CN110622742A - 一种全自动温室大棚卷帘机及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及农业工程技术领域，提供了一种全自动温室大棚卷帘机及控制方法，卷帘机包括卷帘轴，还包括驱动组件与信息采集组件；卷帘轴沿温室大棚的长度方向水平设置，且可滚动的架设在温室大棚的棚顶外侧面；驱动组件与卷帘轴相连，驱动组件与信息采集组件信号连接，驱动组件根据信息采集组件检测的当前环境信息以及卷帘轴的当前状态信息驱动卷帘轴滚动，以使绕设在卷帘轴上的卷帘收起或展开。本发明提供的一种全自动温室大棚卷帘机，通过设置信息采集组件实时获取外部的环境信息以及卷帘轴的当前状态信息，为驱动组件控制卷帘轴的滚动提供依据，提高了自动化程度，实现了自停止功能，降低了操作人员的工作压力，减少了卷帘机卷翻大棚的事故发生。

Description

一种全自动温室大棚卷帘机及控制方法

技术领域

本发明涉及农业工程技术领域，特别是涉及一种全自动温室大棚卷帘机及控制方法。

背景技术

近年来，大棚种植越来越被政府和农民所重视，尤其在我国北方地区温室大棚面积逐年增加，但我国北方地区冬春季昼夜温差较大，为保证作物存活提高产量，需在夜间对温室大棚采取保温措施，一般采用在温室大棚上面铺设具有保温性能的帘子。

卷帘机是用于驱动日光温室外保温材料展开和收拢的设备，是日光温室大棚生产重要的农业机械，铺帘、卷帘是比较繁重、费时的作业，卷帘机可以实现温室保温被的机械化运作。现在主流卷帘机种类包括自走式大棚卷帘机、背拉式大棚卷帘机等，且根据卷轴有无轨道，又可分为轨道式和无轨式两种。其中，将动力和支撑装置放在温室前屋面的移动式卷帘机，称为前置卷轴上推式卷帘机，适用于棚面较长的日光温室大棚；将动力和支撑装置放在温室一端的移动式卷帘机，称为侧置卷轴上推式卷帘机。

但是，这些主流的卷帘机大多需要人工手动操作控制卷帘的升降，自动化程度较低，无法实现自停止功能，而卷帘机卷动一次全程的时间都很长，这无疑会增大操作人员的工作压力，甚至操作人员稍微分神，不能及时停止卷帘机时，就很有可能导致卷帘机卷翻大棚的事故发生。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明提供一种全自动温室大棚卷帘机及控制方法，以解决现有技术中的卷帘机需要人工手动操作控制卷帘的升降，自动化程度较低，无法实现自停止功能的技术问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种全自动温室大棚卷帘机，包括卷帘轴，还包括驱动组件与信息采集组件；卷帘轴沿温室大棚的长度方向水平设置，且可滚动的架设在温室大棚的棚顶外侧面；驱动组件与卷帘轴相连，驱动组件与信息采集组件信号连接，驱动组件根据信息采集组件检测的当前环境信息以及卷帘轴的当前状态信息驱动卷帘轴滚动，以使绕设在卷帘轴上的卷帘收起或展开。

其中，该全自动温室大棚卷帘机还包括双轨导轨与支撑板；双轨导轨沿温室大棚的宽度方向自下而上布置在棚顶外侧面，支撑板可滑动的卡设在双轨导轨上；驱动组件的固定端与支撑板相连，驱动组件的输出端与卷帘轴相连；信息采集组件安装在支撑板的顶面。

其中，双轨导轨由若干节子导轨拼接而成。

其中，信息采集组件包括倾角传感器与光辐射强度传感器；倾角传感器安装在支撑板的顶面，用于获取当前支撑板的倾角值；光辐射强度传感器安装在支撑板的顶面，用于获取当前外部环境的光辐射强度值。

