CN108738902A - 自动温控种植大棚 - Google Patents
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Abstract
本发明属于温室栽培领域，具体涉及自动温控种植大棚，针对现有技术中，高温期间，大棚散热困难的问题，提出了以下方案：自动温控种植大棚，包括大棚本体，大棚本体包括棚壁，棚壁上开有通风孔，所述通风孔内安装可被电机驱动旋转的风扇；风扇连有水平轴，水平轴的右端设有第一圆锥齿，第一风扇下方设有水箱，水箱上设有底部带叶轮的竖直杆，竖直杆顶端设有与第一圆锥齿啮合的第二圆锥齿；大棚本体内还设有温度传感器、存储器和控制器，控制器根据温度传感器采集的实时温度信息与存储器预存的标准温度信息之间的对比控制电机输出轴的正反转。
Description
技术领域
本发明属于温室栽培领域，具体涉及自动温控种植大棚。
背景技术
随着现代农业技术的发展，反季节蔬菜已经变得十分普遍，冬季的黄瓜、番茄，夏季的荠菜等，这都得归功于塑料大棚的功劳。每当夏季，许多温室种植户都对大棚内的温度十分头疼，强烈的阳光照射，使得温室内的温度高出室外许多，高温不利于农作物的生长。如何降低温室大棚内的温度是人们需要思考的问题。
针对蔬菜大棚的降温，中国专利CN103891556B提供了一种蔬菜大棚降温装置，由喷雾降温箱、雾化喷头、水泵、吸水管、供水管、回水管、回风管道和吸气风机组成，其中，喷雾降温箱设置在蔬菜大棚内的前端，喷雾降温箱的内空间构成雾化降温室，雾化喷头设置在雾化降温室中，雾化降温室有回风口接入和出风口接出；水泵的吸水接口通过吸水管连接到地下水源，水泵的出水接口通过供水管连接到雾化喷头的输入接口；回风管道安装在蔬菜大棚内的上部，回风管道的进风口在蔬菜大棚内的后端，回风管道的出风口连接在雾化降温室的回风口上，吸气风机安装在回风管道的进风口上。上述方案，将地下水抽出后，在喷雾降温箱内产生低温喷雾，而后利用风机和管道，将这些低温喷雾输送到大棚内部。
然而上述方案，具有水泵、降温箱内的降温设备、风机等电器，这些电器在使用时均需要对其进行供电，耗能严重。并且上述方案的蔬菜大棚降温装置，在使用时需要人工启动，使用不便。
发明内容
本发明提供了一种耗能低、自动化程度高的自动温控种植大棚。
本发明的基础方案为：自动温控种植大棚，包括大棚本体，所述大棚本体包括棚壁，所述棚壁上开有通孔，所述通孔内安装有可旋转的风扇；所述大棚本体内设有温度传感器、存储器、控制器和用于驱动风扇旋转的电机；所述存储器用于存储预设的标准温度信息；所述温度传感器用于采集大棚内的实时温度信息，并将实时温度信息发送给控制器，控制器用于将实时温度信息与存储器中预设的标准温度信息进行对比，当实时温度信息大于标准温度信息时，控制器控制电机驱动风扇正向旋转，向大棚外吹气；当实时温度信息小于或等于标准温度信息时，控制器控制电机驱动风扇反向旋转，向大棚内进气；
所述大棚本体在风扇的下方设有水箱，所述棚壁在风扇的两侧分别嵌有结构相同的药箱，所述药箱底部设有出料孔，所述药箱内设有可将出料孔打开的盖板，所述出料孔与水箱之间连通有送料管道，所述送料管道朝向风扇一侧开设有指向出料孔的通风孔，所述通风孔轴向错开连通通孔，其中一个药箱内放置有溶于水时散发热量的药粉，该药箱的盖板在风扇反向旋转时能够打开该药箱上的出料孔，该药箱对应的通风孔一端位于风扇进气流方向的前方，另一个药箱内放置有溶于水时会吸收热量的颗粒；
所述风扇同轴连接有可旋转的水平轴，水平轴远离风扇一端连接有第一圆锥齿，所述水箱内设有可旋转的竖直杆，竖直杆的下端连接有叶轮，竖直杆的上端连接有第二圆锥齿，所述第一圆锥齿与第二圆锥齿啮合；
所述大棚本体还包括水泵、抽水管道和喷水管道，所述抽水管道一端伸入水箱中，抽水管道的另一端与水泵的入水口相连，所述喷水管道一端与水泵的出水口相连，喷水管道的另一端设有喷头。
