CN110825142A

CN110825142A - 基于单片机的智能温室大棚控制系统

Info

Publication number: CN110825142A
Application number: CN201911186590.0A
Authority: CN
Inventors: 赵润林; 赵洋; 杨战武
Original assignee: Yuncheng University
Current assignee: Yuncheng University
Priority date: 2019-11-28
Filing date: 2019-11-28
Publication date: 2020-02-21

Abstract

本发明公开了基于单片机的智能温室大棚控制系统，包括采集单元、处理单元、控制单元，采集单元内含温湿度传感器、光照度传感器、含水率传感器，处理单元内含LED屏、CPU，操作单元内含通风电机、加热器、湿连水泵；大棚内地面设有底板，底板顶面设有两组对称的支撑组件，两组支撑组件顶面上共同固接有与底板平行放置的顶板，顶板顶面设有一对横向背对放置的电机，且每个电机外端均连接有传动组件，传动组件通过导辊带动遮阳布在大棚外侧面卷动。本发明提高了劳动生产率,实现智能化控制。

Description

基于单片机的智能温室大棚控制系统

技术领域

本发明涉及单片机控制技术领域，尤其涉及基于单片机的智能温室大棚控制系统。

背景技术

目前,我国农村使用的简易日光温室绝大部分采用手动控制,生产效率低下 ,单位产品的生产成本偏高；随着温室产业的发展 ,温室作物趋向于多样化 ,对温室的控制要求也随之提高；手动控制因其控制精度低已开始不能满足温室生产的需求。为此，我们提出了基于单片机的智能温室大棚控制系统。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的基于单片机的智能温室大棚控制系统。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

基于单片机的智能温室大棚控制系统，包括采集单元、处理单元、操作单元，所述采集单元内含温湿度传感器、光照度传感器、含水率传感器，温湿度传感器安装在大棚内的支撑柱上，光照度传感器安装在大棚内的支撑杆，含水率传感器安装在大棚内的土壤里；所述处理单元内含LED屏、CPU，LED屏、CPU均安装在大棚专用监控室内；所述操作单元内含通风电机、加热器、湿连水泵，通风电机安装在大棚内的通风口处，加热器安装在大棚斜板内侧，湿连水泵并排安装在大棚内土壤里；

所述温湿度传感器信号输出端、光照度传感器信号输出端、含水率传感器信号输出端分别通过单片机与CPU信号输入端电性连接，所述CPU信号输出通过单片机分别与通风电机输入端、加热器输入端、湿连水泵输入端电性连接，且CPU的输出端与LED屏电性连接；

所述大棚内地面设有底板，所述底板顶面设有两组对称的支撑组件，两组支撑组件顶面上共同固接有与底板平行放置的顶板，所述顶板顶面设有一对横向背对放置的电机，且每个电机外端均连接有传动组件，所述传动组件通过导辊带动遮阳布在大棚外侧面卷动。

优选地，所述支撑组件包括底座、支撑柱、加强座、第一螺栓、斜板、三角杆，所述底板顶面设有一对底座，所述底座顶面设有支撑柱，所述顶板底面设有一对加强座，所述加强座通过第一螺栓与对应的支撑柱顶部锁紧，所述底板纵向外端设有斜板，所述斜板顶端与顶板固接，所述底板顶面上位于斜板下方位置设有三角杆，所述三角杆一侧设有通风电机。

优选地，所述传动组件包括联轴器、主动轴、主动轮、第一轴承、从动轴、从动轮、传动带、第二从动轮，所述顶板顶面设有一对电机座，每座所述电机座均设有电机，所述电机输出端上电机轴外端设有联轴器，所述联轴器外端设有主动轴，所述主动轴上套设有主动轮；

所述顶板外侧端面位于联轴器下方横向凹陷有第一轴承槽，所述第一轴承槽内安装有第一轴承，所述第一轴承内安装有从动轴，所述从动轴中部套设有从动轮，所述主动轮与从动轮上套设有传动带，所述从动轴外端套设有第二从动轮。

