CN107926645A - 一种可移动式水光自动调控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及可移动式水光自动调控系统，属农业自动化领域。包括桁架、控制器、光照强度传感器、土壤水分传感器、雨滴传感器、光伏发电装置、遮阳板、固定式遮阳板横梁、连接杆、伸缩连杆、伸缩连杆固定环、三相异步电动机、触碰式限位开关、水泵、软管、支管、移动式齿轮横梁、旋转雾式喷头、固定式旋转齿轮轴、齿轮链条、固定式U型槽、雨水收集箱；光照强度传感器、土壤水分传感器和雨滴传感器分别与控制器电连接，水泵和三相异步电动机与控制器电连接，控制器、水泵和三相异步电动机与光伏发电装置连接。本发明达到了适宜植物生长的最佳水分以及光照强度状态，使作物更好的生长，同时该系统可拆卸移动，结构简单，自动化程度高。
Description
技术领域
本发明涉及一种可移动式水光自动调控系统，属于农业自动化技术领域。
背景技术
水分和光照是影响植物生长最重要的环境因子。水分是诸土壤肥力因子中最为活跃的因子之一，土壤水分状况不仅直接关系到土壤对作物的水分供应，还会影响到空气的温度、湿度、土壤的肥、气、热及其他物理化学性质，进而间接地影响着作物生长发育，农产品产量和品质。光是影响植物生长发育和功能性化学物质积累的最重要环境因素之一，光不仅能够作为一种能量源参与植物的光合作用过程，也能作为一种信号源调节植物自身的生长、分化和代谢，但是光照强度过高会使植物产生光抑制现象，影响植物生长。可见，使土壤水分和光照强度保持在一定的范围尤为重要。
现代温室实现了对多种环境因子的控制而成为一种重要的种植方式，但温室环境封闭，空气不流通，致使温度高，病虫害高发，温室种植严重减产。因此，大田种植仍然是一种重要的种植方式。
在大田种植中，水分是通过自然降雨对植物进行补充，但在干旱、半干旱或者季节性干旱比较严重的地区，因缺水使作物生长受到严重抑制，而在降雨比较集中的季节，过多的土壤水分又会使土壤孔隙中的氧气减少，植物根部呼吸受阻，使植物发生窒息引起腐烂甚至死亡，现有技术对大田种植中水分的调控是通过滴灌或者喷灌，但是自动化程度不高，浪费人力以及时间；光照强度过高的情况下，会使植物产生光抑制，出现光合“午休”现象，甚至使植物叶片被灼伤，影响植物生长，现有技术中还未有对大田种植中的光照强度进行调控的技术。
因此，为克服上述技术的不足而设计一种可移动式水光自动调控系统。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：本发明提供一种可移动式水光自动调控系统，用于解决大田种植干旱季节土壤水分得不到保证及光照强度得不到控制的问题，本发明系统结构简单，自动化程度高。
本发明技术方案是：一种可移动式水光自动调控系统，包括桁架1、控制器2、光照强度传感器3、土壤水分传感器4、雨滴传感器5、光伏发电装置6、遮阳板7、固定式遮阳板横梁8、连接杆9、伸缩连杆10、三相异步电动机Ⅰ12、触碰式限位开关Ⅰ14、水泵15、软管16、支管17、固定旋转式软管收纳盘18、移动式齿轮横梁19、旋转雾式喷头20、固定式旋转齿轮轴21、齿轮链条22、固定式U型槽23、雨水收集箱25、触碰式限位开关Ⅱ26、三相异步电动机Ⅱ27；所述桁架1一侧设有光伏发电装置6、水泵15和雨水收集箱25，所述光照强度传感器3、土壤水分传感器4和雨滴传感器5分别与控制器2电连接，所述水泵15、三相异步电动机Ⅰ12、触碰式限位开关Ⅱ26均与控制器2连接，所述控制器2、水泵15、三相异步电动机Ⅰ12、触碰式限位开关Ⅱ26与光伏发电装置6连接；所述光照强度传感器3和雨滴传感器5安装在桁架1上，土壤水分传感器4埋设在土壤里；
