CN110794904A - 大棚温湿度控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及温湿度控制技术领域，具体公开了大棚温湿度控制装置，包括用于采集温度数据和湿度数据的湿度采集模块，大棚的每一区域均对应有一温湿度采集模块；还包括：控制模块，用于从每一温湿度采集模块获取温度数据和湿度数据，分别判断对应区域的温度数据和湿度数据是否满足作物的温度需求和湿度需求；其中，如果温度数据不满足作物的温度需求，控制模块还用于向对应区域的热风控制阀发送温度控制指令；如果湿度数据不满足作物的湿度需求，控制模块还用于向对应区域的雾化控制阀发送湿度控制指令。采用本发明的技术方案能够对大棚内的各区域进行单独的调整。

Description

大棚温湿度控制装置

技术领域

本发明涉及温湿度控制技术领域，特别涉及大棚温湿度控制装置。

背景技术

作物智能化育苗具有规模大、节工节本、效益好等优势，能对引进、试验、示范、推广优新品种以及提高育成率等方面提供重要保证，还能节约土地资源，保证幼苗质量，具有巨大的发展前景。

作物生长发育适合的温度通常在20-30℃之间，湿度通常在40％-80％之间。大棚为作物的生长创造了一个封闭的独立环境，在这个独立空间内，不仅二氧化碳扩散和流失的速率变慢，具有一定的保温效果；而且通过对这个独立环境的温度和湿度进行调节，创造适宜作物生长的培育环境，可以有效提高作物产量，一年四季都能产出新鲜蔬菜。

传统的大棚管理技术中，通常会在大棚内烧炭从而提高大棚温度，通过人工洒水提高空气湿度。这种方式比较原始，不仅投入的时间成本较高，而且温湿度的调节能力有限。

为此，公开号为CN104793670A的中国专利公开了一种温室大棚中温湿度控制系统，系统分为保温部分、加热部分和室内温湿度控制部分；保温部分采用两层支撑保温薄膜的支架，匹配两套卷帘机系统；加热部分由风力发电机和贮水池组成。上述方案中，温室大棚建设时建造两层保温薄膜结构，匹配两套卷帘机，这样温室大棚可以覆盖两层保温被等，冬季保温性能好，同时保温被收放自如，不影响白天温室大棚的采光性。

但是该方案只能在整体上对整个大棚的温度进行调节；调节不够精细化，由于大棚内空间大，容易导致各区域的温湿度不一致的情况，此时就需要对各个区域进行单独的调整。

为此，需要一种根据能对大棚内各区域进行单独调整的温湿度控制装置。

发明内容

本发明提供了大棚温湿度控制装置，能够对大棚内的各区域进行单独的调整。

为了解决上述技术问题，本申请提供如下技术方案：

大棚温湿度控制装置，包括用于采集温度数据和湿度数据的湿度采集模块，大棚的每一区域均对应有一温湿度采集模块；还包括：控制模块，用于从每一温湿度采集模块获取温度数据和湿度数据，分别判断对应区域的温度数据和湿度数据是否满足作物的温度需求和湿度需求；温度调节模块，包括用于输送热风的热风喷嘴和控制热风喷嘴开闭的热风控制阀；其中大棚的每一区域均对应有一热风喷嘴；湿度调节模块，包括雾化喷嘴和控制雾化喷嘴开闭的雾化控制阀；其中大棚的每一区域均对应有一雾化喷嘴；其中，如果温度数据不满足作物的温度需求，控制模块还用于向对应区域的热风控制阀发送温度控制指令；如果湿度数据不满足作物的湿度需求，控制模块还用于向对应区域的雾化控制阀发送湿度控制指令。

基础方案原理及有益效果如下：

本方案中，需要进行温度调节时，例如某一区域需要调高温度，控制模块控制对应区域的热风控制阀开启，热风通过热风控制阀后由热风喷嘴喷出，起到了对该区域进行加热的效果。需要进行湿度调节时，原理相同。故，通过本发明，能达到对大棚内的各区域的温度和湿度单独调整的目的。