其中，驱动组件包括电机与减速器；电机的底座通过连接杆与支撑板铰接，电机的输出轴与减速器的输入轴相连，减速器的输出轴与卷帘轴相连；电机与信息采集组件信号连接。

其中，卷帘轴分为左半段与右半段；减速器为双输出轴结构，减速器位于左半段与右半段之间，减速器的其中一个输出轴与左半段的一端相连，减速器的另一个输出轴与右半段的一端相连。

其中，该全自动温室大棚卷帘机还包括信号处理器；信号处理器内设数据传输模块与比对模块，数据传输模块与信息采集组件、驱动组件以及比对模块均信号连接，信息采集组件采集的信息通过数据传输模块发送至比对模块，比对模块将比对结果信息通过数据传输模块发送至驱动组件。

其中，该全自动温室大棚卷帘机还包括远程控制设备；远程控制设备与传输模块信号连接，用于获取全自动温室大棚卷帘机的当前状态信息，以及用于输入调节全自动温室大棚卷帘机的当前状态的指令。

一种基于上述全自动温室大棚卷帘机的控制方法，包括：S10，采集当前环境信息以及卷帘轴的当前状态信息；S20，根据采集到的当前环境信息以及卷帘轴的当前状态信息控制驱动组件调节卷帘轴滚动，以使绕设在卷帘轴上的卷帘收起或展开。

其中，S20具体包括：当前环境信息为光辐射强度值，卷帘轴的当前状态信息为支撑板的倾角值；数据传输模块将获取的光辐射强度值以及支撑板的倾角值发送至比对模块，与比对模块内存储的目标光辐射强度值、支撑板的起点倾角值以及支撑板的终点倾角值进行对比；若当前光辐射强度值小于目标光辐射强度值且支撑板的倾角值大于支撑板的终点倾角值，则控制卷帘轴上行，将卷帘收起，直至支撑板的倾角值等于支撑板的终点倾角值时，卷帘轴停止上行；若当前光辐射强度值大于目标光辐射强度值且支撑板的倾角值小于支撑板的起点倾角值，则控制卷帘轴下行，将卷帘展开，直至支撑板的倾角值等于支撑板的起点倾角值时，卷帘轴停止下行。

(三)有益效果

本发明提供的一种全自动温室大棚卷帘机，通过设置信息采集组件实时获取外部的环境信息以及卷帘轴的当前状态信息，为驱动组件控制卷帘轴的滚动提供依据，提高了自动化程度，实现了自停止功能，降低了操作人员的工作压力，减少了卷帘机卷翻大棚的事故发生。

附图说明

图1为本发明提供的全自动温室大棚卷帘机的一个实施例的整体结构示意图：

图2为本发明提供的全自动温室大棚卷帘机的一个实施例的控制原理图：

图3为本发明提供的全自动温室大棚卷帘机的一个实施例中支撑板的倾角示意图；

图4为本发明提供的全自动温室大棚卷帘机的一个实施例的运行流程图；

图中，1-支撑板的起点倾角值；2-支撑板的终点倾角值；3-卷帘轴；4-支撑板；5-双轨导轨；6-电机；7-减速器；8-连接杆；9-信息采集组件；10-棚顶外侧面。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本发明实施例提供了一种全自动温室大棚卷帘机，包括卷帘轴3，还包括驱动组件与信息采集组件9；卷帘轴3沿温室大棚的长度方向水平设置，且可滚动的架设在温室大棚的棚顶外侧面10；驱动组件与卷帘轴3相连，驱动组件与信息采集组件9信号连接，驱动组件根据信息采集组件9检测的当前环境信息以及卷帘轴3的当前状态信息驱动卷帘轴3滚动，以使绕设在卷帘轴3上的卷帘收起或展开。

