CN105446190B - 温室大棚的卷帘控制方法 - Google Patents

Abstract

提出了一种温室大棚的卷帘控制方法，属于温室领域。所述方法包括获取日出温差参数，获得第一后续温差参数，获得第一差值以及天气数据，并修改第一阈值，根据第一差值与第一阈值的比较结果控制是否开帘；还包括获取日落前温差参数，获得第二后续温差参数，获得第二差值以及天气数据，并修改第二阈值，根据第二差值与第二阈值的比较结果控制是否闭帘。本方案具有精确获知温差以及精确控制开启时机等优点。

Description

温室大棚的卷帘控制方法

技术领域

本发明属于温室技术领域，尤其涉及一种温室大棚的卷帘控制方法。

背景技术

温室大棚已经在农耕生产中非常普及，它的目的是保证植物在适宜的温度、湿度及光照下茁壮成长。在现有的温室保温系统中，一般都包括骨架以及由骨架撑起的保温层，当外部温湿度适当时，该保温层可从骨架上拆下，而当外部温湿度不适当时，将保温层覆盖在骨架上以保护大棚内的植物。当然，该保温层还能够通过调整开启和关闭的面积为其中的植物提供适当的光照。目前，所述保温层的开启和关闭可由卷帘控制器进行控制，而目前温室卷帘控制器的使用主要是控制导向开关(倒顺开关)，早晚人工手动卷放，极少量使用遥控器控制卷帘机。在这种情况下，没有脱离人工监管的落后方式，而且当管理的温室数量超过5个后，每日卷放保温被的时间将超过2个小时左右，不能达到同时卷起和落下，严重制约了使用用户的劳动时间。也就是说，人工控制的温室卷帘机根据用户对每日卷放保温层的时间凭感觉、凭经验，同时管理的温室数量多时，还存在不能达到卷放时间的准时、准确，大大降低了光照时间与温室内温度的提升，日积月累导致农作物的上市时间推迟，严重影响了农户的增产增收。此外，目前也存在可自动控制的卷帘控制器，例如通过温度的升高和降低自动控制保温层的开启和关闭面积，例如，当早晨温度升高时，诸如温度升高到预定的阈值，则将保温层打开以接受光照，当晚上温度降低时，诸如温度降低到预定的阈值，则将保温层关闭以保温，再例如，根据室内外温差控制保温层的开启或关闭。然而，目前的自动控制方式所考虑的开帘和闭帘所依据的参数并不能完全适应植物生长，比如简单依靠外部温度的高低或内外温差的大小进行开关帘可能由于开帘不及时损失部分光照，或者由于外部温度过低而冻坏植物，例如使用温度判断时，当上升到一定温度时，帘子自动打开，但这时有可能太阳已经照射一段时间，实际上可能早就满足了开帘的条件；例如使用温差判断时，当室内外温差高达一定温差时，帘子自动关闭，但这时有可能外部温度已经过低，从而对植物的生长不利。当然还有两者混合判断的方式，但这些方式都没有充分考虑植物生长的需要，从而存在开帘、闭帘不准确而导致无法最大程度帮助植物生长的问题。当然，目前的温差的获取方式也存在不准确的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种温室大棚的卷帘控制方法，利用多种技术手段来克服现有技术中存在的上述问题。

为实现以上目的，本发明提出一种在温室大棚的卷帘控制系统中使用的卷帘控制方法，其中所述温室大棚的卷帘控制系统包括移动终端，互联网络以及卷帘控制设备；其中卷帘控制设备包括GSM模块，控制器，温度传感器，以及卷帘电机；所述GSM模块与移动终端通过互联网络进行双向通信，所述GSM模块通过线缆与控制器进行双向通信；所述控制器连接至温度传感器；所述控制器连接至配电箱，所述配电箱作为卷帘电机的驱动机构与卷帘电机连接，所述方法包括：第一步骤，获取当天的日出时间，并于日出时间时通过温度传感器检测室内外温度，计算出日出温差参数；第二步骤，在预定时间后，诸如10分钟，检测一次室内外温度并计算温差参数作为第一后续温差参数；第三步骤，获得第一后续温差参数与日出温差参数的第一差值，并由控制器通过GSM模块发送请求信号以请求来自移动终端的未来预定时间内的天气数据，根据所述天气数据修改第一阈值；第四步骤，如果所述第一差值超过第一阈值，则控制器通过配电箱控制卷帘电机打开保温层；如果所述第一差值未达到第一阈值，则继续执行第二步骤。