进一步，所述温度调节模块还包括热风机、主输风管和若干副输风管；热风机包括出风口，主输风管的一端与出风口固定连接，主输风管的另一端分别与每一副输风管的一端固定连接；热风控制阀包括进气端和出气端；热风控制阀的进气端与副输风管的另一端固定连接，热风控制阀的出气端与热风喷嘴固定连接；

湿度调节模块还包括水泵，主输水管和若干副输水管；水泵包括出水口，主输水管的一端与出水口固定连接，主输水管的另一端分别与每一副输水管的一端固定连接；雾化控制阀包括进水端和出水端；雾化控制阀的进水端与副输水管的另一端固定连接，雾化控制阀的出水端与雾化喷嘴固定连接。

通过设置热风机便于制造热风以调节温度。通过水泵，便于将水输送至雾化喷嘴处。

进一步，还包括连接模块；连接模块包括连接管和止逆阀；止逆阀包括进口端和出口端；连接管的一端与副输风管固定连接，连接管的另一端与止逆阀的进口端固定连接，止逆阀的出口端与副输水管固定连接。

由于副输水管内的水在快速流动，使副输水管内的压力相对较小，使得空气通过止逆阀进入副输水管内。空气注入副输水管内后，使副输水管内空气变多，增加雾化的效果。通过混入空气，达到更好的雾化效果，如果通入的空气不是热风，那么，水在雾化过程中吸热，还能起到为大棚散热的作用。

进一步，所述连接模块还包括空气增压泵，空气增压泵包括入气端和排气端；空气增压泵的入气端与副输水管固定连接，空气增压泵的排气端与连接管的一端固定连接。

通过设置空气增压泵，有助于将副输风管内的空气压入副输水管内。

进一步，所述热风喷嘴的高度高于雾化喷嘴的高度。

如果雾化喷嘴的高度高于热风喷嘴，雾化喷嘴喷出的水汽会直接附着在热风喷嘴上，长期下去容易加速热风喷嘴的生锈老化，而热风喷嘴的高度高于雾化喷嘴的高度，能减少热风喷嘴上水汽的附着，降低热风喷嘴的老化速度。

进一步，所述雾化控制阀和热风控制阀均采用电磁阀。

通过电磁阀能有效进行开闭的控制。

进一步，所述雾化喷嘴包括漏斗状的进水端和出水端；进水端和出水端之间连通。

通过将雾化喷嘴设置成文丘里管的结构，能加快水喷出的速度，提高雾化的效果。

进一步，还包括图像采集模块，大棚的每一区域均对应有一图像采集模块，图像采集模块用于采集作物的图像；控制模块还用于获取作物的图像；控制模块还用于识别作物的图像并判断作物种类；控制模块中预存有作物种类与温湿度需求数据；控制模块基于作物种类、作物种类与温湿度需求数据计算当前温度需求和湿度需求。

通过采集作物的图像，再对作物的图像进行识别，就能对作物的种类进行判断。在得知作物种类之后，就能根据作物种类与温湿度需求数据计算当前温度需求和湿度需求。与现有技术相比，不必再根据作物种类手动设定温湿度的范围，智能化程度高，减少了工作人员的工作量。

进一步，所述控制模块采用卷积神经网络模型识别作物的图像。

通过卷积神经网络模型进行识别，识别的准确率高。

进一步，所述控制模块识别作物种类后，控制模块还基于作物的图像判断作物的当前生长周期，控制模块中预存有作物生长周期与温湿度需求数据；控制模块基于当前生长周期、作物生长周期与温湿度需求数据计算当前温度需求和湿度需求。

由于作物在生长过程中，形态会出现变化，本方案通过作物的图像能计算作物的当前生长周期，再基于当前生长周期、作物生长周期与温湿度需求数据就能计算出当前温度需求和湿度需求。能使当前温度需求和湿度需求与作物的生长周期相适应。提高了大棚温湿度调节的智能化程度，同时提高了大棚生产效率。