优选地，两块所述斜板设有遮阳布，所述遮阳布底端横向与导辊的辊体固接，所述导辊两端均固接有拉动带，每条所述拉动带均套设有在第二从动轮上；

其中，所述辊体两端面均横向凹陷有T形槽，所述辊体两端面位于T形槽外侧均凹陷有第二轴承槽，所述T形槽均设有导辊，所述导辊为T形导辊，所述第二轴承槽内均设有第二轴承，所述导辊均卡设在对应的第二轴承内，所述辊体两端面均卡设有固定环，所述固定环均卡设在对应的导辊上。

优选地，所述T形槽内凹陷有第一滚珠槽，所述导辊上凹陷有对应的第二滚珠槽，所述第一滚珠槽与对应的第二滚珠槽内均设有滚珠，所述辊体底面两侧均竖直设有内陷的第二螺栓槽，所述第二螺栓槽顶面设有T形油槽，所述T形油槽顶面两端分别连接第二轴承槽、T形槽，所述第二螺栓槽内设有第二螺栓。

优选地，所述CPU的输出端与电机电性连接，所述通风电机、加热器、湿连水泵、电机均通过电源线外接有电源。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、通过顶板顶面的电机带动遮阳布卷动，减轻了工人的劳动强度，增加了工作效率，能够实现自动化控制；

2、在设计过程中考虑到农生产的特点，每个系统的各部分接口都作了模块化设计，并增加备用接口和功能，便于大棚生产重建和生产场地的变化，也增加了系统的通用性,扩大了适用范围；

综上所述，本发明充分考虑用户的经济承受能力,减少温室设计中的各种成本,通过传感器进行智能化控制，提高了劳动生产率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明总体结构示意图；

图2为本发明大棚结构主视示意图；

图3为本发明大棚结构左视示意图；

图4为本发明图2中A处放大示意图；

图5为本发明导辊结构示意图；

图6为本发明图5中B处放大示意图；

图7为本发明集散控制系统图

图中序号：底板1、底座11、支撑柱12、加强座13、三角杆15、斜板16、第一螺栓17、电机2、电机座21、电机轴22、联轴器23、主动轴24、主动轮25、第一轴承26、从动轴27、从动轮28、传动带29、第二从动轮210、导辊3、遮阳布31、拉动带32、辊体33、固定环34、第二轴承35、滚珠36、第二螺栓37、T形油槽38、通风电机4。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例：参见图1-7，基于单片机的智能温室大棚控制系统，包括采集单元、处理单元、操作单元，所述采集单元内含温湿度传感器、光照度传感器、含水率传感器，温湿度传感器安装在大棚内的支撑柱12上，光照度传感器安装在大棚内的支撑杆15，含水率传感器安装在大棚内的土壤里；所述处理单元内含LED屏、CPU，LED屏、CPU均安装在大棚专用监控室内；所述操作单元内含通风电机4、加热器、湿连水泵，通风电机4安装在大棚内的通风口出，加热器安装在大棚斜板16内侧，湿连水泵并排安装在大棚内土壤里；当温度检测较低时，可通过控制加热器对大棚内进行温度加热；

所述CPU信号输入端接口为8路模拟量和8路数字量输入接口，所述CPU信号输出端接口为16路开光量输出接口；且所述CPU上设有RS-232通讯接口、RS-485通讯接口和键盘接口；

温度传感器型号为KSG；湿度传感器型号为HIH3610；光照传感器型号为QY-150A；土壤水分传感器采用电阻式土壤湿度传感器；所述通风电机4采用型号为Hl3-2A-SWF-I混流风机通风机；所述加热器型号为RG-50加热器；湿连水泵为高压水雾湿连水泵；采集单元将采集信息传输至处理单元内，处理单元内分别设定温湿度阈值、光照度阈值以及含水率阈值，并根据接收的采集信息与阈值进行比较判断，并根据判断信息控制操作单元内的各器件进行作业；

在本发明中，在大棚内地面设有底板1，所述底板1顶面设有两组对称的支撑组件，两组支撑组件顶面上共同固接有与底板1平行放置的顶板14，所述顶板14顶面设有一对横向背对放置的电机2，且每个电机2外端均连接有传动组件，所述传动组件通过导辊3带动遮阳布31在大棚外侧面卷动。

