CN109062289B - 一种农业温棚环境检测与控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种节能型农业温棚环境检测与控制系统，包括远程监控服务器、温棚监控终端、数据采集单元、环境控制单元和薄膜太阳能电池，所述薄膜太阳能电池设于温棚表面，所述温棚监控终端通过网络与远程监控服务器通信，数据采集单元及环境控制单元通过网络与温棚监控终端通信，所述环境控制单元包括灌溉机构、湿度调节机构和温度调节机构，所述灌溉机构包括主水管、分布于主水管上的若干分支水管及与分支水管相连的转轮装置。本发明的优点是：设有薄面太阳能电池，节能环保；设有数据采集单元和环境控制单元，能够实时对温棚环境进行检测并调控；设有灌溉机构，能够自动定量施肥，随时给作物灌溉且能避免作物死亡。
Description
技术领域
本发明涉及温棚监控领域，尤其涉及一种农业温棚环境检测与控制系统。
背景技术
温棚多用于反季节蔬菜或花卉等种植，在种植此类作物时，对环境的要求较高，仅通过人工对温棚内环境进行调控无法实时满足作物对环境的需求，因此需要一种能够实时对温棚环境进行检测并调控的系统来监控温棚内环境，满足作物生长需求。作物生长过程中需要定期施如尿素等水溶性肥料，每次施肥需要人工操作且施肥量不易控制，为减小种植人劳动强度，需要一种能够自动定量施肥的温棚灌溉机构。此外，在夏季时阳光强度较高，容易产生土壤湿度较低无法满足植物水份需求的问题，此类情况特别容易发生在中午时，但在夏季中午时给作物灌溉会导致作物死亡，因此还需要一种能够随时给作物灌溉又能够避免作物死亡的温棚灌溉机构。
发明内容
本发明主要解决了传统温棚无法对温棚内环境进行检测及调控，需要人工施肥，无法随时给作物浇水的问题，提供了由太阳能供电，能够实时对温棚环境进行检测并调控，自动定量施肥，随时给作物灌溉且能避免作物死亡的一种农业温棚环境检测与控制系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种农业温棚环境检测与控制系统，包括远程监控服务器、温棚监控终端、数据采集单元、环境控制单元和薄膜太阳能电池，所述薄膜太阳能电池设于温棚表面，所述温棚监控终端通过网络与远程监控服务器通信，数据采集单元及环境控制单元通过网络与温棚监控终端通信，所述环境控制单元包括灌溉机构、湿度调节机构和温度调节机构，所述灌溉机构包括主水管、分布于主水管上的若干分支水管及与分支水管相连的转轮装置。
本发明中数据采集单元实时采集温棚内各类环境数据并将采集到的数据传给给温棚监控终端，温棚监控终端对比各个数据与预设的数据值，在发现检测到数据不满足要求是控制环境控制单元对温棚内环境进行调控直到温棚内环境符合要求为止，温棚监控终端还通过网络将温棚内环境信息传输给远程监控服务器，同时也能接收自远程监控服务器的调控命令，供工作人员远程获取温棚内环境信息，控制温棚内环境。
作为上述方案的一种优选方案，所述的转轮装置包括转轮、保护外壳、电机、肥料管和加热管，转轮设于保护外壳内由电机控制转轮转动，保护外壳上表面分设有进水孔和进料孔，进水孔与分支水管相连，进料孔与肥料管相连，保护外壳下表面设有出水孔，出水孔与加热管相连，加热管设于土层内，加热管末端位于作物根系附近。
作为上述方案的一种进一步的优选方案，所述的转轮底面设有一个水通孔和一个肥料通孔，水通孔上孔面设有第一挡板，第一挡板上设有第一进水孔，肥料通孔上孔面设有第二挡板，第二挡板上设有第二进水孔和第一进料孔，所述第一进水孔和第二进水孔与转轮圆心的距离相同，肥料通孔下孔面设有滤网。通过转轮转动能够使进水孔和第一进水孔或第二进水孔重合，使进料孔和第一进料孔重合，使水通孔或肥料孔与出水孔重合。肥料通孔通过第一进料孔在通孔内存满水溶性肥料，通过转轮转动使肥料通孔的第二进水孔与保护外壳的进水孔重合，水进入肥料通孔，水溶性肥料溶于水，随水一起流到作物根系附近，达到自动施肥的目的，因肥料通孔容积固定，所以每次施肥量相同，无需人为调控。
作为上述方案的一种进一步的优选方案，所述的加热管包括第一水管、第二水管、蓄水管和加热棒，加热棒设于第一水管及蓄水管内，第一水管与蓄水管一端相连，蓄水管另一端与第二水管相连，蓄水管内设有温度传感器，蓄水管与第二水管连接处设有阀门。夏天中午浇水会导致作物死亡的主要原因时土壤在浇水后温度骤然降低使得作物根部呼吸功能减弱，对水的吸收能力也随之减弱，导致植物水分吸收量无法满足蒸腾作用的水分蒸腾量，最终使作物死亡，而加热管对灌溉的水进行加热，使水温与土壤温度的差值在一定范围内，以解决在晴天中午不能对作物进行浇水的问题。
