CN105580665A - 一种基于人工光源技术的闭锁式立体智能化育秧平台系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种闭锁式育秧平台的智能化控光及通风装置,该装置由框架式机械平台、分布式多通道数据采系统、智能控制系统、机器视觉系统、智能控光系统、电力辅助系统组成。该装置用轻质铝合金和角钢搭建而成,以电力为驱动能源;通过光照控制系统实现育秧平台的光照需求;通过分布式多感传感器和Zigbee无线数据传输模块实时采集光照、温度、湿度、CO2浓度等环境因子数据。整合秧苗生长视觉信息,分析秧苗长势情况,搭建基于89C51主控系统和GSM技术的物联网平台,驱动智能控光系统及通风系统执行相应动作,实现秧苗生长环境的自适应调控。该装置可应用于闭锁式立体工厂化育秧,能够提高秧苗培育质量和效率。
Description
技术领域
本发明涉及设施农业中的植物工厂育秧装备,特别涉及一种闭锁式立体育秧平台的智能化控光系统及通风装置。
背景技术
随着科学技术的发展,育秧的规模化、集约化和自动化程度迅速提高。秧苗对外界环境的敏感度较大,具有生产管理程序复杂的特点,这对育秧管理提出了较高的要求。一方面,现有的育秧管理设备因其体积庞大、功能单一、自动化和智能化程度低等诸多弊端,不宜应用于规模化精细化育秧作业;另一方面,粗犷式的传统人工控制光照、通风工作量较大,光照强度及风力大小不易控制,影响秧苗的产量和质量。
近年来,随着智能农业装备的飞速发展,植物工厂闭锁式智能化育秧模式由于体积小、功能全、自动化智能化程度高、对人的劳动强度要求比较小,必然成为未来植物工厂发展的趋势。针对植物工厂闭锁式智能化育秧模式,借助无线网络技术、机器视觉技术、自动控制技术、人工智能等先进技术,发明一种功能齐全、生产效率和自动化水平高的智能化控光及通风装置,能够提高生产效率和育秧的质量,以满足闭锁式育秧的智能化。
发明内容
本发明目的是提供一种闭锁式育秧平台的智能化控光及通风装置,该装置由框架式机械平台、分布式多通道数据采集系统、智能控制系统、机器视觉系统、智能控光系统、电力辅助系统组成。该装置用轻质铝合金和角钢搭建而成,以电力为驱动能源;通过光照控制系统实现育秧平台的光照需求;通过分布式多感传感器和Zigbee无线数据传输模块实时采集光照、温度、湿度、CO2浓度等环境因子数据,整合秧苗生长视觉信息,分析秧苗长势情况,搭建了基于89C51主控系统和GSM技术的物联网平台,驱动智能控光系统及通风系统执行相应动作,实现秧苗生长环境的自适应调控。
在一些实施方式中,其中:灯架上方4cm处、下方5cm处安装行程开关(47);其有益效果是:防止灯架超出丝杠行程而发生机械破坏。
在一些实施方式中,其中:风墙可以绕水平轴线转动,摆角范围为0-40°,其有益效果是:当风墙转过40°时,如图4所示的①位置时,风可以覆盖整个育秧盘,当秧苗上有水珠时可以将水珠吹落,防止水珠在灯光作用下烧伤秧苗;当风墙垂直于水平面时,如图4所示的②位置时,可以使育秧盘与灯架之间的空气流动,使空气温湿度变得均匀。
在一些实施方式中,其中:风墙与育秧平台之间通过摆动导杆机构连接,其有益效果是:将电机的转动转化为导杆的往复摆动,调整风墙角度简单易操作。
在一些实施方式中,其中:可以实现单数、双数出气板分别联动;相邻两出气板单元可实现不同角度的转动,摆角为-30°~+30°;其有益效果是:可以实现单数或者双数出气板独立出风,出气板旋转不同的角度,达到模拟自然风的目的。
在一些实施方式中,其中:出气嘴材质为耐低温、抗氧化的硅胶,凸起高度为2~5mm,出气板出气嘴(48)间距为10~20mm,出气板(33)出气嘴(48)为椭圆形,椭圆长轴长为1mm,短轴长为0.6mm;其有益效果是:减弱风的强度,避免局部风的强度过大损伤秧苗。
附图说明
图1是本发明的结构示意图;
图2是本发明的左视图;
图3是本发明的主视图;
图4是本发明的风墙摆角范围的示意图。
图1中,1、左侧下横梁;2、前下横梁;3、左侧立柱;4、左侧中间横梁;5、左侧上横梁;6、前上横梁;7、右上横梁;8、右侧立柱;9、右侧中间横梁;10、右侧下横梁;11、后下横梁;