根据本发明的一个方面，第五步骤，获取当天的日落时间，并于日落时间前预定时刻通过温度传感器检测室内外温度，计算出日落前温差参数；第六步骤，在预定时间后，诸如10分钟，检测一次室内外温度并计算温差参数作为第二后续温差参数；第七步骤，获得第二后续温差参数与日落前温差参数的第二差值，并由控制器通过GSM模块发送请求信号以请求来自移动终端的未来预定时间内的天气数据，根据所述天气数据修改第二阈值；第八步骤，如果所述第二差值超过第二阈值，则控制器通过配电箱控制卷帘控制器打开保温层；如果所述第二差值未达到第二阈值，则继续执行第六步骤。

根据本发明的一个方面，所述温度传感器为五个，其中三个分布在温室大棚的外部，两个分布在温室大棚的内部；三个分布在温室大棚的外部的温度传感器分别为第一、第二、第三传感器，第一传感器在温室大棚的纵向结构的最左端，第二传感器在所述纵向结构的正中间，第三传感器在所述纵向结构的最右端；第一、第二、第三传感器处于与地面平行的同一条直线上；两个分布在温室大棚的内部的温度传感器分别为第四和第五传感器，第四传感器在第一和第二传感器连线的中垂线上，第五传感器在第二和第三传感器连线的中垂线上。

根据本发明的一个方面，所述天气数据包括温度数据，第三步骤中根据所述天气数据修改第一阈值包括：当根据天气数据发现未来预定时间的温度相对于当前温度增高的幅度大于预定值时，增加第一阈值的大小；当根据天气数据发现未来预定时间的温度相对于当前温度增高的幅度小于预定值时，减少第一阈值的大小。

根据本发明的一个方面，所述天气数据包括温度数据，第七步骤中根据所述天气数据修改第二阈值包括：当根据天气数据发现未来预定时间的温度相对于当前温度降低的幅度大于预定值时，减少第二阈值的大小；当根据天气数据发现未来预定时间的温度相对于当前温度降低的幅度小于预定值时，增加第二阈值的大小。

根据本发明的一个方面，所述预定值为多个，每个预定值对应于第一阈值所增加或减少的不同的量。

根据本发明的一个方面，所述预定值为多个，每个预定值对应于第二阈值所减少或增加的不同的量。

根据本发明的一个方面，在第二步骤中，如果目前的时间超过最晚开启时间，则控制卷帘电机打开保温层。

根据本发明的一个方面，在第六步骤中，如果目前的时间超过最晚关闭时间，则控制卷帘电机关闭保温层。

由此可见，本发明提出的方案通过提供一种与诸如手机的移动设备进行互联的卷帘控制器，并与其他部件一起形成了一整套的对卷帘进行控制的方法，根据这一方法，可以精确地获取室内外的温差，并可随时获得未来的天气情况，利用获得的这些信息随时更改开、闭帘所依据的参数，从而能够获得最有利于植物的开闭帘时机，解决现有技术存在的以上问题。

附图说明

图1是本发明提出的温室大棚的卷帘控制系统的总体示意图。

图2示出了温度传感器的分布示意图；

图3示出了温室大棚的卷帘控制方法的开启步骤流程图；

图4使出了温室大棚的卷帘控制方法的关闭步骤流程图。

具体实施方式

以下所述为本发明的较佳实施实例，并不因此而限定本发明的保护范围。

首先参见图1，所述温室大棚的卷帘控制系统包括移动终端1，互联网络3以及卷帘控制设备2。

所述卷帘控制设备包括GSM模块201，控制器204，限位器202，温度传感器203，配电箱206，报警器205，卷帘电机207。上述各模块或设备均为硬件设备。

其中，所述GSM模块201具有外部接口，所述外部接口具有输入接口和输出接口，GSM的外部接口无线地连接至互联网络3，移动终端1无线地连接至互联网络3以实现GSM模块201与移动终端1的双向通信。这里和下文中所涉及的接口、装置等都为硬件设备，诸如GSM模块的输入和输出接口可为具有输入和输出功能的天线，由于对于本领域技术人员来说都是已知的，因此这里和下文不再赘述。