作为上述方案的进一步方案，所述的加热棒为螺旋结构，加热棒紧贴第一水管内壁。螺旋结构利于对水进行加热，加热棒紧贴第一水管内壁便于对水管进行加热，在冬天时可对土壤进行加热。
作为上述方案的一种优选方案，所述的肥料管与进料孔相连端设有出料阀门，另一端设有管帽。肥料管用于存储肥料，在肥料管中加满肥料可对作物进行多次施肥，无需频繁添加肥料，设有管帽便于肥料添加，同时能够肥料受潮。
作为上述方案的一种优选方案，所述的湿度调节机构包括水雾喷头和排风扇，所述水雾喷头的喷头向上安装。
作为上述方案的一种优选方案，所述的温度调节机构包括若干设于温棚内的加热灯、空调、伸缩遮阳幕。
作为上述方案的一种进一步的优选方案，所述的伸缩遮阳幕设于温棚内部顶端，伸缩遮阳幕朝阳面设有薄膜太阳能电池。伸缩遮阳幕能在阳光过强时进行遮阳，配合空调对温棚内温度进行紧急降温，伸缩遮阳幕上设有薄面太阳能电池最大化利用太阳能，同时消耗部分太阳光的能量。
作为上述方案的一种优选方案，所述的数据采集单元包括温度传感器、湿度传感器、土壤温湿度传感器和光照传感器。
本发明的优点是：设有薄面太阳能电池，节能环保；设有数据采集单元和环境控制单元，能够实时对温棚环境进行检测并调控；设有灌溉机构，能够自动定量施肥，随时给作物灌溉且能避免作物死亡。
附图说明
图1为本发明的一种原理框图。
图2为灌溉机构的一种结构示意图。
图3为转轮的一种结构示意图。
图4为加热管的一种结构示意图。
图5为肥料管的一种结构示意图。
1-远程监控服务器 2-温棚监控终端 3-数据采集单元 4-环境控制单元 5-薄面太阳能电池 6-主水管 7-分支水管 8-转轮 9-保护外壳 10-电机 11-肥料管 12-加热管13-进水孔 14-进料孔15-出水孔 16-水通孔 17-肥料通孔 18-第一挡板 19-第一进水孔20-第二挡板 21-第二进水孔 22-第一进料孔 23-滤网 24-第一水管 25-第二水管 26-蓄水管 27-加热棒 28-水温传感器 29-阀门 30-出料阀门 31-管帽。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的说明。
实施例：
本实施例一种农业温棚环境检测与控制系统，如图1所示，包括远程监控服务器1、温棚监控终端2、数据采集单元3、环境控制单元4和薄膜太阳能电池5，所述薄膜太阳能电池设于温棚表面，所述温棚监控终端通过网络与远程监控服务器通信，数据采集单元及环境控制单元通过网络与温棚监控终端通信，所述环境控制单元包括灌溉机构、湿度调节机构和温度调节机构。
如图2、3所示，所述灌溉机构包括主水管6、分布于主水管上的若干分支水管7及与分支水管相连的转轮装置。转轮装置包括转轮8、保护外壳9、电机10、肥料管11和加热管12，转轮设于保护外壳内由电机控制转轮转动，保护外壳上表面设有进水孔13和进料孔14，进水孔与分支水管相连，进料孔与肥料管相连，保护外壳下表面设有出水孔15，出水孔与加热管相连，加热管设于土层内，加热管末端位于作物根系附近。转轮底面设有一个水通孔16和一个肥料通孔17，水通孔上孔面设有第一挡板18，第一挡板上设有第一进水孔19，肥料通孔上孔面设有第二挡板20，第二挡板上设有第二进水孔21和第一进料孔22，所述第一进水孔和第二进水孔与转轮圆心的距离相同，肥料通孔下孔面设有滤网23。第一、第二进水孔远离转轮圆心，第一进料孔靠近转轮圆心，通过转轮转动，可使第一、第二进水孔与进水孔重合，第一进料孔与进料孔重合，如此设计能够保证肥料无法进入水通孔，而水能够进入肥料通孔，滤网起阻挡作用，防止肥料直接进入加热管。在作物需要施肥时，工作人员通过远程监控服务器控制转轮转动使第二进水孔与进水孔重合，然后控制主水管向个分支水管输水，水进入肥料通孔，肥料溶于水随着水流到作物根系附近，达到施肥目的，施肥结束后，转轮再次转动，使第一进料孔与进料孔重合，肥料管中肥料进入到肥料通孔供下次施肥使用。
如图4所示，加热管12包括第一水管24、第二水管25、蓄水管26和加热棒27，加热棒设于第一水管及蓄水管内，第一水管与蓄水管一端相连，蓄水管另一端与第二水管相连，蓄水管内设有水温传感器28，蓄水管与第二水管连接处设有阀门29。加热棒27为螺旋结构，加热棒紧贴第一水管24内壁。在灌溉机构灌溉时，温棚监控终端首先检测土壤温度，然后控制主水管向各个分支水管输水，水通过第一水通孔、第一水管进入到蓄水管，此时阀门闭合，水无法流出，水温传感器检测水温并将水温信息传输给温棚监控终端，温棚监控终端比较水温和土壤温度，若土壤温度远远高于水温则给加热棒通电，两种水温差距缩小到一定程度后，温棚监控终端控制阀门打开，给作物灌溉。当冬天温度过低，作物存有冻死的隐患时除控制温度调节机构调节温度外，还可以利用加热管提升土壤温度。具体操作时，可在加热管中无水的情况下直接给加热棒供电，由于加热棒与第一水管紧贴，且第一水管设于土中，加热棒散发的热量通过第一水管传递到土壤中，达到给土壤加热的作用；在加热时也可以向加热管中输水，利用加热棒给水加热，但始终关闭阀门，利用水比热高的特性持续给土壤加热。
