的温度传感器；执行部分包括多个支撑杆、安装在每个窗户上的齿圈以及一动力装置，每个支撑杆的顶端安装一定位套，每个定位套上安装两个驱动齿轮；动力装置包括一电动机，电动机输出连接一减速器，减速器的输出连接一传动轴的一端，传动轴的另一端依次连接所有驱动齿轮；一个驱动齿轮对应啮合一个齿圈；微处理器通过控制元件控制执行部分中电动机的启或闭。

Description

基于物联网的设施大棚高效自动通风窗系统
技术领域
本发明涉及大棚通风技术领域，具体是一种基于物联网的设施大棚高效自动通风窗系统。
背景技术
农业大棚设施栽培的温度控制主要是开窗通风为主，大多数采用人工的方式完成，劳动强度大，效率低，严重制约了设施农业的快速健康发展。需设计一种自动控制开启的大棚通风装置，通过自动开启大棚通风窗来调节大棚内的温度和湿度，节省人力物力，达到高效作业的目的。
将通风装置设置在大棚的不同位置实现的通风换气的效果截然不同。目前大多数钢架大棚均采用底部放风或腰部放风，少部分采用的是调整顶端棚膜的大小来进行换气。底部放风和腰部放风共同的缺点是放风效果差；而调整顶端棚膜大小的方式不仅浪费劳动力，也易造成棚膜损伤。
以塑料薄膜为棚膜的设施大棚通风比较简单，可将通风部分的薄膜通过人工卷起实现通风，但由于密封不好，不利于天冷时保温。采用以硬质阳光板作为棚膜的设施大棚通风比较困难，通常是将需要通风的位置的阳光板挖空，附上塑料薄膜，采用人工卷起薄膜实现通风。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明提供一种基于物联网的设施大棚高效自动通风窗系统，自动、高效节能、效果好、易操作、不损伤棚膜以及密封效果好。
本发明是以如下技术方案实现的：一种基于物联网的设施大棚高效自动通风窗系统，沿着大棚的棚架弧面上部纵向设置多个上窗户，每个上窗户下部的棚架上对应设置一下窗户，所有的上、下窗户连接一开窗装置；所述的开窗装置包括数据采集部分、控制部分以及执行部分；
所述的数据采集部分包括微处理器Ⅰ，分别与微处理器Ⅰ连接的温度传感器以及无线通信模块；
所述的控制部分包括微处理器Ⅱ，分别与微处理器Ⅱ连接的无线通信模块以及控制元件；
所述的执行部分包括多个支撑杆、安装在每个窗户上的齿圈以及一动力装置，每个支撑杆的顶端安装一定位套，每个定位套上安装两个驱动齿轮；所述的动力装置包括一电动机，电动机输出连接一减速器，减速器的输出连接一传动轴的一端，传动轴的另一端依次连接所有驱动齿轮；一个驱动齿轮对应啮合一个齿圈；所述的齿圈包括安装在上窗户上的上齿圈以及安装在下窗户上的下齿圈；上窗户和下窗户的相对一侧通过轴安装在大棚的棚架上，上窗户和下窗户沿着轴转动；
控制部分中的微处理器Ⅱ通过控制元件控制执行部分中电动机的启或闭；
所述的微处理器Ⅰ将处理后的数据通过通讯模块发送至上位机。
一种基于物联网的设施大棚高效自动通风窗系统，沿着大棚的棚架弧面上部纵向设置多个上窗户，每个上窗户下部的棚架上对应设置一下窗户，所有的上、下窗户连接一开窗装置；所述的开窗装置包括数据采集部分及执行部分；
所述的数据采集部分包括微处理器以及与微处理器连接的温度传感器；
所述的执行部分包括多个支撑杆、安装在每个窗户上的齿圈以及一动力装置，每个支撑杆的顶端安装一定位套，每个定位套上安装两个驱动齿轮；所述的动力装置包括一电动机，电动机输出连接一减速器，减速器的输出连接一传动轴的一端，传动轴的另一端依次连接所有驱动齿轮；一个驱动齿轮对应啮合一个齿圈；所述的齿圈包括安装在上窗户上的上齿圈以及安装在下窗户上的下齿圈；上窗户和下窗户的相对一侧通过轴安装在大棚的棚架上，上窗户和下窗户沿着轴转动；