所述GSM模块201具有内部接口，所述内部接口具有输入接口和输出接口，所述内部接口与控制器204通过线缆相连以实现与控制器204的双向通信。与上文相同，这里的输入接口和输出接口同样是指硬件设备，诸如可为不同的引脚，从而与控制器204的两个相应的引脚相连。控制器204连接至用于限制卷帘打开和关闭位置的限位器202。

控制器204连接至温度传感器203。为了精确地感知温度并节省开支，所述温度传感器为五个，其中三个分布在温室大棚的外部，两个分布在温室大棚的内部。图2示出了五个温度传感器的优选分布示意图。其中图2示出了温室大棚的纵向结构(侧视图)，也就是说，左右两端一般为弧形结构，且留有供管理人员进出的大门。三个分布在温室大棚的外部的温度传感器分别为第一、第二、第三传感器，第一传感器在纵向结构的最左端，第二传感器在纵向结构的正中间，第三传感器在纵向结构的最右端。第一、第二、第三传感器处于与地面平行的同一条直线上。两个分布在温室大棚的内部的温度传感器分别为第四和第五传感器，第四传感器在第一和第二传感器连线的中垂线上，第五传感器在第二和第三传感器连线的中垂线上。这样，可以非常全面地感知外部的温度，对于内部温度来说，由于门口的温度往往不准确，所以将第四和第五传感器放在中间，且分别对应于第一和第二传感器之间、第二和第三传感器中间的位置，因此第四和第五传感器能够非常准确地获取温室大棚的内部温度，以解决现有技术存在的问题。

控制器204连接至配电箱206，所述配电箱206作为卷帘电机驱动机构与卷帘电机207连接，并连接至报警器205。

下面对上述系统的工作原理进行描述。

首先，上述结构中分布的五个温度传感器能够精确地感知温室外部和内部任意时刻的温度，具体地，对于任意时刻，控制器可通过与温度传感器的接口获得三个外部温度，控制器中的计算器计算其平均值作为外部温度参数；并获得两个内部温度，控制器中的计算器计算其平均值作为内部温度参数；计算器算出外部温度与内部温度的差值为室内外的精确温差作为温差参数。

此外，GSM模块201通过内部接口接收来自控制器204的命令，更具该命令发送信号至移动终端1，请求未来预定时间内的天气数据，所述天气数据至少包括温度数据。

所述GSM模块201还接收来自移动终端的天气数据，并将获得的天气数据发送给控制器204。

所述控制器204中还具有存储器，所述存储器存储有每天的日出时间和日落时间。根据另一个实施例，代替所述存储器，所述日出时间和日落时间可由GSM模块从移动终端1获取。

所述控制器204根据获得的上述温差参数、天气数据以及每天的日出时间和日落时间，发送信号至配电箱206并通过配电箱206控制卷帘电机207，卷帘电机207控制保温层的开启或关闭。

也就是说，上述结构支持对于多个参数的获取，这些参数都参与到卷帘电机207的控制中，以更为合理地控制保温层的卷起和放下状态。

具体地，控制器对于打开保温层即开棚的控制如图3所示。

步骤301，获取当天的日出时间，并于日出时间时通过温度传感器检测室内外温度，计算出日出温差参数；

步骤302，在预定时间后，诸如10分钟，检测一次室内外温度并计算温差参数作为第一后续温差参数；

步骤303，获得第一后续温差参数与日出温差参数的第一差值，并由控制器通过GSM模块发送请求信号以请求来自移动终端的未来预定时间内的天气数据，根据所述天气数据修改第一阈值；