在本发明中，所述支撑组件包括底座11、支撑柱12、加强座13、第一螺栓17、斜板16、三角杆15，所述底板1顶面设有一对底座11，所述底座11顶面设有支撑柱12，所述顶板14底面设有一对加强座13，所述加强座13通过第一螺栓17与对应的支撑柱12顶部锁紧，所述底板1纵向外端设有斜板16，所述斜板16顶端与顶板14固接，所述底板1顶面上位于斜板16下方位置设有三角杆15，所述三角杆15一侧设有通风电机4。

在本发明中，所述传动组件包括联轴器23、主动轴24、主动轮25、第一轴承26、从动轴27、从动轮28、传动带29、第二从动轮210，所述顶板14顶面设有一对电机座21，每座所述电机座21均设有电机2，所述电机2输出端上电机轴22外端设有联轴器23，所述联轴器23外端设有主动轴24，所述主动轴24上套设有主动轮25；

所述顶板14外侧端面位于联轴器23下方横向凹陷有第一轴承槽，所述第一轴承槽内安装有第一轴承26，所述第一轴承26内安装有从动轴27，所述从动轴27中部套设有从动轮28，所述主动轮25与从动轮28上套设有传动带29，所述从动轴27外端套设有第二从动轮210。

在本发明中，两块所述斜板16设有遮阳布31，所述遮阳布31底端横向与导辊3的辊体33固接，所述导辊3两端均固接有拉动带32，每条所述拉动带32均套设有在第二从动轮210上；

其中，所述辊体33两端面均横向凹陷有T形槽，所述辊体33两端面位于T形槽外侧均凹陷有第二轴承槽，所述T形槽均设有导辊3，所述导辊3为T形导辊，所述第二轴承槽内均设有第二轴承35，所述导辊3均卡设在对应的第二轴承35内，所述辊体33两端面均卡设有固定环34，所述固定环34均卡设在对应的导辊3上。

在本发明中，所述T形槽内凹陷有第一滚珠槽，所述导辊3上凹陷有对应的第二滚珠槽，所述第一滚珠槽与对应的第二滚珠槽内均设有滚珠36，所述辊体33底面两侧均竖直设有内陷的第二螺栓槽，所述第二螺栓槽顶面设有T形油槽38，所述T形油槽38顶面两端分别连接第二轴承槽、T形槽，所述第二螺栓槽内设有第二螺栓37。

在本发明中，所述CPU的输出端与电机电性连接，所述通风电机4、加热器、湿连水泵、电机2均通过电源线外接有电源。

在使用本发明时，本发明采用模块化设计，硬件结构采集单元、处理单元、控制单元组成，温湿度传感器、光照度传感器、含水率传感器，温湿度传感器将物理参量转换为电压并完成信号的调理，再送人模数转换器ADC0809 ,由下位单片机AT89S51读取，单片机将数据通过485总线送给上位机CPU，上位机CPU设有LED屏显示功能，根据预先设置的参数决定要采取的措施，并将信息传给下位机，由下位机控制通风电机4、电机2和湿连水泵，当温度超出阈值时，控制通风电机4为大棚内通风降温；当湿度低于阈值时，处理单元控制湿连水泵运行，增加土壤和大棚内的空气湿度；参见图7，对于多栋温室大棚，可通过有线传输至处理单元；对于单栋温室大棚控制系统，设置了独立的控制和显示等功能，并设置了RS-232和RS-485通讯接口，便于和上位机CPU通信，实现集散控制系统；另外，每个系统的各部分接口都作了模块化设计，并增加备用接口和功能，便于大棚生产重建和生产场地的变化，增加了系统的通用性，扩大了适用范围。

