CN105850604B - 一种基于光强控制的大棚自动控温系统 - Google Patents

Abstract

一种基于光强控制的大棚自动控温系统，包括吹风装置，多个出风装置，多个温度传感器，多个标准温度传感器，多个接口以及多个送风管，吹风装置包括计算单元、温度采集单元、温度控制单元、光强采集单元、驱动单元和送风单元，送风管连接吹风装置和出风装置，或者吹风装置和另一相邻吹风装置，出风装置分两排直线设置，第一排相邻的两个出风装置和第二排对应的相邻的两个出风装置构成一矩形，矩形的正中心位置设置标准温度传感器和对应设置的光强探测传感器，系统结构简单，功能多样，并且可以实现棚内温度数据采集更加可靠，控制精度更高，智能化的控制光强，自动控制大棚内温度后大棚内温度均匀，农作物生长环境稳定。

Description

一种基于光强控制的大棚自动控温系统

技术领域

本发明涉及农业智能设施技术领域，具体来说涉及一种基于光强控制的大棚自动控温系统。

背景技术

随着人民生活水平的提高和我国社会现代化建设的飞速发展，人们对于新鲜以及高品质农作物的需要日趋明显。利用传统日光温室生产农作物的方式由于受到外界因素的影响较大，农作物的不能达到精细化控制，增加人工成本的同时，农作物的质量也无法得到保证。温室大棚虽然坚固耐用，抵御风雨等自然灾害，但是夏季过剩的日照辐射、过高的温度或者是冬季的低温都会对农作物的生长发育产生损伤，因此通过对温室大棚进行科学化的管理，实现大棚内温度的精细化自动控制，通过人为方式来改变农作物的生长环境可以保证农作物的生长环境，提高农作物的质量和产量。然而，目前的大棚控温系统大多结构复杂，功能单一，温度数据采集不科学准确，温控面积内的温度控制不均匀，对于夏天太阳光长时间的照射造成的棚内温度升高以及过度的辐射没有针对性的设计装置。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构简单，功能多样，并且可以实现棚内温度数据采集更加可靠，控制精度更高，智能化的控制光强，自动控制大棚内的温度后的棚内温度均匀，农作物生长环境稳定的基于光强控制的大棚自动控温系统。

本发明提供了一种基于光强控制的大棚自动控温系统，包括吹风装置，多个出风装置，多个温度传感器，多个标准温度传感器，多个接口以及多个送风管，吹风装置包括计算单元、温度采集单元、温度控制单元、光强采集单元、驱动单元和送风单元；

送风管通过接口分别将吹风装置的出风口和出风装置的进风口连接，或者送风管通过接口分别将吹风装置的出风口和另一相邻吹风装置的进风口连接，出风装置分两排直线设置，并且同一排的多个出风装置之间间隔2m，第一排和第二排对应位置的出风装置之间的距离为L，第一排相邻的两个出风装置和第二排对应的相邻的两个出风装置构成一长边和短边分别为L和2m的矩形，矩形的正中心位置设置标准温度传感器，每一个出风装置上设置一温度传感器，在每一个标准温度传感器处还对应设置一光强探测传感器，其中多个温度传感器、多个标准温度传感器和多个送风装置位于同一平面；

其中，多个温度传感器实时的采集大棚内对应温度采集点的温度值，第一排对应的采集温度值记为T₁,T₂,…,T_N，第二排对应的采集温度值记为t₁,t₂,…,t_n，标准温度传感器同时也实时的采集大棚内对应标准温度采集点的标准温度值S₁,S₂,…,S_n-1，温度传感器和标准温度传感器将实时采集到的温度值和标准温度值发送至送风装置，送风装置中的温度采集单元进行温度数据采集转换后发送至计算单元，计算单元根据计算结果向温度控制单元发送控制命令，温度控制单元根据接收到的控制命令控制送风单元工作并且智能的控制对应的出风装置按比率开启送风；

光强探测传感器同时也实时的采集大棚内对应光强采集位置处的光强度信号P₁,P₂,…,P_n-1，并将实时采集到的光强度值发送至送风装置，送风装置中的光强采集单元进行光强度数据采集转换后发送至计算单元，计算单元计算对应的光强度信号P₁,P₂,…,P_n-1是否超过阈值，如果超过阈值则向驱动单元发送控制命令，驱动单元根据接收到的控制命令控制遮阳帘从大棚顶部沿着雨帘伸展；