具体地，例如，卷帘轴3可以为一根长轴，驱动组件设置在卷帘轴3的一端，为卷帘轴3的滚动提供动力，卷帘轴3也可以为两根短轴，驱动组件设置在中间，同步驱动两根卷帘轴3滚动；例如，当卷帘轴3为两根短轴时，卷帘轴3远离驱动组件的一端可以架设在棚顶外侧面10，通过温室大棚的前后墙体支撑，卷帘绕设在卷帘轴3上，随着卷帘轴3的滚动而收起或者展开；信息采集组件9主要负责采集当前的环境信息，例如温度、湿度、光辐射强度等等，以及负责采集卷帘轴3的当前状态信息，例如位置、高度、倾角等等；驱动组件可以根据上述信息来驱动卷帘轴3向上滚动或者向下滚动，从而实现自动调节卷帘的收起或展开以及卷帘轴3的停止。

本发明提供的一种全自动温室大棚卷帘机，通过设置信息采集组件9实时获取外部的环境信息以及卷帘轴3的当前状态信息，为驱动组件控制卷帘轴3的滚动提供依据，提高了自动化程度，实现了自停止功能，降低了操作人员的工作压力，减少了卷帘机卷翻大棚的事故发生。

进一步地，该全自动温室大棚卷帘机还包括双轨导轨5与支撑板4；双轨导轨5沿温室大棚的宽度方向自下而上布置在棚顶外侧面10，支撑板4可滑动的卡设在双轨导轨5上；驱动组件的固定端与支撑板4相连，驱动组件的输出端与卷帘轴3相连；信息采集组件9安装在支撑板4的顶面。

具体地，例如，为了便于行进以及方便测量卷帘轴3的当前状态信息，可以设置双轨导轨5以及支撑板4；例如，可以在支撑板4的底面间隔安装两个滑轮，两个滑轮的间隔与双轨导轨5的间隔相等，两个滑轮均可滑动的卡设在双轨导轨5上，既可以带动支撑板4沿双轨导轨5移动，又可以防止支撑板4脱离双轨导轨5；例如，该双轨导轨5可以是拼接式的结构，由固定长度、固定弯曲程度的短导轨拼接而成，这样可以应用于不同型号的大棚，提高了适用范围，例如，拼接完成的双轨导轨5可以安装在温室大棚的正中间位置；例如，驱动组件可以位于支撑板4与卷帘轴3之间的区域；例如，驱动组件可以包括电机6与减速器7，其中电机6的底座可以通过连接杆8与支撑板4的前侧面铰接，电机6的输出轴可以通过联轴器与减速器7的输入轴相连，减速器7的输出轴与卷帘轴3可以通过联轴器相连；例如，当卷帘轴3由左半段与右半段两根短轴组成时，减速器7可以为双输出轴结构，分别通过联轴器与卷帘轴3相连；当卷帘收起时，卷帘轴3的直径逐渐增大，电机6与减速器7的位置被抬高，由于电机6与支撑板4铰接，因此并不会改变支撑板4的位置；例如，信息采集组件9可以直接焊接或者借助螺钉固定在支撑板4的顶面，信息采集组件9可以为倾角传感器与光辐射强度传感器，倾角传感器安装在支撑板4的顶面，用于获取当前支撑板4的倾角值；光辐射强度传感器安装在支撑板4的顶面，用于获取当前外部环境的光辐射强度值。

进一步地，双轨导轨5由若干节子导轨拼接而成。

进一步地，信息采集组件9包括倾角传感器与光辐射强度传感器；倾角传感器安装在支撑板4的顶面，用于获取当前支撑板4的倾角值；光辐射强度传感器安装在支撑板4的顶面，用于获取当前外部环境的光辐射强度值。

进一步地，驱动组件包括电机6与减速器7；电机6的底座通过连接杆8与支撑板4铰接，电机6的输出轴与减速器7的输入轴相连，减速器7的输出轴与卷帘轴3相连；电机6与信息采集组件9信号连接。

进一步地，卷帘轴3分为左半段与右半段；减速器7为双输出轴结构，减速器7位于左半段与右半段之间，减速器7的其中一个输出轴与左半段的一端相连，减速器7的另一个输出轴与右半段的一端相连。

