CN106597018A - 一种温室大棚卷被机运行状态监测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种温室大棚卷被机运行状态监测装置，所述卷被机通过支撑装置设置在大棚的正上方或者侧上方，卷被机的输出轴与保温被底端固定连接；支撑装置的底端铰接在大棚前方的地面上，卷被机固定设置在支撑装置另一端；支撑装置上还设置有用于用于监测支撑装置相对大棚主体位置状态变化的传感器；传感器包括三轴加速度检测电路、控制电路、存储电路以及电源调理电路，三轴加速度检测电路的输出端连接控制电路的输入端，控制电路的和存储电路连接，电源调理电路分别与三轴加速度检测电路和控制电路的电源端连接。本发明结构简单、安装方便，使用过程中能够实时监测温室大棚卷被机的运行状态，并实现对卷被机的自动化控制，大大提高了工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及农业温室大棚自动控制技术领域，特别是一种用于监测温室大棚卷被机运行状态的装置。
背景技术
随着社会的不断进步，传统的农作物种植模式已经不能满足现代农业发展的需求，而温室大棚可以通过控制温室内的温度、湿度、通风、二氧化碳浓度以及土壤成分等因素来为农作物提供最佳的生长环境，因其不受时间、空间和环境的限制，可以在任何环境下进行农业生产而得到了广泛应用。
温室大棚主要有玻璃温室、日光温室和塑料大棚等几种，其中塑料大棚因其重量轻、骨架用料少、结构遮光率小、造价低、使用寿命长等优点成为了现代温室发展的主流。塑料温室大棚的主体结构主要是用热浸镀锌钢管制作，在其朝阳面覆盖塑料薄膜，并在薄膜顶部覆盖保温被来实现，保温被则通过卷被机实现在大棚薄膜上的卷放操作。
目前，卷被机的运行基本都是靠人工开合闸来控制，当保温被达到合适位置后，关闭卷被机电源来停止卷放操作，一次卷被或放被的过程一般需要5~15分钟，此过程需要操作人员严密注视草苫或棉被的位置，到达特定位置后立即关闭卷被机，以防止过卷或倒卷现象出现而造成机械故障或人身伤害的事故发生。
随着智能科技的发展，卷被机的启停也引进了自动控制的概念，例如中国专利ZL200720103231.0公开了一种卷帘机控制器，文中提到采用定时的方式进行限位，即控制器存储了卷被机从上到下和从下到上运行所需要的时间，启动卷被机后开始计算时间，到时间后自动关闭卷被机；此种采用时间限位的方法只能对卷被机的运行总时间进行限定，不能判断卷被机在运行过程中是否发生堵转等故障，比如在卷被过程中出现堵塞卷被机无法正常运行，而控制器由于无法监测到故障发生，当存储的时间到达时仍会控制卷被机停止，不仅无法满足卷放被的要求，而且还容易造成卷被机故障。再例如，还有在大棚的上、下极限位置安装限位开关或光电开关进行限位的方法，此方法存在安装不便、传感器维护困难的缺点，且此种方式只能监测限位开关或者光电开关所在位置的保温被状态，而无法了解卷被机整个运行过程中保温被以及相关设备的工作状态，因此也无法保障保温被卷放操作的顺利进行以及卷被机的安全运行。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种应用于温室大棚中的监测装置，能够实时监测温室大棚卷被机的运行状态以及保温被卷起或放下过程中各相关设备所处的工作状态等信息，为保温被的顺利卷放以及卷被机的安全运行提供保障。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。