步骤304，如果所述第一差值超过第一阈值，则控制器通过配电箱控制卷帘电机打开保温层；如果所述第一差值未达到第一阈值，则继续执行步骤302。

图3所示的步骤实际上解决了植物可能丢失部分光照的问题。对于日出时刻来说，其室内外温差较大，这时由于可能冻坏植物而并不适于马上打开保温层，所以需要等到其室内外温差降低到某一数值才可打开保温层，随着室外温度的增高，室内外温差变小，但如果室内外温差到达固定的阈值才可打开保温层，有可能会损失很多光照，所以本方案中使用与首次检测的温差的差值与阈值的比较来控制保温层的开启，也就是说，当与首次温差之间的差到达第一阈值时，就可以打开该保温层了，诸如第一天的首次温差为10度，第一阈值为5度，那么当温差为5度时就可以打开保温层了，那么如果第二天的首次温差为9度，第一阈值为5度，那么当温差为4度时就可以打开保温层了，也就是说，首次温差越大，可以适当早点打开，其原因是，温差大说明太阳光照弱，所以为了补充光照可以早些打开以增加光照时间，首次温差小，说明太阳光照强，所以可以适当减少光照时间。

此外，该方案还考虑了第一阈值的可变性，也就是说根据天气数据调整第一阈值，这能够更为精细地调整开启时间。当根据天气数据发现未来诸如30分钟的温度增高的幅度大时，增加第一阈值的大小，同样诸如首次温差为9度，发现未来温度大幅增加(增加的幅度可以设置，比如判断预定时间诸如30分钟后的温度与当前温度的差是否大于预定阈值，如果大，则认为增高的幅度大，否则认为增高的幅度小)，则将第一阈值提高为6度，那么当温差为3度时才打开保温层，这是因为允许减少部分光照时间，那么发现未来温度增长慢，则将第一阈值减少为4度，则当温差为5度时就可以打开保温层，那么可以较早打开以补充光照。

由此可见，本方案通过实时获取来自移动终端的天气情况，来随时改变开启的时机，这一时机相对于现有技术是更为灵活的，也是更适于植物的生长的。

此外，在步骤302中，如果目前的时间超过最晚开启时间，则控制卷帘电机打开保温层。也就是说，系统会设定一个最晚开启时间，无论温差是否满足需求，都在该时刻到来时开启保温层。

接下来对关闭时机进行介绍，如图4所示。

步骤401，获取当天的日落时间，并于日落时间前预定时刻通过温度传感器检测室内外温度，计算出日落前温差参数；

步骤402，在预定时间后，诸如10分钟，检测一次室内外温度并计算温差参数作为第二后续温差参数；

步骤403，获得第二后续温差参数与日落前温差参数的第二差值，并由控制器通过GSM模块发送请求信号以请求来自移动终端的未来预定时间内的天气数据，根据所述天气数据修改第二阈值；

步骤404，如果所述第二差值超过第二阈值，则控制器通过配电箱控制卷帘控制器打开保温层；如果所述第二差值未达到第二阈值，则继续执行步骤402。这里和上文的超过都包括了等于和大于的情况。

图4所示的步骤也解决了植物光照不足的问题。对于日落时间前的预定时刻来说，其室内外温差相对之后的时间较低，随着室外温度的降低，室内外温差变大，但如果室内外温差到达固定的阈值关闭保温层，则植物可能光照不足，所以本方案中使用与日落前温差参数的差值与阈值的比较来控制保温层的关闭，也就是说，当与日落前温差参数的差值之间的差到达第二阈值时，就可以关闭该保温层了，诸如第一天的日落前温差参数为5度，第一阈值为5度，那么当温差为10度时关闭保温层，那么如果第二天的日落前温差参数为4度，第一阈值为5度，那么当温差为9度时就可以关闭保温层了，也就是说，日落前温差参数越小，则可以适当早点关闭，其原因是，温差小说明太阳光照强，所以可以早些关闭，而日落前温差参数越大，说明太阳光照弱，所以可以适当延长光照时间。

此外，该方案还考虑了第二阈值的可变性，也就是说根据天气数据调整第二阈值，这能够更为精细地调整关闭时间。当根据天气数据发现未来诸如30分钟的温度降低的幅度大时，降低第二阈值的大小，同样诸如日落前温差参数为4度，发现未来温度大幅降低(降低的幅度可以设置，比如判断当前温度与预定时间诸如30分钟后的温度的差是否大于预定阈值，如果大，则认为降低的幅度大，否则认为降低的幅度小)，则将第二阈值降低为4度，那么当温差为8度时就关闭保温层，这样可减少植物被冻坏的几率，那么若发现未来温度降低幅度小，则将第一阈值增加为6度，则当温差为10度时才关闭保温层，那么在考虑植物可能不会被冻坏的情况下适当延长光照时间。从这里可看到，与开启时采用的控制方法不同，这是因为早晨温度回升植物一般不会被冻坏，而晚上温度下降有可能会冻坏植物。