如图2与图3所示，进一步地，该全自动温室大棚卷帘机还包括信号处理器；信号处理器内设数据传输模块与比对模块，数据传输模块与信息采集组件9、驱动组件以及比对模块均信号连接，信息采集组件9采集的信息通过数据传输模块发送至比对模块，比对模块将比对结果信息通过数据传输模块发送至驱动组件。

具体地，例如，为了方便接收、处理以及发送信息，可以设置信号处理器，信号处理器的内部集成数据传输模块，其中，该数据传输模块可以分为数据接收子模块与数据发送子模块，数据接收子模块与信息采集组件9信号连接，用于接收倾角传感器以及光辐射传感器采集的数据信息，数据发送子模块可以将数据接收子模块接收到的数据信息发送至比对模块；其中，比对模块可以分为判断子模块与存储子模块，存储子模块内事先存储有初始的数据信息，例如，支撑板的起点倾角值1、支撑板的终点倾角值2以及目标光辐射强度值等等，判断子模块可以调用存储子模块内的数据信息，判断子模块将来自数据发送子模块的数据信息与调用的数据信息进行对比，得出比对结果信息，再通过数据发送子模块发送至电机6，以此来调节卷帘的收起或者展开以及卷帘轴3的停止。

进一步地，该全自动温室大棚卷帘机还包括远程控制设备；远程控制设备与传输模块信号连接，用于获取全自动温室大棚卷帘机的当前状态信息，以及用于输入调节全自动温室大棚卷帘机的当前状态的指令。

具体地，例如，远程控制设备可以包括安装有可控制卷帘机程序的手机、平板电脑以及PC等设备。例如，远程控制设备可以与数据接收子模块信号连接，通过网络实现两者的通信，从而可以获取倾角传感器检测到的当前支撑板4的倾角值以及光辐射强度传感器检测到的当前外部环境的光辐射强度值，并且可以通过数据接收子模块输入指令，最终实现对卷帘机远程控制。

一种基于上述全自动温室大棚卷帘机的控制方法，包括：S10，采集当前环境信息以及卷帘轴3的当前状态信息；S20，根据采集到的当前环境信息以及卷帘轴3的当前状态信息控制驱动组件调节卷帘轴3滚动，以使绕设在卷帘轴3上的卷帘收起或展开。

进一步地，S20具体包括：当前环境信息为光辐射强度值，卷帘轴3的当前状态信息为支撑板4的倾角值；数据传输模块将获取的光辐射强度值以及支撑板4的倾角值发送至比对模块，与比对模块内存储的目标光辐射强度值、支撑板的起点倾角值1以及支撑板的终点倾角值2进行对比；若当前光辐射强度值小于目标光辐射强度值且支撑板4的倾角值大于支撑板的终点倾角值2，则控制卷帘轴3上行，将卷帘收起，直至支撑板4的倾角值等于支撑板的终点倾角值2时，卷帘轴3停止上行；若当前光辐射强度值大于目标光辐射强度值且支撑板4的倾角值小于支撑板的起点倾角值1，则控制卷帘轴3下行，将卷帘展开，直至支撑板4的倾角值等于支撑板的起点倾角值1时，卷帘轴3停止下行。

如图4所示，对整个全自动温室大棚卷帘机的安装以及运行进行详细介绍：

1、产品安装。根据温室大棚的棚体的弧度及高度，选择相应的固定长度、固定弯曲程度的短导轨拼接组装贴合棚体高度的双轨导轨5，然后将支撑板4安装在双轨导轨5上，并依次安装电机6、减速器7、卷帘轴3等设备，同时将电源与电机6接通。