一种温室大棚卷被机运行状态监测装置，所述卷被机通过支撑装置设置在大棚的正上方或者侧上方，卷被机的输出轴与保温被底端固定连接；所述支撑装置的底端铰接在大棚前方的地面上，卷被机固定设置在支撑装置另一端；所述支撑装置上还设置有用于监测支撑装置相对大棚主体位置状态变化的传感器；所述传感器包括三轴加速度检测电路、控制电路、存储电路以及电源调理电路，三轴加速度检测电路的输出端连接控制电路的输入端，控制电路的输出端和存储电路连接，电源调理电路分别与三轴加速度检测电路和控制电路的电源端连接；所述三轴加速度检测电路实时测量卷被机运动过程中传感器所处位置在x、y、z轴上的加速度分量；控制电路接收并处理三轴加速度检测电路传输的数据，计算获得立杆或支撑杆的倾角，并确定保温被底端位置；存储电路存储卷被机上行和下行运行过程中的x、y、z轴数据以及一次上行和下行所需要的总时间。
上述一种温室大棚卷被机运行状态监测装置，所述传感器还包括通讯电路，通讯电路的输入端连接控制电路的输出端。
上述一种温室大棚卷被机运行状态监测装置，所述传感器还包括与控制电路输出端连接的报警电路。
上述一种温室大棚卷被机运行状态监测装置，所述传感器还包括与控制电路输出端连接的卷被机驱动电路。
由于采用了以上技术方案，本发明所取得技术进步如下。
本发明结构简单、安装方便，使用过程中能够实时监测温室大棚卷被机的运行状态，包括保温被卷起或放下的任意位置以及卷被机运行过程中是否发生堵转、卷被机支撑装置是否发生倾斜等工作状态；当保温被到达指定位置或者卷被机及相关部件出现故障时，本发明会发出报警提示操作人员立即关闭卷被机电源，还可以配合卷被机驱动电路实现对卷被机的自动化控制，大大提高了工作效率。
附图说明
图1为本发明应用于温室大棚后保温被覆盖大棚时的状态示意图；
图2为本发明应用于温室大棚后保温被卷起后的状态示意图；
图3为本发明的结构框图；
图4为本发明主电路的电路原理图；
图5为本发明所述电源调理电路的电路图。
其中：1.大棚主体，2.保温被，3.立杆，4.支撑杆，5.卷被机，6.传感器。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施例对本发明进行进一步详细说明。
本发明提出的一种温室大棚卷被机运行状态监测装置，包括传感器6和卷被机支撑装置，卷被机5通过支撑装置设置在大棚主体1上方，传感器设置在支撑装置上，传感器用于检测支撑装置相对大棚主体的位置状态变化，从而来实现对卷被机运行状态的监测。
实施例1
本实施例中，支撑装置包括立杆3和支撑杆4，立杆的底端铰接在大棚前方的地面上，立杆的顶端和支撑杆的顶端铰接，卷被机固定在支撑杆末端，卷被机的输出轴与保温被底端固定连接，通过控制卷被机的开启，来实现卷被机带动保温被卷起或打开。
传感器安装在支撑杆的下半部分，当卷被机运行时，支撑杆相对于大棚主体位置发生变化，也即支撑杆与地面之间的夹角发生变化，同时位于支撑杆上的传感器相对于大棚主体的位置也发生了相应变化，因此传感器可实时获取其自身在x、y、z三轴方向上的分量，从而计算出支撑杆与地面之间的夹角，进而得到卷被机的运行状态以及所走行程。
具体地，传感器包括三轴加速度检测电路、控制电路、存储电路、卷被机驱动电路以及电源调理电路，三轴加速度检测电路的输出端连接控制电路的输入端，控制电路的输出端分别与卷被机驱动电路和存储电路连接，电源调理电路分别与三轴加速度检测电路和控制电路的电源端连接。
电源调理电路用于为各个电路直接或间接提供工作电源，其原理图如图5所示，包括主芯片V1和电容C1、C2、E1、E2。
三轴加速度检测电路用于实时测量卷被机运动过程中传感器所处位置在x、y、z三个方向上的加速度分量，并将监测的数据传输给控制电路。本实施例中，三轴加速度检测电路的电路图如图4所示，主要包括芯片U3和电阻R1、R2、R3以及电容C4。