所述遮阳板7安装在桁架1外的顶部，其一侧与固定式遮阳板横梁8固定在一起，固定式遮阳板横梁8通过连接杆9与伸缩连杆10连接，所述三相异步电动机Ⅰ12与伸缩连杆10连接，所述触碰式限位开关Ⅰ14安装在遮阳板7旁边的桁架1上；
所述水泵15与软管16连接，所述软管16与支管17连接，软管16用于给支管17上水，所述支管17固定在移动式齿轮横梁19上，所述固定旋转式软管收纳盘18固定在桁架1下方，用于软管16的放置，所述旋转雾式喷头20数量为多个且均匀的安装在支管17上，所述固定式旋转齿轮轴21对称安装在桁架1左右两侧，所述齿轮链条22通过固定式旋转齿轮轴21安装在固定式U型槽23上，固定式U型槽23用于承接齿轮链条22，防止齿轮链条22下沉，所述三相异步电动机Ⅱ27与同侧的固定式旋转齿轮轴21连接，两个触碰式限位开关Ⅱ26分别安装在左右两侧固定式旋转齿轮轴21旁边的桁架1上。
所述控制器2安装在桁架1内部，所述控制器2内设置有第一光照强度阈值、第二光照强度阈值、第一湿度阈值和第二湿度阈值，且第二光照强度阈值大于第一光照强度阈值，第二湿度阈值大于第一湿度阈值。
所述桁架1构成的框架结构中，左侧桁架1略高于右侧桁架1，使之形成一定的坡度。
所述遮阳板7是一种质地较硬，有一定透光性的材料制成的，所述遮阳板7为多块且与桁架1之间有密封条。
所述桁架1内顶部安装有电动机固定架13，所述三相异步电动机Ⅰ12固定在电机固定架13上。
所述桁架1右侧设有引流槽24，雨水收集箱25设置在引流槽24下方。
所述伸缩连杆10通过环11、连杆28与桁架1相连，其中连杆28的一端与桁架1相连，另一端设有环11，环11套在伸缩连杆10上。
本发明的工作原理是：光照强度的调控通过遮阳板7开启的角度来控制，遮阳板7的打开与关闭由控制器2控制，当光照强度传感器3发送的光照强度介于第一光照强度阈值和第二光照强度阈值之间时，控制器2控制三相异步电动机Ⅰ12正转，三相异步电动机Ⅰ12与伸缩连杆10连接并带动伸缩连杆，伸缩连杆10又通过连接杆9与固定式遮阳板横梁8连接，遮阳板7与固定式遮阳板横梁8固定在一起，所以，当三相异步电动机正转，带动伸缩连杆往前运动，从而带动与连接杆9相连的固定式遮阳板横梁8运动，最终带动遮阳板7运动，遮阳板7就被打开一定角度；
当光照强度传感器3发送的光照强度信息值大于控制器2内第二光照强度阈值时，控制器2控制三相异步电动机Ⅰ12继续正转，使遮阳板7继续打开，当遮阳板7打开程度最大，即与地面呈90°时，触碰到触碰式限位开关Ⅰ14，三相异步电动机Ⅰ12停止转动，遮阳板7开启结束；当光照强度传感器3发送的光照强度信息值小于控制器2内第一光照强度阈值时，控制器2控制三相异步电动机Ⅰ12反转，伸缩连杆带动固定式遮阳板横梁运动，使得遮阳板7被完全关闭。