优选地，接口和送风管以可拆卸的方式连接。

优选地，所述温度传感器和标准温度传感器将实时采集到的温度值和标准温度值发送至送风装置通过有线和/或无线的方式。

优选地，所述光强探测传感器将将实时采集到的光强度值发送至送风装置通过有线和/或无线的方式。

优选地，所述送风单元为冷送风单元和/或热风单元。

优选地，其中阈值根据期望的光照强度设置为多个，构成不同的阈值区间，根据光强度信号落入不同的阈值区间来智能调整遮阳帘伸展时间。

优选地，遮阳帘为单遮阳网或双遮阳网。

优选地，所述温度控制单元根据接收到的控制命令控制送风单元工作并且智能的控制对应的出风装置按比率开启送风，满足：

(1)当|T_N-1-S_n-1|＞5℃或|T_N-S_n-1|＞5℃时，或者|t_N-1-S_n-1|＞5℃或|t_N-S_n-1|＞5℃时，温度控制单元控制对应于S_n-1的构成所述矩形的第一排相邻的两个出风装置和第二排对应的相邻的两个出风装置分别按照25％的送风开口比率开启；

(2)当1℃≤|T_N-1-S_n-1|≤5℃或1℃≤|T_N-S_n-1|≤5℃时，或者1℃≤|t_N-1-S_n-1|≤5℃或1≤|t_N-S_n-1|≤5℃时，温度控制单元控制对应于S_n-1的构成上述矩形的第一排相邻的两个出风装置和第二排对应的相邻的两个出风装置分别按照15％的送风开口比率开启；

(3)当0＜|T_N-1-S_n-1|＜1℃时，温度控制单元控制对应于T_N-1的出风装置按照90％的送风开口比率开启；

当0＜|T_N-S_n-1|＜1℃时，温度控制单元控制对应于T_N的出风装置按照100％的送风开口比率开启；

当0＜|t_N-1-S_n-1|＜1℃时，温度控制单元控制对应于t_N-1的出风装置按照90％的送风开口比率开启；

当0＜|t_N-S_n-1|＜1℃时，温度控制单元控制对应于t_n的出风装置按照100％的送风开口比率开启；

(4)当|T_N-1-S_n-1|＝0或|T_N-S_n-1|＝0时，或者|t_N-1-S_n-1|＝0或|t_N-S_n-1|＝0时，温度控制单元控制分别对应于T_N-1，T_N，t_N-1，t_n的出风装置不开启。

本发明的基于光强控制的大棚自动控温系统，可以实现：

1)棚内温度数据采集更加可靠，控制精度更高，自动控制后大棚内温度均匀，农作物生长环境稳定；

2)方便拆卸，组装简单，移动方便，系统可重复利用，节约成本；

3)经过精心设计后，智能化的按比率对出风装置进行控制开启，效率提高，温度控制快速有效；

4)标准温度传感器的设置独具匠心，为其他温度传感器的测量提供对比对象，合理分配送风资源，系统性能稳定，效率高；

5)各个部分合理分配设计，系统结构尺寸经过精心设计，位置设计优化，配合独特的功率分配方式，整个系统的性能得到最大程度的优化。

6)根据光强雨帘智能化伸展，使得遮阳帘可以阻挡部分照射阳光，保护农作物免于长时间的高强度太阳光照；

7)构成不同的阈值区间设置，根据光强度信号落入不同的阈值区间来智能调整遮阳帘伸展时间，节约成本，提高效率。

附图说明

图1基于光强控制的大棚自动控温系统示意图

图2基于光强控制的大棚自动控温系统总体结构示意图

具体实施方式

下面详细说明本发明的具体实施，有必要在此指出的是，以下实施只是用于本发明的进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域技术熟练人员根据上述本发明内容对本发明做出的一些非本质的改进和调整，仍然属于本发明的保护范围。