基础方案的原理及有益效果为：当大棚内处于高温状态，温度传感器采集到的实时温度信息大于存储器中预设的标准温度信息，控制器控制风扇正向旋转，向大棚外吹气，即风扇将大棚内的高温气体吹向大棚外，从而促进大棚的散热。
在夜晚和凌晨时，温度传感器采集到的实时温度信息小于或等于存储器中预设的标准温度信息，控制器控制风扇反向旋转，向大棚内进气，从而完成大棚的通风透气。
在风扇的反向旋转时，风扇带动的气流穿过送料管道上的通风孔吹向出料孔，从而将出料孔中的盖板掀开，进而使得工作人员预先放置在药箱内的药粉能够从出料孔中掉落，在重力的作用下，药粉通过出料孔、送料管道进入到水箱中，从而与水箱内的水混合溶解；因此本方案中利用风扇吹出的风作为打开出料孔的动力，进而将药箱内的药粉运送到水箱内，实现了药粉的送料。
由于药粉溶解在水中时会释放热能，本方案中，利用这些热能对风扇带动的气流进行加热，将原先吹向大棚内的冷风转化为带有热能的热风，从而提高大棚的保温效果。
随着风扇正向或者反向旋转，风扇同轴连接的水平轴也在竖直平面上转动，由于第一圆锥齿和第二圆锥齿啮合，所以水平轴的转动也带动了竖直杆在水平转动，由于竖直杆的下端连接了叶轮，所以竖直杆的旋转也带动了叶轮旋转，而叶轮是伸入水箱内的，即水箱在使用前注水，水箱内的液面将叶轮淹没，所以，叶轮的旋转带动了水箱内的水进行流动，从而达到搅拌的作用；
而这个搅拌过程一方面使得水面产生波纹从而水箱内的水与空气的接触面积增大，在温度高时能够加快水分的蒸发，而水分在蒸发的时候会吸收热能，进一步为大棚降温；另一方面使得药粉溶解在水的速度变快，即药液的形成更快。
随后水泵工作时，从水箱内抽取水或者药液，向大棚内喷洒，为大棚内的植物喷灌或喷洒施药。
综上所述，本方案中通过大棚内的实时温度信息与标准温度信息作为对比，从而通过控制器控制电机驱动风扇正反转；
大棚内的实时温度低于或等于标准温度时，风扇反向旋转，利用风扇的风作为药箱内药粉运送到水箱的开关，进而完成向水箱送料的过程；同时风扇的转动也带动了水箱内叶轮的转动，对水箱进行搅拌，使得药粉能够更快的溶解在水中；因为水箱内药粉溶解在水时释放出热能，所以反向旋转的风扇还能够将携带热能的热风吹向大棚内，进一步提高大棚内的温度；并且水泵也能够抽取水箱内的药液喷洒在大棚内，进行施肥；
大棚内的实时温度大于标准温度时，风扇正向旋转，风扇的转动带动叶轮转动，搅拌水箱，使得水箱内的水蒸腾更快，随着水箱内的水分蒸发，吸取了热能，降低了大棚内的温度，并且风扇将被吸取热能的风吹向大棚内部，提高大棚降温效率；此外水泵抽取水箱内的水，通过喷头喷洒在大棚内，喷洒出的水珠被蒸发，吸取热能，进一步提高大棚降温效率。
进一步，所述大棚顶部设有太阳能电池板，所述太阳能电池板能够为第一电机、第二电机和水泵进行供电。
本方案中，利用太阳能电池板吸取大棚外的太阳能，并将太阳能转化为电能，为第一电机、第二电机和水泵供电，减少了对市场用电的需求。
进一步，所述水箱内设有水位传感器和用于告警的蜂鸣器；
水位传感器用于采集水位信息，并向控制器发送当前水位信息；
存储器还用于存储预设的标准水位信息；
控制器还用于将当前水位信息与标准水位信息进行对比，若当前水位信息小于标准水位信息，控制器控制蜂鸣器所处电路导通。
本方案中，当水箱内水位低于标准水位时，控制器就会控制蜂鸣器所处电路导通，蜂鸣器启动，从而告知附近的工作人员，该水箱内水位过低，请求加水。
进一步，所述盖板与药箱顶壁之间连接有压簧。
考虑到风扇旋转太快，风扇带动的风能够将盖板掀开后盖板无法返回，因此本方案中在风推动盖板的时候，压簧收缩，随着风越来越小，压簧能够使得盖板恢复原位，药箱停止向水箱供药。
进一步，所述水箱内设有加热电阻丝，当控制器检测到实时温度信息小于或等于标准温度信息时，控制器控制加热电阻丝所处电路导通。