数据采集部分中的微处理器通过控制元件控制执行部分中电动机的启或闭；
所述的微处理器将处理后的数据通过通讯模块发送至上位机。
本发明的有益效果是：根据设置的温度条件，可自动打开窗户，进行通风，通风效果好，结构简单、易操作、不损伤棚膜以及密封效果好。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
图2是执行部分结构示意图
图3是一种数据采集部分实施例原理图；
图4是另一种数据采集部分实施例原理图；
图5是本发明外观结构示意图。
具体实施方式
实施例1
如图5所示，一种基于物联网的设施大棚高效自动通风窗系统，沿着大棚的棚架弧面上部纵向设置多个上窗户4，每个上窗户4下部的棚架1上对应设置一下窗户3，所有的上、下窗户连接一开窗装置；所述的开窗装置包括数据采集部分、控制部分及执行部分。
如图3所示，数据采集部分包括微处理器Ⅰ，分别与微处理器Ⅰ连接的温度传感器以及无线通信模块；所述的控制部分包括微处理器Ⅱ，分别与微处理器Ⅱ连接的无线通信模块以及控制元件。
无线通信模块采用nRFID或无线传感网或WIFI模块或GPRS模块或CDMA20001X或WCDMA或TD-SCDMA或TD-LTE、FDD-LTE或5G。
如图1和图2所示，执行部分包括多个支撑杆8、齿圈以及一动力装置，每个支撑杆8的顶端安装一定位套7，每个定位套7上安装两个驱动齿轮6；所述的动力装置包括一电动机9，电动机输出连接一减速器10，减速器的输出连接一传动轴11的一端，传动轴11的另一端依次连接所有驱动齿轮；一个驱动齿轮对应啮合一个齿圈；所述的齿圈包括安装在上窗户上的上齿圈5以及安装在下窗户上的下齿圈2；上窗户和下窗户的相对一侧通过轴安装在大棚的棚架上，上窗户和下窗户沿着轴转动。
控制部分中的微处理器Ⅱ通过控制元件控制执行部分中电动机的启或闭。将电动机9和减速机10安装在一承重杆12上。
为了更好了解大棚的环境情况，微处理器Ⅰ连接有空气温度传感器、空气湿度传感器、土壤温度传感器、土壤湿度传感器、光照传感器、CO2传感器；通过综合判断系统设置的环境参数条件，更好的进行开关窗，同时控制水泵、CO2发生器以及补光灯的启或闭。电动机上连接有编码器，所述的编码器与微处理器Ⅱ连接，通过编码器检测交流电机转动行程，控制开窗大小。本实施中的控制元件采用继电器。为了实现远程控制，微处理器Ⅰ将处理后的数据通过RS232通讯模块发送至上位机，供上位机存储，并通过上位机完成远程控制。
实施例2
如图4和图5所示，执行部分的结构以及支撑杆的安装位置与实施例1中的一致。数据采集部分包括微处理器以及与微处理器连接的温度传感器，数据采集部分中的微处理器通过控制元件控制执行部分中电动机的启或闭。
为了更好了解大棚的环境情况，微处理器连接有空气温度传感器、空气湿度传感器、土壤温度传感器、土壤湿度传感器、光照传感器、CO2传感器；通过综合判断系统设置的环境参数条件，更好的进行开关窗，同时控制水泵、CO2发生器以及补光灯的启或闭。电动机上连接有编码器，所述的编码器与微处理器连接，通过编码器检测交流电机转动行程，控制开窗大小。本实施中的控制元件采用继电器。为了实现远程控制，微处理器将处理后的数据通过RS232通讯模块发送至上位机，供上位机存储，并通过上位机完成远程控制。
实施例1相比实施例2单独增加了一个控制部分，微处理器Ⅰ通过无线通信模块将处理后的数据发送至微处理器Ⅱ，这样做可以减少布线，但是同样的增加了成本。
以实施例1为例，介绍本发明的工作过程：