土壤水分传感器4发送土壤水分信息给控制器2，当土壤水分信息值小于控制器2内第一湿度阈值时，控制器2控制水泵15和三相异步电动机Ⅱ27同时工作，水泵15从水源处提水，并通过软管16输送水给支管17，支管17固定在移动式齿轮横梁上，支管上安装有多个且均匀分布的旋转雾式喷头20，固定式旋转齿轮轴21在桁架1左右两侧对称安装，齿轮链条22又通过固定式旋转齿轮轴21安装在固定式U型槽23上，三相异步电动机Ⅱ27带动固定式旋转齿轮轴21转动，固定式旋转齿轮轴21带动齿轮链条22转动，齿轮链条22带动移动式齿轮横梁19沿着齿轮链条22移动，当移动式齿轮横梁19移动到固定式旋转齿轮轴21旁边时，触碰到触碰式限位开关Ⅱ26，移动式齿轮横梁19停止移动并开始反向运动，移动过程中，旋转雾式喷头20喷洒水给植物进行喷灌，当土壤水分达到控制器2内第二湿度阈值时，喷灌自动停止。
降雨时，雨滴传感器5发送信息给控制器2，同时，土壤水分传感器4也发送土壤水分信息给传感器2，降雨一段时间以后，当土壤水分大于控制器2内第二湿度阈值时，控制器2启动与遮阳板7配套使用的三相异步电动机Ⅰ12反转，三相异步电动机Ⅰ12带动伸缩连杆10运动，使遮阳板7完全关闭，此时雨水在桁架1右侧聚集，桁架1右侧设有引流槽24，雨水沿着引流槽24流到雨水收集箱25内，被收集起来的雨水，可以作为灌溉水被再次利用，遮阳板7与桁架1之间的密封条可以起到密封的作用，使雨水不落到地里。
本发明的有益效果是：
1、本发明能同时实现土壤水分和光照强度的控制，保证植物正常生长，此外，系统可以随意拆卸移动并重复利用，节约了成本，四周没有围挡，便于通风，减少病虫害；
2、通过土壤水分传感器的设置，可以在土壤缺水时，及时补充土壤水分，保证植物的正常生长；当降雨时，雨滴传感器将信息发送给控制器，同时土壤水分传感器也发送信息给控制器，当土壤水分达到第二湿度阈值时，控制器启动三相异步电动机关闭遮阳板，使雨水沿着遮阳板一侧的引流槽流到雨水收集箱中，这样土壤水分不会过多，同时雨水收集箱收集到的雨水，可以作为灌溉水被再次利用；
3、通过光照强度传感器发送光照强度信息给控制器，控制器通过改变遮阳板开启的角度来调节光照强度，保证植物正常生长；
4、同时，光伏发电装置不仅解决偏远地区供电不方便的问题，而且充分利用太阳能这种清洁能源；
5、与现有温室大棚相比，本发明结构简单且可以拆卸移动并重复利用，降低了成本，四周没有围挡，便于通风，减少病虫害的发生，设计合理，实现了自动化，节省时间及人力。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明的遮阳部分结构示意图；
图3是本发明的喷灌部分结构示意图；
图4是三相异步电动机正反转控制电路图；
图5是三相异步电动机正反转控制外部接线图；
图6是控制器与外部设备连接示意图；
图7是遮阳板完全关闭状态工作状态图；
图8是遮阳板半打开状态工作状态图；
图9是遮阳板完全打开状态工作状态图。
图中各标号为：1-桁架，2-控制器，3-光照强度传感器，4-土壤水分传感器，5-雨滴传感器，6-光伏发电装置，7-遮阳板，8-固定式遮阳板横梁，9-连接杆，10-伸缩连杆，11-环，12-三相异步电动机Ⅰ，13-电动机固定架，14-触碰式限位开关Ⅰ，15-水泵，16-软管，17-支管，18-固定旋转式软管收纳盘，19-移动式齿轮横梁，20-旋转雾式喷头，21-固定式旋转齿轮轴，22-齿轮链条，23-固定式U型槽，24-引流槽，25-雨水收集箱，26-触碰式限位开关Ⅱ，27-三相异步电动机Ⅱ，28-连杆。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。