如图5所示，所述的肥料管11与进料孔14相连端设有出料阀门30，另一端设有管帽31。在跟换肥料管内肥料时，先关闭处理阀门，防止在移除肥料管时管内肥料散落，肥料更换完成且肥料管安装完成后打开出料阀门，时肥料能够在重力作用下自动进入肥料通孔，在添加肥料时，打开管帽，向管内加入肥料。
湿度调节机构包括水雾喷头和排风扇，所述水雾喷头喷头向上安装。通过水雾喷头增加温棚内湿度，也可利用水雾喷头对温棚内进行降温，排风扇用于排出温棚内水汽。水雾喷头、排风扇均有温棚监控终端控制。
温度调节机构包括若干设于温棚内的加热灯、空调、伸缩遮阳幕。所述的伸缩遮阳幕设于温棚内部顶端，伸缩遮阳幕朝阳面设有薄膜太阳能电池。加热灯、空调、伸缩遮阳幕均有温棚监控终端控制，伸缩遮阳幕能在阳光过强时进行遮阳，配合空调对温棚内温度进行紧急降温，伸缩遮阳幕上设有薄面太阳能电池最大化利用太阳能，同时消耗部分太阳光的能量。加热灯还能夜间使用，以增加作物产量。
数据采集单元包括温度传感器、湿度传感器、土壤温湿度传感器和光照传感器，上述传感器均能与温棚监控终端通信。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (8)
1.一种农业温棚环境检测与控制系统，其特征是: 包括远程监控服务器（1）、温棚监控终端（2）、数据采集单元（3）、环境控制单元（4）和薄膜太阳能电池（5），所述薄膜太阳能电池设于温棚表面，所述温棚监控终端通过网络与远程监控服务器通信，数据采集单元及环境控制单元通过网络与温棚监控终端通信，所述环境控制单元包括灌溉机构、湿度调节机构和温度调节机构，所述灌溉机构包括主水管（6）、分布于主水管上的若干分支水管（7）及与分支水管相连的转轮装置，所述的转轮装置包括转轮（8）、保护外壳（9）、电机（10）、肥料管（11）和加热管（12），所述的转轮底面设有一个水通孔（16）和一个肥料通孔（17），水通孔上孔面设有第一挡板（18），第一挡板上设有第一进水孔（19），肥料通孔上孔面设有第二挡板（20），第二挡板上设有第二进水孔（21）和第一进料孔（22），所述第一进水孔和第二进水孔与转轮圆心的距离相同，肥料通孔下孔面设有滤网（23），所述的加热管（12）包括第一水管（24）、第二水管（25）、蓄水管（26）和加热棒（27），加热棒设于第一水管及蓄水管内，第一水管与蓄水管一端相连，蓄水管另一端与第二水管相连，蓄水管内设有水温传感器（28），蓄水管与第二水管连接处设有阀门（29）。
2.根据权利要求1所述的农业温棚环境检测与控制系统，其特征是：转轮设于保护外壳内由电机控制转轮转动，保护外壳上表面设有进水孔（13）和进料孔（14），进水孔与分支水管相连，进料孔与肥料管相连，保护外壳下表面设有出水孔（15），出水孔与加热管相连，加热管设于土层内，加热管末端位于作物根系附近。
3.根据权利要求1所述的农业温棚环境检测与控制系统，其特征是：所述的加热棒（27）为螺旋结构，加热棒紧贴第一水管（24）内壁。
4.根据权利要求2所述的农业温棚环境检测与控制系统，其特征是：所述的肥料管（11）与进料孔（14）相连端设有出料阀门（30），另一端设有管帽（31）。
5.根据权利要求1所述的农业温棚环境检测与控制系统，其特征是：所述的湿度调节机构包括水雾喷头和排风扇，所述水雾喷头喷头向上安装。
6.根据权利要求1所述的农业温棚环境检测与控制系统，其特征是：所述的温度调节机构包括若干设于温棚内的加热灯、空调、伸缩遮阳幕。
7.根据权利要求6所述的农业温棚环境检测与控制系统，其特征是：所述的伸缩遮阳幕设于温棚内部顶端，伸缩遮阳幕朝阳面设有薄膜太阳能电池。
8.根据权利要求1所述的农业温棚环境检测与控制系统，其特征是：所述的数据采集单元包括温度传感器、湿度传感器、土壤温湿度传感器和光照传感器。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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