图2中,12、步进减速电机;13、单排链轮;14、短链条;15、双排链轮;16、长链条;17、角接触轴承;18、单排链轮;19、丝杠;20、丝杠螺母;21、深沟球轴承;22、灯架及光源;23、角铁;24、风墙支架;25、连杆;26、从动轮;27、主动轮;47、行程开关;48、出气嘴。
图3中,28、电机支架;29、电机;30、通风管1;31、通风管2;32、气管万能接头;33、出气板;34、销轴;35、电机座;36、步进减速电机1;37、同步带轮;38、同步带;39、后上横梁;40、步进减速电机2;41、多自由度可移动摄像头;42、分布式多感传感器;43、导杆;44、滑块;45、摆块。
图4中,46、育秧盘。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步详细说明。
本发明涉及一种闭锁式育秧平台的智能化控光及通风装置,该装置由框架式机械平台、分布式多通道数据采集系统、智能控制系统、机器视觉系统、智能控光系统、电力辅助系统组成。
温湿度的控制
当植物工厂内的温湿度超出设定的标准值的时候,分布式多感传感器(42)将实测值反馈给控制系统,控制单元在接收到信号以后与数据库的数值进行对比,根据对比的数值做出相应的的判断,通风管1(30)通风管2(31)分别给单数、双数出气板供风。控制单元将信号传递给8路带光耦的继电器,8路带光耦的继电器收到高电平信号时,使常开触点闭合,常闭触点断开,常开触点闭合时12V电机线路导通形成回路,电机输出动力传给主动轮(27),主动轮(27)将动力传给从动轮(26),从动轮(26)带动连杆(25)转动;连杆(25)与摆块(45)固结;摆块(45)与滑块(44)相对转动;滑块(44)穿过导杆(43)沿导杆轴向移动;导杆与风墙支架(24)连接在一起;形成导杆机构。当连杆转动时带动风墙绕销轴(34)转动,从而实现风墙绕水平轴线转动。当风墙转到40°时,风可以覆盖整个育秧盘,当秧苗上有水珠时可以将水珠吹落,防止水珠在灯光作用下烧伤秧苗;当风墙垂直于水平面时,可以使育秧盘与灯架之间的空气流动,当风墙在0-40°之间摆动时,使空气循环流动、温湿度均匀。
同时,步进减速电机1(36)步进减速电机2(40)将动力传给同步带轮(37);通过同步带(38)带动风墙出气板(33)左右摆动。可以实现相邻两出气板单元不同角度的转动,摆角范围为-30°~+30°。可以单数或者双数出气板单独出风,旋转不同的角度,达到模拟自然风的目的。
光照强度的控制
分布式多感传感器(42)自动检测该装置内部的光照强度,根据光照强度的不同,将检测的信号的强弱跟数据库的信号进行对比,当光照强度大于数据库设定的标准值时,控制系统发出相应的信号,信号传递给驱动器,驱动器控制步进减速电机(12),将动力传给单排链轮(13),通过短链条(14)传给双排链轮(15),通过长链条(16)传给单排链轮(18);单排链轮(18)将转速传给丝杠(19);丝杠螺母(20)带动灯架及光源(22)向上移动,当灯架升高的位置到达丝杠上极限位置的时候,行程开关常开触点闭合形成回路,控制系统收到信号后,发出相应的指令使电机停止转动。当灯架位置到达最大行程位置光照强度仍大于标准值时,控制系统控制灯架上的灯自动隔一根灯管关闭一根,此时,如果光照强度低于标准值,控制系统发出信号,信号传递给驱动器,驱动器控制步进减速电机(12),将动力传给单排链轮(13),通过短链条(14)传给双排链轮(15),通过长链条(16)传给单排链轮(18);单排链轮(18)将转速传给丝杠(19);丝杠螺母(20)带动灯架及光源(22)向下移动,直到光照强度达到系统设定的标注值。
当光照强度小于数据库设定的标准值时,控制系统发出相应的信号,信号传递给驱动器,驱动器控制步进减速电机(12),将动力传给单排链轮(13),通过短链条(14)传给双排链轮(15),通过长链条(16)传给单排链轮(18);单排链轮(18)将转速传给丝杠(19);丝杠螺母(20)带动灯架及光源(22)向上移动,当灯架下降的位置到达丝杠下极限位置的时候,行程开关常开触点闭合形成回路,控制系统收到信号后,发出相应的指令使电机停止转动。当灯架位置到达行程最小极限位置时,光照强度仍小于标准值,多自由度可移动摄像头(41)视觉部分检测到的秧苗高度离灯管的距离不小于标准值,这时控制系统控制灯架上的灯全部打开,此时,控制系统发出信号,信号传递给驱动器,驱动器控制步进减速电机(12),将动力传给单排链轮(13),通过短链条(14)传给双排链轮(15),通过长链条(16)传给单排链轮(18);单排链轮(18)将转速传给丝杠(19);丝杠螺母(20)带动灯架及光源(22)向上移动,直到光照强度达到系统设定的标注值。根据植物不同时期所需光照强度,实现自适应调控。