本方案中，电机反向旋转时，加热电阻丝也启动，从而为水箱内的水加热，一方面提高药粉的溶解速度，另一方面，加热电阻丝产生的热空气，在风扇的工作下形成热气流，这个热气流吹向大棚内，保温效果增强。
进一步，所述棚壁上设有制冷设备，当控制器检测到实时温度信息小于或等于标准温度信息时，控制器控制制冷设备所处控制电路导通。
本方案中，在高温时段，电机正转向外吹风的同时，制冷设备也启动，提高整个大棚的降温效率。
附图说明
图1为本发明自动温控种植大棚实施例的示意图；
图2为图1中风扇处的侧面剖视图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
说明书附图中的附图标记包括：风扇3、水平轴4、竖直杆5、水箱6、叶轮7、药箱8、盖板9、送料管道10、通风孔11、压簧12。
具体实施过程如下：
如图1所示，自动温控种植大棚，包括大棚本体，大棚本体包括棚壁，大棚本体还包括设置在大棚外的第二吸水板2、设置在大棚内的第一吸水板1，棚壁上开有通孔，通孔内安装有可旋转的风扇；
所述大棚本体内设有温度传感器、存储器、控制器和用于驱动风扇旋转的电机；所述存储器用于存储预设的标准温度信息和标准水位信息，其中标准温度信息和标准水位信息都是由工作人员使用输入装置输入后存储的；所述温度传感器用于采集大棚内的实时温度信息，并将实时温度信息发送给控制器，控制器用于将实时温度信息与存储器中预设的标准温度信息进行对比，当实时温度信息大于标准温度信息时，控制器控制电机驱动风扇顺时针旋转，向大棚外吹气；当实时温度信息小于或等于标准温度信息时，控制器控制电机驱动风扇逆时针旋转，向大棚内进气；
注：在图2中，风扇正向旋转为风扇顺时针旋转，风扇反向旋转为风扇逆时针旋转。
如图2所示，棚壁在风扇3的两侧开设两个凹槽，凹槽内分别设有药箱8，药箱8的一部分伸出棚壁表面，安装在左侧凹槽内的药箱8在使用前工作人员在其内部存放有小冰块，安装在右侧凹槽内的药箱8在使用前工作人员在其内部存放有颗粒状的化肥；两个药箱8的底部均设有出料孔，药箱8设有盖板9，盖板9与药箱8顶壁之间连接有压簧12；
如图1所示，大棚本体在风扇3的右下方设有水箱6，如图2所示，出料孔与水箱6之间连通有送料管道10，送料管道10也是在凹槽内的，送料管道10的外部伸出棚壁，送料管道10的下端深入水箱内；并在水箱6的侧壁上安装水位传感器和用于告警的蜂鸣器，在水箱6的底壁安装加热电阻丝，当控制器检测到实时温度信息小于或等于标准温度信息时，控制器控制加热电阻丝所处电路导通；
其中，水位传感器用于采集水位信息，并向控制器发送当前水位信息；
控制器还用于将当前水位信息与标准水位信息进行对比，若当前水位信息小于标准水位信息，控制器控制蜂鸣器所处电路导通。
此外，左侧的送料管道10的右侧壁上开设有通风孔11，通风孔11位于凹槽中，即通风孔11位于棚壁内，棚壁内沿着该通风孔11的轴向继续向风扇3方向延伸开有A孔，A孔与通孔连通；
右侧的送料管道10的左侧壁上也同样开设有通风孔11；即通孔11也位于棚壁内，棚壁内沿着该通风孔11的轴向继续向风扇3方向延伸开有B孔，B孔与通孔连通，
其中，A孔和B孔分别是错开的，风扇将通孔分割为靠近外界空气的外端和靠近大棚内的内端，A孔与通孔的外端连通，而B孔连接于通孔的内端。
如图1所示，棚壁的右侧壁还设有L型杆和支撑板，L型杆的水平段与棚壁钉接，水平段位于通孔的右上方，L型杆的竖直段开有过轴孔，过轴孔内设有可旋转的水平轴4，水平轴4与过轴孔之间设有滚珠轴承，滚珠轴承的作用是减少水平轴4在旋转时与过轴孔之间的摩擦力，减少电机动能的浪费；水平轴4的左端与风扇3的转轴焊接，水平轴4的右端连接有第一圆锥齿；