附图说明

图1为大棚温湿度控制装置实施例一大棚的纵剖图；

图2为大棚温湿度控制装置实施例二雾化喷嘴的纵剖图；

图3为大棚温湿度控制装置实施例三连接模块的正视图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的标记包括：热风机1、主输风管2、副输风管3、热风喷嘴4、水泵5、主输水管6、副输水管7、雾化喷嘴8、进水端9、出水端10、环形槽11、环形凸起12、过滤网13、空气增压泵14、连接管15、止逆阀16。

实施例一

本实施例的大棚温湿度控制装置，包括温湿度采集模块、控制模块、温度调节模块和湿度调节模块。

温湿度采集模块用于采集温度数据和湿度数据；大棚的每一区域均对应有一温湿度采集模块；本实施例中，温湿度采集模块采用温湿度传感器。具体的，采用DHT11数字温湿度传感器。

如图1所示，温度调节模块包括热风机1，主输风管2、若干副输风管3、热风喷嘴4和热风控制阀。热风机1安装在大棚的地面上，可以是安装在大棚的外部，也可是安装在大棚的内部。副输风管3固定在大棚的顶部，具体的，副输风管3通过螺栓与大棚的顶部固定连接。主输风管2用于连接热风机1与副输风管3。热风机1包括出风口，主输风管2的一端与出风口法兰连接，每一副输风管3的一端均与通过三通头与主输风管2连接。热风控制阀包括进气端和出气端；热风控制阀的进气端与副输风管3的另一端螺纹连接，热风控制阀的出气端与热风喷嘴4螺纹连接。热风喷嘴4用于输送热风；热风控制阀用于控制热风喷嘴4开闭的；本实施例中，大棚的每一区域均对应有一热风喷嘴4。本实施例中，热风机1还包括通风模式，也就是不对空气进行加热。

湿度调节模块包括水泵5、主输水管6、若干副输水管7、雾化喷嘴8和雾化控制阀。水泵5同样安装在大棚的地面上。副输水管7固定在大棚的顶部，具体的，副输水管7通过螺栓与大棚的顶部固定连接。水泵5包括出水口，主输水管6的一端与出水口法兰连接，每一副输水管7的一端均与通过三通头与主输水管6连接。雾化控制阀包括进水端9和出水端10；雾化控制阀的进水端9与副输水管7的另一端螺纹连接，雾化控制阀的出水端10与雾化喷嘴8螺纹连接。雾化控制阀用于控制雾化喷嘴8的开闭，本实施例中，大棚的每一区域均对应有一雾化喷嘴8；

副输风管3的高度高于副输水管7的高度；热风喷嘴4的高度高于雾化喷嘴8的高度。

还包括图像采集模块，本实施例中，图像采集模块采用摄像头，大棚的每一区域均对应有一摄像头。图像采集模块用于采集作物的图像。

控制模板包括处理单元、存储单元和驱动单元；存储单元中预存有作物种类与温湿度需求数据、作物叶片面积与生长周期数据。

处理单元用于获取每一区域的温度数据、湿度数据和作物的图像。处理单元对每一区域的温度数据、湿度数据和作物的图像进行单独的处理，由于处理的过程相同，本实施例中仅以某一单独的区域为例进行说明。

处理单元还用于对作物的图像进行预处理，在预处理之后，处理单元采用卷积神经网络模型识别作物的图像并判断作物种类。预处理包括归一化、明亮度调整或降噪，本实施例中，预处理包括归一化、明亮度调整和降噪。本实施中，需要先对卷积神经网络模型进行训练，训练时，预先采集作物图像，将作物图像中相同种类的作物进行分类并标记，得到作物训练数据库；将作物训练数据库中的作物图像输入至卷积神经网络模型，对卷积神经网络进行训练得到具有识别能力的卷积神经网络模型。