微处理器Ⅰ通过温度传感器实时监测温度，根据特定植物生长模型中对温度的上下限要求，通过无线通信模块发送指令给微处理器Ⅱ，微处理器Ⅱ根据指令打开或关闭电动机，电动机通过减速机减速、传动轴控制所有驱动齿轮转动，驱动齿轮驱动齿圈的移动进行开上、下窗户或关上、下窗户，通过编码器检测交流电机转动行程，控制开窗大小。此外，还可以将采集到的数据保存在上位机中。

Claims (7)

1.一种基于物联网的设施大棚高效自动通风窗系统，其特征在于：沿着大棚的棚架弧面上部纵向设置多个上窗户，每个上窗户下部的棚架上对应设置一下窗户，所有的上、下窗户连接一开窗装置；
所述的开窗装置包括数据采集部分、控制部分以及执行部分；
所述的数据采集部分包括微处理器Ⅰ，分别与微处理器Ⅰ连接的温度传感器以及无线通信模块；
所述的控制部分包括微处理器Ⅱ，分别与微处理器Ⅱ连接的无线通信模块以及控制元件；
所述的执行部分包括多个支撑杆、齿圈以及一动力装置，每个支撑杆的顶端安装一定位套，每个定位套上安装两个驱动齿轮；所述的动力装置包括一电动机，电动机输出连接一减速器，减速器的输出连接一传动轴的一端，传动轴的另一端依次连接所有驱动齿轮；一个驱动齿轮对应啮合一个齿圈；所述的齿圈包括安装在上窗户上的上齿圈以及安装在下窗户上的下齿圈；上窗户和下窗户的相对一侧通过轴安装在大棚的棚架上，上窗户和下窗户沿着轴转动；
控制部分中的微处理器Ⅱ通过控制元件控制执行部分中电动机的启或闭；
所述的微处理器Ⅰ将处理后的数据通过通讯模块发送至上位机。
2.根据权利要求1所述的基于物联网的设施大棚高效自动通风窗系统，其特征在于：所述的微处理器Ⅰ连接有空气温度传感器、空气湿度传感器、土壤温度传感器、土壤湿度传感器、光照传感器、CO2传感器；电动机上连接有编码器，所述的编码器与微处理器Ⅱ连接。
3.根据权利要求1所述的基于物联网的设施大棚高效自动通风窗系统，其特征在于：所述的控制元件采用继电器。
4.根据权利要求1-3任一项所述的基于物联网的设施大棚高效自动通风窗系统，其特征在于：所述的无线通信模块采用nRFID或无线传感网或WIFI模块或GPRS模块或CDMA20001X或WCDMA或TD-SCDMA或TD-LTE、FDD-LTE或5G。
5.一种基于物联网的设施大棚高效自动通风窗系统，其特征在于：一种设施大棚高效自动通风窗系统，其特征在于：沿着大棚的棚架弧面上部纵向设置多个上窗户，每个上窗户下部的棚架上对应设置一下窗户，所有的上、下窗户连接一开窗装置；所述的开窗装置包括数据采集部分及执行部分；
所述的数据采集部分包括微处理器以及与微处理器连接的温度传感器；
所述的执行部分包括多个支撑杆、安装在每个窗户上的齿圈以及一动力装置，每个支撑杆的顶端安装一定位套，每个定位套上安装两个驱动齿轮；所述的动力装置包括一电动机，电动机输出连接一减速器，减速器的输出连接一传动轴的一端，传动轴的另一端依次连接所有驱动齿轮；一个驱动齿轮对应啮合一个齿圈；所述的齿圈包括安装在上窗户上的上齿圈以及安装在下窗户上的下齿圈；上窗户和下窗户的相对一侧通过轴安装在大棚的棚架上，上窗户和下窗户沿着轴转动；
数据采集部分中的微处理器通过控制元件控制执行部分中电动机的启或闭；
所述的微处理器将处理后的数据通过通讯模块发送至上位机。
6.根据权利要求5所述的基于物联网的设施大棚高效自动通风窗系统，其特征在于：所述的微处理器连接有空气温度传感器、空气湿度传感器、土壤温度传感器、土壤湿度传感器、光照传感器、CO2传感器；电动机上连接有编码器，所述的编码器与微处理器连接。
7.根据权利要求5或6所述的基于物联网的设施大棚高效自动通风窗系统，其特征在于：所述的控制元件采用继电器。
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