所述支撑板的左端与棚壁钉接，支撑板水平设置，支撑板的顶壁上开设有通杆孔，通杆孔内设有可旋转的竖直杆5，竖直杆5与通杆孔之间设有滚珠轴承，此处滚珠轴承的作用是减少竖直杆5和通杆孔5之间的摩擦力，避免竖直杆5被磨损；竖直杆5的上端焊接有与第一圆锥齿啮合的第二圆锥齿，竖直杆5的下端焊接有叶轮7；
大棚本体还设有水泵、抽水管道和喷水管道，抽水管道一端伸入水箱6中，抽水管道的另一端与水泵的入水口相连，喷水管道一端与水泵的出水口相连，喷水管道的另一端设有喷头。
本方案中的自动温控种植大棚，在使用时具有以下情况：
(1)高温状态——如正午时分或盛夏
如图2所示，大棚内处于高温状态，温度传感器采集到的实时温度信息大于存储器中预设的标准温度信息，控制器控制风扇3顺时针旋转，风扇3将大棚内的高温气体吹向大棚外，从而促进大棚的散热。
在风扇3顺时针转动的时候，风扇3带动的气流穿过左侧送料管道10上倾斜的通风孔11吹向左侧药箱8的出料孔，从而将药箱中的盖板9顶开，使得盖板9上移，压簧12压缩，打开出料孔，进而使得左侧药箱8内的小冰块能够从出料孔中掉落，在重力的作用下，小冰块通过出料孔、送料管道10进入到水箱6中，从而与水箱6内的水混合溶解；因此，本方案中利用风扇3吹出的风作为打开出料孔的动力，进而将药箱8内的冰块运送到水箱6内，实现了冰块的送料。并且，风力减小后，压簧12的弹力使得盖板9逐渐恢复原位，将出料孔重新堵住。
而风扇3带动的气流吹向右侧送料管道10上的通风孔11时，由于右侧的通风孔11倾斜向右上方设置，进入右侧通风孔11的风力被削弱，削弱后的风力无法顶开右侧出料孔上的盖板9，右侧药箱内的化肥颗粒无法进入到水箱中，从而实现左侧药箱8的单独进料。
如图1所示，风扇3旋转时，风扇3同轴连接的水平轴4在竖直平面向上旋转，由于第一圆锥齿和第二圆锥齿啮合，所以水平轴4的转动也带动了竖直杆5在水平平面旋转，由于竖直杆5的下端连接了叶轮7，所以竖直杆5的旋转也带动了叶轮7旋转，而叶轮7是伸入水箱6内的，而使用前工作人员向水箱内注水保证水箱的液面将叶轮淹没，也就是说，使用时叶轮7是有部分位于水箱液面之下的，叶轮7的旋转带动了水箱6内的水进行流动，从而达到搅拌的作用，加快了进入到水箱6中的冰块在水箱6中的溶化。
而这个搅拌过程一方面使得水面产生波纹从而水箱6内的水与空气的接触面积增大，在温度高时能够加快水分的蒸发，而水分在蒸发的时候会吸收热能，进一步为大棚降温。
随后，水泵抽取水箱6内的水，通过喷头喷洒在大棚内，喷洒出的水珠被蒸发，吸取热能，进一步提高大棚降温效率。
控制器还控制了大棚内的制冷设备也启动，此处的制冷设备选用常规的空调设备，该空调设备在工作期间向大棚提供冷空气，提高整个大棚的降温效率。
(2)低温状态——如夜晚或凌晨
如图2所示，温度传感器采集到的实时温度信息小于或等于存储器中预设的标准温度信息，控制器控制风扇3逆时针旋转，即风扇3将外界空气吹向大棚内，增强大棚内的通风效果。
在风扇3逆时针旋转的时候，风扇3带动的气流穿过通孔右侧送料管道10上的通风孔11后，吹向右侧药箱8的出料孔，从而将右侧药箱8中的盖板9掀开，使得右侧的出料孔打开，进而使得药箱8内的化肥颗粒能够从出料孔中掉落，在重力的作用下，化肥颗粒通过出料孔、送料管道10进入到水箱6中，从而与水箱6内的水混合溶解，形成药液；因此本方案中利用风扇3吹出的风作为打开出料孔的动力，进而将药箱8内的化肥颗粒运送到水箱6内，实现了化肥颗粒的送料。并且，风力减小后，压簧12的弹力使得盖板9逐渐恢复原位，将出料孔重新堵住。
随着风扇3逆时针旋转，风扇3同轴连接的水平轴4也在竖直平面向下转动，由于第一圆锥齿和第二圆锥齿相啮合，所以水平轴4的转动也带动了竖直杆5向左转动，由于竖直杆5的下端连接了叶轮7，所以竖直杆5的旋转也带动了叶轮7向左旋转，而叶轮7是伸入水箱6内的，也就是说，叶轮7的旋转带动了水箱6内的水进行流动，从而达到搅拌的作用；而这个搅拌过程一方面使得化肥颗粒溶解在水的速度变快，加快药液的形成。