本发明提供了一种基于光强控制的大棚自动控温系统，如图1、2所示，系统包括吹风装置1，多个出风装置2，多个温度传感器3，多个标准温度传感器4，多个接口5以及多个送风管6，其中吹风装置包括计算单元、温度采集单元、温度控制单元、光强采集单元和送风单元，此外还包括一驱动单元，用于驱动遮阳帘7从大棚顶部沿着雨帘伸展，使得遮阳帘可以阻挡部分照射阳光，从而保护农作物免于长时间的高强度太阳光照；送风管通过接口分别将吹风装置的出风口和出风装置的进风口连接，或者送风管通过接口分别将吹风装置的出风口和另一相邻吹风装置的进风口连接，其中接口和送风管以可拆卸的方式连接，这样根据不同大棚及大棚内的设置结构、大小灵活的快速的组建系统，并且系统配件可以重复利用，出风装置分两排直线设置，并且同一排的多个出风装置之间间隔2m设置，第一排和第二排对应位置的出风装置之间的距离为L，第一排相邻的两个出风装置和第二排对应的相邻的两个出风装置构成一长边和短边分别为L和2m的矩形，矩形的正中心位置设置一标准温度传感器，每一个出风装置上设置一温度传感器，其中多个温度传感器、多个标准温度传感器和多个送风装置位于同一平面。具体的自动控温过程为：多个温度传感器实时的采集大棚内对应温度采集点的温度值，其中第一排对应的采集温度值记为T₁,T₂,…,T_N，第二排对应的采集温度值记为t₁,t₂,…,t_n，标准温度传感器同时也实时的采集大棚内对应标准温度采集点的标准温度值S₁,S₂,…,S_n-1，温度传感器和标准温度传感器将实时采集到的温度值和标准温度值以有线和/或无线的方式发送至送风装置，送风装置中的温度采集单元进行温度数据采集转换后发送至计算单元，计算单元根据计算结果向温度控制单元发送控制命令，温度控制单元根据接收到的控制命令控制送风单元工作并且智能的控制对应的出风装置开启送风，其中满足：

(1)当|T_N-1-S_n-1|＞5℃或|T_N-S_n-1|＞5℃时，或者|t_N-1-S_n-1|＞5℃或|t_N-S_n-1|＞5℃时，温度控制单元控制对应于S_n-1的构成上述矩形的第一排相邻的两个出风装置和第二排对应的相邻的两个出风装置分别按照25％的送风开口比率开启；

(2)当1℃≤|T_N-1-S_n-1|≤5℃或1℃≤|T_N-S_n-1|≤5℃时，或者1℃≤|t_N-1-S_n-1|≤5℃或1≤|t_N-S_n-1|≤5℃时，温度控制单元控制对应于S_n-1的构成上述矩形的第一排相邻的两个出风装置和第二排对应的相邻的两个出风装置分别按照15％的送风开口比率开启；

(3)当0＜|T_N-1-S_n-1|＜1℃时，温度控制单元控制对应于T_N-1的出风装置按照90％的送风开口比率开启；

当0＜|T_N-S_n-1|＜1℃时，温度控制单元控制对应于T_N的出风装置按照100％的送风开口比率开启；

当0＜|t_N-1-S_n-1|＜1℃时，温度控制单元控制对应于t_N-1的出风装置按照90％的送风开口比率开启；

当0＜|t_N-S_n-1|＜1℃时，温度控制单元控制对应于t_n的出风装置按照100％的送风开口比率开启；

(4)当|T_N-1-S_n-1|＝0或|T_N-S_n-1|＝0时，或者|t_N-1-S_n-1|＝0或|t_N-S_n-1|＝0时，分别对应于T_N-1，T_N，t_N-1，t_n的出风装置不开启，这样可以节约能源。

此外，在每一个标准温度传感器处还对应设置一光强探测传感器，光强探测传感器同时也实时的采集大棚内对应光强采集位置处的光强度信号P₁,P₂,…,P_n-1，并将实时采集到的光强度值以有线和/或无线的方式发送至送风装置，送风装置中的光强采集单元进行光强度数据采集转换后发送至计算单元，计算单元计算对应的光强度信号P₁,P₂,…,P_n-1是否超过阈值，如果超过阈值则向驱动单元发送控制命令，驱动单元根据接收到的控制命令控制遮阳帘从大棚顶部沿着雨帘伸展，其中阈值可以根据期望的光照强度设置为多个，构成不同的阈值区间，根据光强度信号落入不同的阈值区间来智能调整遮阳帘伸展时间，遮阳帘可以为单遮阳网或双遮阳网。

尽管为了说明的目的，已描述了本发明的示例性实施方式，但是本领域的技术人员将理解，不脱离所附权利要求中公开的发明的范围和精神的情况下，可以在形式和细节上进行各种修改、添加和替换等的改变，而所有这些改变都应属于本发明所附权利要求的保护范围，并且本发明要求保护的产品各个部门和方法中的各个步骤，可以以任意组合的形式组合在一起。因此，对本发明中所公开的实施方式的描述并非为了限制本发明的范围，而是用于描述本发明。相应地，本发明的范围不受以上实施方式的限制，而是由权利要求或其等同物进行限定。

Claims (1)