控制电路用于接收并处理三轴加速度检测电路传输的数据，计算获得支撑杆的倾角，并确定保温被底端位置；当然，控制电路还能够通过数据变化的规律，并结合预设值来来判断卷被机的运行状态是否正常，例如速度是否在设定值范围内、运行过程中是否有停顿等；也可以通过预先设定的卷被机极限位置坐标，来判断卷被机是否达到极限位置，防止卷被机过卷或过放现象发生；还可以通过计算来判断支撑杆是否发生倾斜，结合倾斜角度预设值，来预防卷被机倾倒现象的发生。本实施例中，控制电路的电路图如图4所示，包括主芯片U1、晶振Y1、电阻R4以及电容C3、C5、C7。
卷被机驱动电路用于在控制电路的驱动下控制卷被机的启停。
存储电路用于存储卷被机上行和下行运行过程中的x、y、z轴数据以及一次上行和下行所需要的总时间。在本发明连接其他设备时，可在控制电路的指令下传输给其他设备共享。本实施例中，存储电路的电路图如图4所示，主要包括芯片U4和电阻R11、R12。
本发明的工作原理为：在控制电路设定卷被工作时间到达时，控制电路控制卷被机动作开始卷被，卷被机至下而上运行，图1所示状态即为保温被覆盖大棚主体时的状态，也即未卷被作业前期状态；当控制电路判断传感器监测的数值为卷被机到达顶点极限值时，如图2所示状态，即表明已经完成整个卷被作业，控制电路控制卷被机停止运行。
在卷被机运行过程中，传感器随时监测卷被机的运行状态，一旦出现与设定值不符的监测值出现，控制电路便可向卷被机驱动电路发出停止指令，进一步控制卷被机停止运行。
实施例2
本实施例中，支撑装置为铰接在大棚主体一侧的支撑杆，支撑杆的底端铰接在地面上，卷被机固定连接在支撑杆的末端；也即，卷被机位于大棚主体的一侧。
本实施例中的传感器与实施例1中传感器的区别在于：传感器还包括通讯电路，通讯电路的输入端连接控制电路的输出端，通讯电路可以在控制电路的控制下将控制电路解析的数据传输给其他控制设备共享。本实施例中，通讯电路的电路图如图5所示，珠宝包括芯片U2和电阻R8、R9。
实施例3
本实施例与实施例2的区别在于：传感器还包括与控制电路输出端连接的报警电路，其结构如图3所示，报警电路在控制电路的控制下发出报警信息；例如：1）传感器监测到数值变化不规律，说明卷被机运行过程中可能出现卡滞等现象，控制电路便会控制报警电路发出报警，防止异物掉落保温被阻碍保温被卷放动作而引发卷被机故障或大棚卷放被作业无法正常进行；2）传感器监测到卷被机运行超越预定的极限位置坐标，说明卷被机超越极限位置，控制电路便会控制报警电路发出报警，来防止过卷或倒卷现象发生；3）传感器监测的数据通过计算后，发现支撑杆发生了倾斜，且超出倾斜角度预设值，控制电路便会控制报警电路发出报警，来预防卷被机倾倒现象的发生；等等。
Claims (4)
1.一种温室大棚卷被机运行状态监测装置，其特征在于：所述卷被机通过支撑装置设置在大棚的正上方或者侧上方，卷被机的输出轴与保温被底端固定连接；所述支撑装置的底端铰接在大棚前方的地面上，卷被机固定设置在支撑装置另一端；所述支撑装置上还设置有用于监测支撑装置相对大棚主体位置状态变化的传感器；
所述传感器包括三轴加速度检测电路、控制电路、存储电路以及电源调理电路，三轴加速度检测电路的输出端连接控制电路的输入端，控制电路的输出端和存储电路连接，电源调理电路分别与三轴加速度检测电路和控制电路的电源端连接。
2.根据权利要求1所述的一种温室大棚卷被机运行状态监测装置，其特征在于：所述传感器还包括通讯电路，通讯电路的输入端连接控制电路的输出端。
3.根据权利要求1所述的一种温室大棚卷被机运行状态监测装置，其特征在于：所述传感器还包括与控制电路输出端连接的报警电路。
4.根据权利要求1所述的一种温室大棚卷被机运行状态监测装置，其特征在于：所述传感器还包括与控制电路输出端连接的卷被机驱动电路。
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