此外，化肥颗粒溶解在水中时，释放出热能，这些热能将风扇带动的风进行加热，将原先的冷气流加热为热气流，增强大棚的保温效果；
并且，第二电机启动的同时，加热电阻丝也启动，从而为水箱6内的水加热，一方面提高化肥颗粒的溶解速度，另一方面，加热电阻丝产生的热空气，在风扇3的工作下形成热气流，这个热气流吹向大棚内，大棚的保温效果增强。随后水泵工作时，从水箱6内抽取药液，向大棚内喷洒，为大棚内的植物喷灌或喷洒施药。
(3)蜂鸣器告警
本方案中，利用水位传感器采集水箱6中的当前水位信息，控制器判断该当前水位信息低于存储器中预制的标准水位信息时，控制器就会控制蜂鸣器所处电路导通，蜂鸣器启动，从而告知附近的工作人员，该水箱6内水位过低，请求加水。
控制器判断当前水位信息大于或等于存储器中预制的标准水位信息时，控制器控制蜂鸣器关闭，从而告知正在加水的工作人员，水箱6内水位正常，可以进行工作。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。
Claims (6)
1.自动温控种植大棚，包括大棚本体，所述大棚本体包括棚壁，其特征在于：所述棚壁上开有通孔，所述通孔内安装有可旋转的风扇；所述大棚本体内设有温度传感器、存储器、控制器和用于驱动风扇旋转的电机；所述存储器用于存储预设的标准温度信息；所述温度传感器用于采集大棚内的实时温度信息，并将实时温度信息发送给控制器，控制器用于将实时温度信息与存储器中预设的标准温度信息进行对比，当实时温度信息大于标准温度信息时，控制器控制电机驱动风扇正向旋转，向大棚外吹气；当实时温度信息小于或等于标准温度信息时，控制器控制电机驱动风扇反向旋转，向大棚内进气；
所述大棚本体在风扇的下方设有水箱，所述棚壁在风扇的两侧分别嵌有结构相同的药箱，所述药箱底部设有出料孔，所述药箱内设有可将出料孔打开的盖板，所述出料孔与水箱之间连通有送料管道，所述送料管道朝向风扇一侧开设有指向出料孔的通风孔，所述通风孔轴向错开连通通孔，其中一个药箱内放置有溶于水时散发热量的药粉，该药箱的盖板在风扇反向旋转时能够打开该药箱上的出料孔，该药箱对应的通风孔一端位于风扇进气流方向的前方，另一个药箱内放置有溶于水时会吸收热量的颗粒；
所述风扇同轴连接有可旋转的水平轴，水平轴远离风扇一端连接有第一圆锥齿，所述水箱内设有可旋转的竖直杆，竖直杆的下端连接有叶轮，竖直杆的上端连接有第二圆锥齿，所述第一圆锥齿与第二圆锥齿啮合；
所述大棚本体还包括水泵、抽水管道和喷水管道，所述抽水管道一端伸入水箱中，抽水管道的另一端与水泵的入水口相连，所述喷水管道一端与水泵的出水口相连，喷水管道的另一端设有喷头。
2.根据权利要求1所述的自动温控种植大棚，其特征在于：所述大棚顶部设有太阳能电池板，所述太阳能电池板能够为第一电机、第二电机和水泵进行供电。
3.根据权利要求1所述的自动温控种植大棚，其特征在于：所述水箱内设有水位传感器和用于告警的蜂鸣器；
水位传感器用于采集水位信息，并向控制器发送当前水位信息；
存储器还用于存储预设的标准水位信息；
控制器还用于将当前水位信息与标准水位信息进行对比，若当前水位信息小于标准水位信息，控制器控制蜂鸣器所处电路导通。
4.根据权利要求1所述的自动温控种植大棚，其特征在于：所述盖板与药箱顶壁之间连接有压簧。
5.根据权利要求1所述的自动温控种植大棚，其特征在于：所述水箱内设有加热电阻丝，当控制器检测到实时温度信息小于或等于标准温度信息时，控制器控制加热电阻丝所处电路导通。
6.根据权利要求1所述的自动温控种植大棚，其特征在于：所述棚壁上设有制冷设备，当控制器检测到实时温度信息小于或等于标准温度信息时，控制器控制制冷设备所处控制电路导通。
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