2、初设阈值。连接远程控制设备，然后通过远程控制设备首次运行卷帘机，并设定卷帘机的起点和终点位置，完成支撑板的起点倾角值1与支撑板的终点倾角值2阈值设定；通过远程控制设备，设定目标光辐射强度值的范围作为开启或关闭卷帘机所需的光辐射强度的初始阈值。通过初次手动设定，完成阈值的初始化操作。

3、卷帘机自动化运行流程。

(1)卷帘机自动上行。傍晚时分，当光辐射传感器检测到当下光辐射强度小于目标光辐射强度值的最小值时，信号处理器会读取倾角传感器此时的参数，判断卷帘机所处的位置，当倾角传感器所反馈的当前倾角值大于程序设定的支撑板的终点倾角值2时，信号处理器会对电机6下发指令，根据弱点控制强电的形式，完成对电机6的控制，使电机6实现正转，从而通过减速器7带动卷帘机整体上行。在运行过程中，倾角传感器会不断的传递当前支撑板4的倾角值给信号处理器，当前支撑板4的倾角值等于程序设定的支撑板的终点倾角值2时，信号处理器给电机6发出制动指令，电机6停止工作，减速器7停下自锁。

(2)卷帘机自动下行。早上天亮时，当光辐射传感器检测到当下光辐射强度大于目标光辐射强度值的最大值时，信号处理器会读取倾角传感器此时的参数，判断卷帘机所处的位置，当倾角传感器所反馈的当前倾角值小于程序设定的支撑板的起点倾角值1时，信号处理器会对电机6下发指令，根据弱点控制强电的形式，完成对电机6的控制，使电机6实现反转，从而通过减速器7带动卷帘机整体下行。在运行过程中，倾角传感器会不断的传递当前支撑板4的倾角值给信号处理器，当前支撑板4的倾角值等于程序设定的支撑板的起点倾角值1时，信号处理器给电机6发出制动指令，电机6停止工作，减速器7停下自锁。

4、卷帘机远程手动控制运行流程。

(1)远程控制卷帘机上行。当用户通过远程控制程序下发卷帘机上行的指令时，远程控制设备会通过网络，将用户指令下发给信号处理器，信息处理器会读取倾角传感器此时的参数，通过当前支撑板4的倾角值判断卷帘机所处的位置，当倾角传感器所反馈的当前倾角值大于程序设定的支撑板的终点倾角值2时，信号处理器会对电机6下发指令，根据弱点控制强电的形式，完成对电机6的控制，使电机6实现正转，从而通过减速器7带动卷帘机整体上行。在运行过程中，倾角传感器会不断的传递当前支撑板4的倾角值给信号处理器，当前支撑板4的倾角值等于程序设定的支撑板的终点倾角值2时，信号处理器给电机6发出制动指令，电机6停止工作，减速器7停下自锁。当指令完成时，信号处理器会将卷帘机当前状态的信号反馈给远程控制程序，远程控制设备即可获取当前卷帘机的状态及位置等。

(2)远程控制卷帘机下行。逻辑与控制上行类似，指令相反即可，在此不再赘述。

由以上实施例可以看出本发明提供的全自动温室大棚卷帘机及控制方法具备以下有益效果：

1，智能启停，降低劳动强度，节约人力成本，避免了人为失误带来的操作事故，增强了安全性；；

2，可拼接轨道适用于不同尺寸的大棚，标准化程度高、安装部署方便，完全贴合棚体，增强了抗风性；

3，可以依据光辐射强度进行操作，缩短了卷帘机操作时间，延长了温室大棚采光时间；

4，有利于延长草帘、棉被等保温卷帘的使用寿命，降低成本。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种全自动温室大棚卷帘机，包括卷帘轴，其特征在于，还包括驱动组件与信息采集组件；

所述卷帘轴沿温室大棚的长度方向水平设置，且可滚动的架设在温室大棚的棚顶外侧面；

所述驱动组件与所述卷帘轴相连，所述驱动组件与所述信息采集组件信号连接，所述驱动组件根据所述信息采集组件检测的当前环境信息以及所述卷帘轴的当前状态信息驱动所述卷帘轴滚动，以使绕设在所述卷帘轴上的卷帘收起或展开。