1.一种基于光强控制的大棚自动控温系统，包括吹风装置，多个出风装置，多个温度传感器，多个标准温度传感器，多个接口以及多个送风管，吹风装置包括计算单元、温度采集单元、温度控制单元、光强采集单元、驱动单元和送风单元，其特征在于：送风管通过接口分别将吹风装置的出风口和出风装置的进风口连接，或者送风管通过接口分别将吹风装置的出风口和另一相邻吹风装置的进风口连接，出风装置分两排直线设置，并且同一排的多个出风装置之间间隔2m，第一排和第二排对应位置的出风装置之间的距离为L，第一排相邻的两个出风装置和第二排对应的相邻的两个出风装置构成一长边和短边分别为L和2m的矩形，矩形的正中心位置设置标准温度传感器，每一个出风装置上设置一温度传感器，在每一个标准温度传感器处还对应设置一光强探测传感器，其中多个温度传感器、多个标准温度传感器和多个送风装置位于同一平面；

其中，多个温度传感器实时的采集大棚内对应温度采集点的温度值，第一排对应的采集温度值记为T₁,T₂,…,T_N，第二排对应的采集温度值记为t₁,t₂,…,t_n，标准温度传感器同时也实时的采集大棚内对应标准温度采集点的标准温度值S₁,S₂,…,S_n-1，温度传感器和标准温度传感器将实时采集到的温度值和标准温度值发送至送风装置，送风装置中的温度采集单元进行温度数据采集转换后发送至计算单元，计算单元根据计算结果向温度控制单元发送控制命令，温度控制单元根据接收到的控制命令控制送风单元工作并且智能的控制对应的出风装置按比率开启送风；

光强探测传感器同时也实时的采集大棚内对应光强采集位置处的光强度信号P₁,P₂,…,P_n-1，并将实时采集到的光强度值发送至送风装置，送风装置中的光强采集单元进行光强度数据采集转换后发送至计算单元，计算单元计算对应的光强度信号P₁,P₂,…,P_n-1是否超过阈值，如果超过阈值则向驱动单元发送控制命令，驱动单元根据接收到的控制命令控制遮阳帘从大棚顶部沿着雨帘伸展；

接口和送风管以可拆卸的方式连接；

所述温度传感器和标准温度传感器通过有线和/或无线的方式将实时采集到的温度值和标准温度值发送至送风装置；所述光强探测传感器通过有线和/或无线的方式将实时采集到的光强度值发送至送风装置；

所述送风单元为冷送风单元和/或热风单元；

其中阈值根据期望的光照强度设置为多个，构成不同的阈值区间，根据光强度信号落入不同的阈值区间来智能调整遮阳帘伸展时间；

遮阳帘为单遮阳网或双遮阳网；

所述温度控制单元根据接收到的控制命令控制送风单元工作并且智能的控制对应的出风装置按比率开启送风，满足：

(1)当|T_N-1-S_n-1|＞5℃或|T_N-S_n-1|＞5℃时，或者|t_n-1-S_n-1|＞5℃或|t_n-S_n-1|＞5℃时，温度控制单元控制对应于S_n-1的构成所述矩形的第一排相邻的两个出风装置和第二排对应的相邻的两个出风装置分别按照25％的送风开口比率开启；

(2)当1℃≤|T_N-1-S_n-1|≤5℃或1℃≤|T_N-S_n-1|≤5℃时，或者1℃≤|t_n-1-S_n-1|≤5℃或1≤|t_n-S_n-1|≤5℃时，温度控制单元控制对应于S_n-1的构成上述矩形的第一排相邻的两个出风装置和第二排对应的相邻的两个出风装置分别按照15％的送风开口比率开启；

(3)当0＜|T_N-1-S_n-1|＜1℃时，温度控制单元控制对应于T_N-1的出风装置按照90％的送风开口比率开启；

当0＜|T_N-S_n-1|＜1℃时，温度控制单元控制对应于T_N的出风装置按照100％的送风开口比率开启；

当0＜|t_n-1-S_n-1|＜1℃时，温度控制单元控制对应于t_n-1的出风装置按照90％的送风开口比率开启；

当0＜|t_n-S_n-1|＜1℃时，温度控制单元控制对应于t_n的出风装置按照100％的送风开口比率开启；

(4)当|T_N-1-S_n-1|＝0或|T_N-S_n-1|＝0时，或者|t_n-1-S_n-1|＝0或|t_n-S_n-1|＝0时，温度控制单元控制分别对应于T_N-1，T_N，t_n-1，t_n的出风装置不开启。