处理单元识别作物种类后，处理单元还基于作物的图像计算作物的当前生长周期。具体的，计算时，处理单元根据作物的图像识别作物的当前叶片面积；处理单元还用于根据当前叶片面积和作物叶片面积与生长周期数据计算作物的当前生长周期。

识别作物的当前叶片面积属于现有技术，本实施例中提供一种现有的识别方式，在其他实施例中，也可以采用另外的识别方式。识别时，处理单元将作物图像分割为若干等份，形成网格，每一等份(即每一网格)中的作物数量相等，最好是，每一网格中包含一株作物，该作物位于网格中心。处理单元计算作物的叶片在每一等份的面积占比。计算时，作物图像根据预设灰度阈值转化为灰度图像；处理单元识别出灰度图像中叶片的像素点；每一等份中叶片的像素点占所述等份的总像素点的比例为面积占比。通过面积占比即可基于每一等份的面积计算得到叶片面积。

处理单元还用于根据当前生长周期、作物生长周期与温湿度需求数据计算当前温度需求和湿度需求。处理单元还用于判断温度数据是否满足温度需求，如果不满足，处理单元用于向驱动单元发送温度控制指令；本实施例中，温度控制指令包括开启或关闭热风控制阀。驱动单元用于控制对应的热风控制阀开启或关闭。

处理单元还用于判断湿度数据是否满足湿度需求，如果不满足，处理单元用于向驱动单元发送湿度控制指令；本实施例中，湿度控制指令包括开启或关闭雾化控制阀。驱动单元用于控制对应的雾化控制阀开启或关闭。本实施例中，热风控制阀和雾化控制阀均采用电磁阀；处理单元采用PLC控制器，驱动单元采用继电器。

实施例二

本实施例和实施例一的区别在于，本实施例中雾化喷嘴8包括漏斗状的进水端9和出水端10；进水端9和出水端10之间连通。具体的，如图2所示，当雾化喷嘴8竖直放置时，进水端9呈正放的漏斗状，出水端10呈倒置的漏斗状，进水端9外壁一体成型有外螺纹；出水端10的外壁开设有环形槽11。当需要在雾化喷嘴8上安装环形罩时，可以将环形罩嵌入环形槽11内，实现固定。

进水端9的内壁还一体成型有环形凸起12；进水端9内还水平放置有圆形过滤网13，过滤网13与进水端9的内壁间隙配合，环形凸起12对过滤网13起限位作用。

本实施例中，通过将雾化喷嘴8设置成文丘里管的结构，能加快水喷出的速度，提高雾化的效果。设置过滤网13能有效过滤水中的杂质，避免雾化喷嘴8内部堵塞。

实施例三

本实施例和实施例一的区别在于，本实施例中还包括连接模块。

如图3所示，连接模块包括空气增压泵14、连接管15和止逆阀16；空气增压泵14包括入气端和排气端；止逆阀16包括进口端和出口端；空气增压泵14的入气端与副输风管3法兰连接，具体的，副输风管3上法兰连接有三通管，空气增压泵14的入气端与三通管的其中一端法兰连接。

空气增压泵14的排气端与连接管15的一端法兰连接，连接管15的另一端与止逆阀16的进口端法兰连接，止逆阀16的出口端与副输水管7固定连接；具体的连接方式与空气增压泵14的入气端和副输风管3的连接方式相同，这里不再赘述。止逆阀16用于防止副输水管7内的水进入连接管15内。空气增压泵14与驱动单元电连接。

当需要为副输水管7内通入空气时，处理单元还用于向驱动单元发送加气指令；驱动单元控制空气增压泵14通电；空气增压泵14启动，将副输风管3内的空气加压后送入连接管15，空气经连接管15和止逆阀16进入副输水管7内。

通过将空气注入副输水管7内，使副输水管7内空气变多，增加雾化的效果。由于副输水管7内的水在快速流动，使副输水管7内的压力相对较小，便于空气通过止逆阀16进入副输水管7内。通过混入空气，达到更好的雾化效果，如果通入的空气不是热风，那么，水在雾化过程中吸热，还能起到为大棚散热的作用。