2.根据权利要求1所述的全自动温室大棚卷帘机，其特征在于，还包括双轨导轨与支撑板；

所述双轨导轨沿温室大棚的宽度方向自下而上布置在所述棚顶外侧面，所述支撑板可滑动的卡设在所述双轨导轨上；

所述驱动组件的固定端与所述支撑板相连，所述驱动组件的输出端与所述卷帘轴相连；

所述信息采集组件安装在所述支撑板的顶面。

3.根据权利要求2所述的全自动温室大棚卷帘机，其特征在于，所述双轨导轨由若干节子导轨拼接而成。

4.根据权利要求2所述的全自动温室大棚卷帘机，其特征在于，所述信息采集组件包括倾角传感器与光辐射强度传感器；

所述倾角传感器安装在所述支撑板的顶面，用于获取当前所述支撑板的倾角值；

所述光辐射强度传感器安装在所述支撑板的顶面，用于获取当前外部环境的光辐射强度值。

5.根据权利要求2所述的全自动温室大棚卷帘机，其特征在于，所述驱动组件包括电机与减速器；

所述电机的底座通过连接杆与所述支撑板铰接，所述电机的输出轴与所述减速器的输入轴相连，所述减速器的输出轴与所述卷帘轴相连；

所述电机与所述信息采集组件信号连接。

6.根据权利要求5所述的全自动温室大棚卷帘机，其特征在于，所述卷帘轴分为左半段与右半段；

所述减速器为双输出轴结构，所述减速器位于所述左半段与所述右半段之间，所述减速器的其中一个输出轴与所述左半段的一端相连，所述减速器的另一个输出轴与所述右半段的一端相连。

7.根据权利要求1所述的全自动温室大棚卷帘机，其特征在于，还包括信号处理器；

所述信号处理器内设数据传输模块与比对模块，所述数据传输模块与所述信息采集组件、所述驱动组件以及所述比对模块均信号连接，所述信息采集组件采集的信息通过所述数据传输模块发送至所述比对模块，所述比对模块将比对结果信息通过所述数据传输模块发送至所述驱动组件。

8.根据权利要求7所述的全自动温室大棚卷帘机，其特征在于，还包括远程控制设备；

所述远程控制设备与所述传输模块信号连接，用于获取全自动温室大棚卷帘机的当前状态信息，以及用于输入调节全自动温室大棚卷帘机的当前状态的指令。

9.一种基于权利要求1-8任一项所述的全自动温室大棚卷帘机的控制方法，其特征在于，包括：

S10，采集当前环境信息以及卷帘轴的当前状态信息；

S20，根据采集到的所述当前环境信息以及所述卷帘轴的当前状态信息控制驱动组件调节所述卷帘轴滚动，以使绕设在所述卷帘轴上的卷帘收起或展开。

10.权利要求9所述的全自动温室大棚卷帘机的控制方法，其特征在于，S20具体包括：

所述当前环境信息为光辐射强度值，所述卷帘轴的当前状态信息为支撑板的倾角值；

数据传输模块将获取的所述光辐射强度值以及所述支撑板的倾角值发送至比对模块，与比对模块内存储的目标光辐射强度值、支撑板的起点倾角值以及支撑板的终点倾角值进行对比；

若当前光辐射强度值小于目标光辐射强度值且支撑板的倾角值大于支撑板的终点倾角值，则控制卷帘轴上行，将卷帘收起，直至支撑板的倾角值等于支撑板的终点倾角值时，卷帘轴停止上行；

若当前光辐射强度值大于目标光辐射强度值且支撑板的倾角值小于支撑板的起点倾角值，则控制卷帘轴下行，将卷帘展开，直至支撑板的倾角值等于支撑板的起点倾角值时，卷帘轴停止下行。