实施例1：如图1-9所示，一种可移动式水光自动调控系统，包括桁架1、控制器2、光照强度传感器3、土壤水分传感器4、雨滴传感器5、光伏发电装置6、遮阳板7、固定式遮阳板横梁8、连接杆9、伸缩连杆10、三相异步电动机Ⅰ12、触碰式限位开关Ⅰ14、水泵15、软管16、支管17、固定旋转式软管收纳盘18、移动式齿轮横梁19、旋转雾式喷头20、固定式旋转齿轮轴21、齿轮链条22、固定式U型槽23、雨水收集箱25、触碰式限位开关Ⅱ26、三相异步电动机Ⅱ27；所述桁架1一侧设有光伏发电装置6、水泵15和雨水收集箱25，所述光照强度传感器3、土壤水分传感器4和雨滴传感器5分别与控制器2电连接，所述水泵15、三相异步电动机Ⅰ12、触碰式限位开关Ⅱ26均与控制器2连接，所述控制器2、水泵15、三相异步电动机Ⅰ12、触碰式限位开关Ⅱ26与光伏发电装置6连接；所述光照强度传感器3和雨滴传感器5安装在桁架1上，土壤水分传感器4埋设在土壤里；
所述遮阳板7安装在桁架1外的顶部，其一侧与固定式遮阳板横梁8固定在一起，固定式遮阳板横梁8通过连接杆9与伸缩连杆10连接，所述三相异步电动机Ⅰ12与伸缩连杆10连接，所述触碰式限位开关Ⅰ14安装在遮阳板7旁边的桁架1上；
所述水泵15与软管16连接，所述软管16与支管17连接，软管16用于给支管17上水，所述支管17固定在移动式齿轮横梁19上，所述固定旋转式软管收纳盘18固定在桁架1下方，用于软管16的放置，所述旋转雾式喷头20数量为多个且均匀的安装在支管17上，所述固定式旋转齿轮轴21对称安装在桁架1左右两侧，所述齿轮链条22通过固定式旋转齿轮轴21安装在固定式U型槽23上，固定式U型槽23用于承接齿轮链条22，防止齿轮链条22下沉，所述三相异步电动机Ⅱ27与同侧的固定式旋转齿轮轴21连接，两个触碰式限位开关Ⅱ26分别安装在左右两侧固定式旋转齿轮轴21旁边的桁架1上。
进一步的，所述控制器2安装在桁架1内部，所述控制器2内设置有第一光照强度阈值、第二光照强度阈值、第一湿度阈值和第二湿度阈值，且第二光照强度阈值大于第一光照强度阈值，第二湿度阈值大于第一湿度阈值。
进一步的，所述桁架1构成的框架结构中，左侧桁架1略高于右侧桁架1，使之形成一定的坡度。
进一步的，所述遮阳板7是一种质地较硬，有一定透光性的材料制成的，所述遮阳板7为多块且与桁架1之间有密封条。
进一步的，所述桁架1内顶部安装有电动机固定架13，所述三相异步电动机Ⅰ12固定在电机固定架13上。
进一步的，所述桁架1右侧设有引流槽24，雨水收集箱25设置在引流槽24下方。
进一步的，所述伸缩连杆10通过环11、连杆28与桁架1相连，其中连杆28的一端与桁架1相连，另一端设有环11，环11套在伸缩连杆10上。
本发明的工作原理是：光照强度的调控通过遮阳板7开启的角度来控制，遮阳板7的打开与关闭由控制器2控制，当光照强度传感器3发送的光照强度介于第一光照强度阈值和第二光照强度阈值之间时，控制器2控制三相异步电动机Ⅰ12正转，三相异步电动机Ⅰ12与伸缩连杆10连接并带动伸缩连杆，伸缩连杆10又通过连接杆9与固定式遮阳板横梁8连接，遮阳板7与固定式遮阳板横梁8固定在一起，所以，当三相异步电动机正转，带动伸缩连杆往前运动，从而带动与连接杆9相连的固定式遮阳板横梁8运动，最终带动遮阳板7运动，遮阳板7就被打开一定角度；