由此可见，本方案通过实时获取来自移动终端的天气情况，来随时改变关闭的时机，这一时机相对于现有技术是更为灵活的，也是更适于植物的生长的。

此外，在步骤402中，如果目前的时间超过最晚关闭时间，则控制卷帘电机关闭保温层。也就是说，系统会设定一个最晚关闭时间，无论温差是否满足需求，都在该时刻到来时关闭保温层。

此外，随时获取的未来天气情况还包括对于极端天气的防护，诸如当温度急剧下降或急剧增加时，诸如超过5度或雨雪天气等，则可大幅增加或降低第一或第二阈值的大小(例如增加或降低2度或更大的度数)，从而实现更为快速的开启或关闭。

此外，除了上述经纬度温度模式外，本方案提供的控制器还具有其他控制模式，包括手动模式、定时模式、经纬度延时模式。

其中，手动模式，通过按键控制电机正反转，并具有下限位延时。

定时模式，定时控制电机正反转，定时时间可设定，定时时间为5组。时间精度为分。

经纬度延时模式，根据当地的经纬度(地点)和系统时间计算出当地的日出、日落时间。日出延迟起帘与日落提前放帘延时时间最长为3小时。并且经纬度可通过控制器的接口输入，经纬度输入方式为度、分。延时时间可调(早上延迟开棚、晚上提前关棚)，时间精度为分。

此外，所述系统还包括雨雪检测模块，当感应到雨雪后提供持续报警，在一个实施例中，需手动取消报警，否则不进行下一步操作。

所述GSM模块还可在每日完成开棚、关棚后发短信通知移动终端，或在出现故障后发短信通知。

所述控制器可集中控制48台以上的卷帘电机，同时能在电脑显示出单片机收集到的信息，并能控制单片机的各种操作。

所述限位器，在上述各个模式下都要通过安装上、下限位器使电机在指定位置停止运行。其中下限位器被碰触后电机继续运行时间可设定，最长时间为180秒，时间精度为秒。当然在手动模式下此功能可设置为无效。

控制器还具有显示器，显示屏为中文显示，要求显示系统时间(年、月、日和时、分、秒)，时间可调，当前运行模式(手动、定时、经纬度延时、经纬度温控)，选配模块连接显示，在当前运行模式下相应的参数：1)手动模式：停止、开棚和关棚状态；2)定时模式：定时开棚时间、定时关棚时间，停止、开棚和关棚状态；3)经纬度延时模式：经纬度计算出的日出日落时间、开棚延时时间、关棚提前时间和延时后的开棚、关棚时间，停止、开棚和关棚状态；4)经纬度温控模式：经纬度计算出的日出日落时间，第1、2、3、4、5号温度传感器温度，大棚内平均温度，大棚外平均温度，大棚内、外实时温度差，实时温度差与第一次检测的温差的比较、设定的实时温度差与第一次检测的温差的比较，停止、开棚和关棚状态，外部收到的天气数据，根据天气数据实时调整的各个阈值的大小。

所述控制器的按键配合外壳采用防水型的薄膜按键。

所述控制器的外壳其材质为ABS，密封性良好，能达到防水、防潮的目的。控制电路部分和交流接触器部分分别安装外壳。

所述控制器的接线方式，在外部控制电路部分与交流接触器部分采用可插拔的方式连接，用一根两端有插头的电缆连接，进出线口采用密封橡胶套。内部：内部连接线要求便于连接、发生故障时便于维修。信号线不被干扰。

卷帘电机控制器的规格：分别控制380VAC和220VAC电机正反转。

应注意，本发明所提出的具体实施方式及应用领域仅为说明的目的，并不作为对本发明保护范围的限制，本领域技术人员可对本发明的具体实施方式进行修改以满足实际需要。

Claims (9)