以上的仅是本发明的实施例，该发明不限于此实施案例涉及的领域，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 (10)

1.大棚温湿度控制装置，包括用于采集温度数据和湿度数据的湿度采集模块，其特征在于，大棚的每一区域均对应有一温湿度采集模块；还包括：控制模块，用于从每一温湿度采集模块获取温度数据和湿度数据，分别判断对应区域的温度数据和湿度数据是否满足作物的温度需求和湿度需求；温度调节模块，包括用于输送热风的热风喷嘴和控制热风喷嘴开闭的热风控制阀；其中大棚的每一区域均对应有一热风喷嘴；湿度调节模块，包括雾化喷嘴和控制雾化喷嘴开闭的雾化控制阀；其中大棚的每一区域均对应有一雾化喷嘴；其中，如果温度数据不满足作物的温度需求，控制模块还用于向对应区域的热风控制阀发送温度控制指令；如果湿度数据不满足作物的湿度需求，控制模块还用于向对应区域的雾化控制阀发送湿度控制指令。

2.根据权利要求1所述的大棚温湿度控制装置，其特征在于：所述温度调节模块还包括热风机、主输风管和若干副输风管；热风机包括出风口，主输风管的一端与出风口固定连接，主输风管的另一端分别与每一副输风管的一端固定连接；热风控制阀包括进气端和出气端；热风控制阀的进气端与副输风管的另一端固定连接，热风控制阀的出气端与热风喷嘴固定连接；

湿度调节模块还包括水泵，主输水管和若干副输水管；水泵包括出水口，主输水管的一端与出水口固定连接，主输水管的另一端分别与每一副输水管的一端固定连接；雾化控制阀包括进水端和出水端；雾化控制阀的进水端与副输水管的另一端固定连接，雾化控制阀的出水端与雾化喷嘴固定连接。

3.根据权利要求2所述的大棚温湿度控制装置，其特征在于：还包括连接模块；连接模块包括连接管和止逆阀；止逆阀包括进口端和出口端；连接管的一端与副输风管固定连接，连接管的另一端与止逆阀的进口端固定连接，止逆阀的出口端与副输水管固定连接。

4.根据权利要求3所述的大棚温湿度控制装置，其特征在于：所述连接模块还包括空气增压泵，空气增压泵包括入气端和排气端；空气增压泵的入气端与副输水管固定连接，空气增压泵的排气端与连接管的一端固定连接。

5.根据权利要求4所述的大棚温湿度控制装置，其特征在于：所述热风喷嘴的高度高于雾化喷嘴的高度。

6.根据权利要求5所述的大棚温湿度控制装置，其特征在于：所述雾化控制阀和热风控制阀均采用电磁阀。

7.根据权利要求6所述的大棚温湿度控制装置，其特征在于：所述雾化喷嘴包括漏斗状的进水端和出水端；进水端和出水端之间连通。

8.根据权利要求7所述的大棚温湿度控制装置，其特征在于：还包括图像采集模块，大棚的每一区域均对应有一图像采集模块，图像采集模块用于采集作物的图像；控制模块还用于获取作物的图像；控制模块还用于识别作物的图像并判断作物种类；控制模块中预存有作物种类与温湿度需求数据；控制模块基于作物种类、作物种类与温湿度需求数据计算当前温度需求和湿度需求。

9.根据权利要求8所述的大棚温湿度控制装置，其特征在于：所述控制模块采用卷积神经网络模型识别作物的图像。

10.根据权利要求9所述的大棚温湿度控制装置，其特征在于：所述控制模块识别作物种类后，控制模块还基于作物的图像判断作物的当前生长周期，控制模块中预存有作物生长周期与温湿度需求数据；控制模块基于当前生长周期、作物生长周期与温湿度需求数据计算当前温度需求和湿度需求。

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