当光照强度传感器3发送的光照强度信息值大于控制器2内第二光照强度阈值时，控制器2控制三相异步电动机Ⅰ12继续正转，使遮阳板7继续打开，当遮阳板7打开程度最大，即与地面呈90°时，触碰到触碰式限位开关Ⅰ14，三相异步电动机Ⅰ12停止转动，遮阳板7开启结束；当光照强度传感器3发送的光照强度信息值小于控制器2内第一光照强度阈值时，控制器2控制三相异步电动机Ⅰ12反转，伸缩连杆带动固定式遮阳板横梁运动，使得遮阳板7被完全关闭。
土壤水分传感器4发送土壤水分信息给控制器2，当土壤水分信息值小于控制器2内第一湿度阈值时，控制器2控制水泵15和三相异步电动机Ⅱ27同时工作，水泵15从水源处提水，并通过软管16输送水给支管17，支管17固定在移动式齿轮横梁上，支管上安装有多个且均匀分布的旋转雾式喷头20，固定式旋转齿轮轴21在桁架1左右两侧对称安装，齿轮链条22又通过固定式旋转齿轮轴21安装在固定式U型槽23上，三相异步电动机Ⅱ27带动固定式旋转齿轮轴21转动，固定式旋转齿轮轴21带动齿轮链条22转动，齿轮链条22带动移动式齿轮横梁19沿着齿轮链条22移动，当移动式齿轮横梁19移动到固定式旋转齿轮轴21旁边时，触碰到触碰式限位开关Ⅱ26，移动式齿轮横梁19停止移动并开始反向运动，移动过程中，旋转雾式喷头20喷洒水给植物进行喷灌，当土壤水分达到控制器2内第二湿度阈值时，喷灌自动停止。
降雨时，雨滴传感器5发送信息给控制器2，同时，土壤水分传感器4也发送土壤水分信息给传感器2，降雨一段时间以后，当土壤水分大于控制器2内第二湿度阈值时，控制器2启动与遮阳板7配套使用的三相异步电动机Ⅰ12反转，三相异步电动机Ⅰ12带动伸缩连杆10运动，使遮阳板7完全关闭，此时雨水在桁架1右侧聚集，桁架1右侧设有引流槽24，雨水沿着引流槽24流到雨水收集箱25内，被收集起来的雨水，可以作为灌溉水被再次利用，遮阳板7与桁架1之间的密封条可以起到密封的作用，使雨水不落到地里。
上面结合附图对本发明的具体实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (7)
1.一种可移动式水光自动调控系统，其特征在于：包括桁架（1）、控制器（2）、光照强度传感器（3）、土壤水分传感器（4）、雨滴传感器（5）、光伏发电装置（6）、遮阳板（7）、固定式遮阳板横梁（8）、连接杆（9）、伸缩连杆（10）、三相异步电动机Ⅰ（12）、触碰式限位开关Ⅰ（14）、水泵（15）、软管（16）、支管（17）、固定旋转式软管收纳盘（18）、移动式齿轮横梁（19）、旋转雾式喷头（20）、固定式旋转齿轮轴（21）、齿轮链条（22）、固定式U型槽（23）、雨水收集箱（25）、触碰式限位开关Ⅱ（26）、三相异步电动机Ⅱ（27）；所述桁架（1）一侧设有光伏发电装置（6）、水泵（15）和雨水收集箱（25），所述光照强度传感器（3）、土壤水分传感器（4）和雨滴传感器（5）分别与控制器（2）电连接，所述水泵（15）、三相异步电动机Ⅰ（12）、触碰式限位开关Ⅱ（26）均与控制器（2）连接，所述控制器（2）、水泵（15）、三相异步电动机Ⅰ（12）、触碰式限位开关Ⅱ（26）与光伏发电装置（6）连接；所述光照强度传感器（3）和雨滴传感器（5）安装在桁架（1）上，土壤水分传感器（4）埋设在土壤里；
所述遮阳板（7）安装在桁架（1）外的顶部，其一侧与固定式遮阳板横梁（8）固定在一起，固定式遮阳板横梁（8）通过连接杆（9）与伸缩连杆（10）连接，所述三相异步电动机Ⅰ（12）与伸缩连杆（10）连接，所述触碰式限位开关Ⅰ（14）安装在遮阳板（7）旁边的桁架（1）上；