1.一种在温室大棚的卷帘控制系统中使用的卷帘控制方法，其特征在于：

其中所述温室大棚的卷帘控制系统包括移动终端，互联网络以及卷帘控制设备；其中卷帘控制设备包括GSM模块，控制器，温度传感器，以及卷帘电机；所述GSM模块与移动终端通过互联网络进行双向通信，所述GSM模块通过线缆与控制器进行双向通信；所述控制器连接至温度传感器；所述控制器连接至配电箱，所述配电箱作为卷帘电机的驱动机构与卷帘电机连接，所述方法包括：

第一步骤，获取当天的日出时间，并于日出时间时通过温度传感器检测室内外温度，计算出日出温差参数；

第二步骤，在预定时间后，检测一次室内外温度并计算温差参数作为第一后续温差参数；

第三步骤，获得第一后续温差参数与日出温差参数的第一差值，并由控制器通过GSM模块发送请求信号以请求来自移动终端的未来预定时间内的天气数据，根据所述天气数据修改第一阈值；所述天气数据包括温度数据，第三步骤中根据所述天气数据修改第一阈值包括：当根据天气数据发现未来预定时间的温度相对于当前温度增高的幅度大于预定值时，增加第一阈值的大小；当根据天气数据发现未来预定时间的温度相对于当前温度增高的幅度小于预定值时，减少第一阈值的大小；

第四步骤，如果所述第一差值超过第一阈值，则控制器通过配电箱控制卷帘电机打开保温层；如果所述第一差值未达到第一阈值，则继续执行第二步骤。

2.根据权利要求1所述的卷帘控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

第五步骤，获取当天的日落时间，并于日落时间前预定时刻通过温度传感器检测室内外温度，计算出日落前温差参数；

第六步骤，在预定时间后，检测一次室内外温度并计算温差参数作为第二后续温差参数；

第七步骤，获得第二后续温差参数与日落前温差参数的第二差值，并由控制器通过GSM模块发送请求信号以请求来自移动终端的未来预定时间内的天气数据，根据所述天气数据修改第二阈值；

第八步骤，如果所述第二差值超过第二阈值，则控制器通过配电箱控制卷帘控制器打开保温层；如果所述第二差值未达到第二阈值，则继续执行第六步骤。

3.根据权利要求1或2所述的卷帘控制方法，其特征在于：

所述温度传感器为五个，其中三个分布在温室大棚的外部，两个分布在温室大棚的内部；

三个分布在温室大棚的外部的温度传感器分别为第一、第二、第三传感器，第一传感器在温室大棚的纵向结构的最左端，第二传感器在所述纵向结构的正中间，第三传感器在所述纵向结构的最右端；第一、第二、第三传感器处于与地面平行的同一条直线上；

两个分布在温室大棚的内部的温度传感器分别为第四和第五传感器，第四传感器在第一和第二传感器连线的中垂线上，第五传感器在第二和第三传感器连线的中垂线上。

4.根据权利要求1所述的卷帘控制方法，其特征在于：

所述预定时间为10分钟。

5.根据权利要求2所述的卷帘控制方法，其特征在于：

所述天气数据包括温度数据，第七步骤中根据所述天气数据修改第二阈值包括：

当根据天气数据发现未来预定时间的温度相对于当前温度降低的幅度大于预定值时，减少第二阈值的大小；当根据天气数据发现未来预定时间的温度相对于当前温度降低的幅度小于预定值时，增加第二阈值的大小。

6.根据权利要求4所述的卷帘控制方法，其特征在于：

所述预定值为多个，每个预定值对应于第一阈值所增加或减少的不同的量。

7.根据权利要求5所述的卷帘控制方法，其特征在于：

所述预定值为多个，每个预定值对应于第二阈值所减少或增加的不同的量。

8.根据权利要求1或4所述的卷帘控制方法，其特征在于：

在第二步骤中，如果目前的时间超过最晚开启时间，则控制卷帘电机打开保温层。

9.根据权利要求2或5所述的卷帘控制方法，其特征在于：

在第六步骤中，如果目前的时间超过最晚关闭时间，则控制卷帘电机关闭保温层。