Claims (5)
1.本发明涉及一种闭锁式育秧平台的智能化控光及通风装置,该装置由框架式机械平台、分布式多通道数据采系统、智能控制系统、机器视觉系统、智能控光系统、电力辅助系统组成。该装置用轻质铝合金和角钢搭建而成,左侧下横梁(1)与前下横梁(2)及两根左侧立柱(3)、左侧上横梁(5)、前上横梁(6)、后下横梁(11)、后上横梁(39)用螺栓(GB/T5783-M10X60-A3L)紧固;左侧中间横梁(4)用螺栓紧固在左侧立柱(3)的中间偏下的位置。右上横梁(7)、右侧立柱(8)、右侧下横梁(10)、前下横梁(2)、前上横梁(6)、后下横梁(11)、后上横梁(39)用螺栓(GB/T5783-M10X60-A3L)紧固;右侧中间横梁(9)用螺栓(GB/T5783-M10X35-A3L)紧固在右侧立柱(8)的中间偏下的位置。左侧中间横梁(4)和右侧中间横梁(9)为U型钢,两块U型钢相对,用螺栓(GB/T5789-M10X35-A3L)固定,中间空隙部分安装步进减速电机(12)及传动系统。本系统采用分布式多感传感器(42)自动检测该装置内部的光照强度,将检测的信号传递给单片机,通过单片机跟数据库的信号进行对比,将信号传递给8路带光耦的继电器,继电器控制步进减速电机(12),将动力传给单排链轮(13),通过短链条(14)传给双排链轮(15),通过长链条(16)传给单排链轮(18);单排链轮(18)将动力传给丝杠(19);丝杠螺母(20)带动灯架及光源(22)上下调节距离。角铁(23)与后上横梁(39)用螺栓紧固,销轴(34)将角铁(23)与风墙支架(24)连接在一起形成可动铰链,电机支架(28)固定电机(29)。分布式多感传感器(42)自动检测该装置内部的的通风强度,将检测的信号传递给单片机,通过单片机跟数据库的信号进行对比,将信号传递给8路带光耦继电器,继电器控制12V电机输出动力传给主动轮(27),主动轮(27)将动力传给从动轮(26),从动轮(26)带动连杆(25)转动;连杆(25)与摆块(45)固结;摆块(45)与滑块(44)相对转动;滑块(44)穿过导杆(43)沿导杆轴向移动;导杆与风墙支架(24)连接在一起;形成导杆机构。当连杆转动时带动风墙绕销轴(34)转动,从而实现风墙绕水平轴线转动。通风管1(30)通风管2(31)分别给单数、双数出气板供风。电机座(35)将步进减速电机1(36)固定在风墙支架(24)上,步进减速电机1(36)步进减速电机2(40)将动力传给同步带轮(37);通过同步带(38)带动风墙出气板(33)左右摆动。多自由度可移动摄像头(41)和分布式多感传感器(42)可把秧苗长势及光照、温度、湿度、CO2浓度等环境因子数据信息反馈给智能控制系统,从而控制相应的执行机构实现智能控制。
2.根据权利要求1所述的一种闭锁式育秧平台的智能化控光及通风装置,其特征在于:灯架上方4cm处、下方5cm处安装行程开关(47)。
3.根据权利要求1所述的一种闭锁式育秧平台的智能化控光及通风装置,其特征在于:风墙与育秧平台之间通过摆动导杆机构连接,风墙绕水平轴线摆角范围为0-40°。
4.根据权利要求1所述的一种闭锁式育秧平台的智能化控光及通风装置,其特征在于:可以实现单数、双数出气板分别联动;相邻两出气板单元可实现不同角度的转动,摆角为-30°~+30°。
5.根据权利要求1所述的一种闭锁式育秧平台的智能化控光及通风装置,其特征在于:出气嘴材质为耐低温、抗氧化的硅胶,凸起高度为2~5mm,出气板出气嘴(48)间距为10~20mm,出气板(33)出气嘴(48)为椭圆形,椭圆长轴长为1mm,短轴长为0.6mm。
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