所述水泵（15）与软管（16）连接，所述软管（16）与支管（17）连接，软管（16）用于给支管（17）上水，所述支管（17）固定在移动式齿轮横梁（19）上，所述固定旋转式软管收纳盘（18）固定在桁架（1）下方，用于软管（16）的放置，所述旋转雾式喷头（20）数量为多个且均匀的安装在支管（17）上，所述固定式旋转齿轮轴（21）对称安装在桁架（1）左右两侧，所述齿轮链条（22）通过固定式旋转齿轮轴（21）安装在固定式U型槽（23）上，固定式U型槽（23）用于承接齿轮链条（22），防止齿轮链条（22）下沉，所述三相异步电动机Ⅱ（27）与同侧的固定式旋转齿轮轴（21）连接，两个触碰式限位开关Ⅱ（26）分别安装在左右两侧固定式旋转齿轮轴（21）旁边的桁架（1）上。
2.根据权利要求1所述的可移动式水光自动调控系统，其特征在于：所述控制器（2）安装在桁架（1）内部，所述控制器（2）内设置有第一光照强度阈值、第二光照强度阈值、第一湿度阈值和第二湿度阈值，且第二光照强度阈值大于第一光照强度阈值，第二湿度阈值大于第一湿度阈值。
3.根据权利要求1所述的可移动式水光自动调控系统，其特征在于：所述桁架（1）构成的框架结构中，左侧桁架（1）略高于右侧桁架（1），使之形成一定的坡度。
4.根据权利要求1所述的可移动式水光自动调控系统，其特征在于：所述遮阳板（7）是一种质地较硬，有一定透光性的材料制成的，所述遮阳板（7）为多块且与桁架（1）之间有密封条。
5.根据权利要求1所述的可移动式水光自动调控系统，其特征在于：所述桁架（1）内顶部安装有电动机固定架（13），所述三相异步电动机Ⅰ（12）固定在电机固定架（13）上。
6.根据权利要求1所述的可移动式水光自动调控系统，其特征在于：所述桁架（1）右侧设有引流槽（24），雨水收集箱（25）设置在引流槽（24）下方。
7.根据权利要求1所述的可移动式水光自动调控系统，其特征在于：所述伸缩连杆（10）通过环（11）、连杆（28）与桁架（1）相连，其中连杆（28）的一端与桁架（1）相连，另一端设有环（11），环（11）套在伸缩连杆（10）上。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111418413A (zh) * | 2020-05-27 | 2020-07-17 | 张旭 | 一种基于物联网的大棚喷灌设备 |
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| CN104115705A (zh) * | 2014-07-03 | 2014-10-29 | 山东江东农业科技有限公司 | 冬暖温室大棚 |
| CN106576557A (zh) * | 2016-11-29 | 2017-04-26 | 四川大学 | 一种基于智能集雨大棚的水肥一体化滴灌系统 |
| CN206371217U (zh) * | 2017-01-10 | 2017-08-04 | 云南昌茂林业开发有限公司 | 重楼自动育苗棚 |
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2017
- 2017-10-25 CN CN201711005521.6A patent/CN107926645A/zh active Pending
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