根据光照强度信息与设定阈值的比较判断，当光照强度大于设定阈值时，处理单元可控制电机对遮阳帘进行放置，具体的，在使用时，第一步，通过控制单元控制电机2的电源开关，同时控制电机2的正反转；第二步，电机2带动电机轴22转动，从而带动联轴器23另一侧的主动轴24转动，主动轴24上的主动轮25通过传动带29带动从动轴27上的从动轮28转动，从动轮28带动从动轴27及从动轴27上的第二从动轮210转动；第三步，第二从动轮210通过转动带动拉动带32的收缩，从而带动导辊3转动，导辊3向上移动带动辊体33滚动，辊体33带动遮阳布31缠绕卷起，从而达到给大棚增加光照；第四步，在不需要增强光照或者夜间时，电机2反转，从而反向重复第二步骤，拉动带32处于松弛的状态，此时，遮阳布31由于本身自重因素，带动辊体33向下滚动，导辊3不受拉动带32的拉力，从而展开遮阳布，达到遮蔽大棚的目的。

本发明通过顶板顶面的电机带动遮阳布卷动，减轻了工人的劳动强度，增加了工作效率，能够实现自动化控制；每个系统的各部分接口都作了模块化设计，并增加备用接口和功能，便于大棚生产重建和生产场地的变化，也增加了系统的通用性，扩大了适用范围；本发明减少温室设计中的成本,通过传感器进行智能化控制，提高了劳动生产率。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.基于单片机的智能温室大棚控制系统，包括采集单元、处理单元、操作单元，其特征在于：所述采集单元内含温湿度传感器、光照度传感器、含水率传感器，温湿度传感器安装在大棚内的支撑柱（12）上，光照度传感器安装在大棚内的支撑杆（15），含水率传感器安装在大棚内的土壤里；所述处理单元内含LED屏、CPU，LED屏、CPU均安装在大棚专用监控室内；所述操作单元内含通风电机（4）、加热器、湿连水泵，通风电机（4）安装在大棚内的通风口处，加热器安装在大棚斜板（16）内侧，湿连水泵并排安装在大棚内土壤里；

所述大棚内地面设有底板（1），所述底板（1）顶面设有两组对称的支撑组件，两组支撑组件顶面上共同固接有与底板（1）平行放置的顶板（14），所述顶板（14）顶面设有一对横向背对放置的电机（2），且每个电机（2）外端均连接有传动组件，所述传动组件通过导辊（3）带动遮阳布（31）在大棚外侧面卷动。

2.根据权利要求1所述的基于单片机的智能温室大棚控制系统，其特征在于：所述支撑组件包括底座（11）、支撑柱（12）、加强座（13）、第一螺栓（17）、斜板（16）、三角杆（15），所述底板（1）顶面设有一对底座（11），所述底座（11）顶面设有支撑柱（12），所述顶板（14）底面设有一对加强座（13），所述加强座（13）通过第一螺栓（17）与对应的支撑柱（12）顶部锁紧，所述底板（1）纵向外端设有斜板（16），所述斜板（16）顶端与顶板（14）固接，所述底板（1）顶面上位于斜板（16）下方位置设有三角杆（15），所述三角杆（15）一侧设有通风电机（4）。

3.根据权利要求1所述的基于单片机的智能温室大棚控制系统，其特征在于：所述传动组件包括联轴器（23）、主动轴（24）、主动轮（25）、第一轴承（26）、从动轴（27）、从动轮（28）、传动带（29）、第二从动轮（210），所述顶板（14）顶面设有一对电机座（21），每座所述电机座（21）均设有电机（2），所述电机（2）输出端上电机轴（22）外端设有联轴器（23），所述联轴器（23）外端设有主动轴（24），所述主动轴（24）上套设有主动轮（25）；

所述顶板（14）外侧端面位于联轴器（23）下方横向凹陷有第一轴承槽，所述第一轴承槽内安装有第一轴承（26），所述第一轴承（26）内安装有从动轴（27），所述从动轴（27）中部套设有从动轮（28），所述主动轮（25）与从动轮（28）上套设有传动带（29），所述从动轴（27）外端套设有第二从动轮（210）。

4.根据权利要求3所述的基于单片机的智能温室大棚控制系统，其特征在于：两块所述斜板（16）设有遮阳布（31），所述遮阳布（31）底端横向与导辊（3）的辊体（33）固接，所述导辊（3）两端均固接有拉动带（32），每条所述拉动带（32）均套设有在第二从动轮（210）上；

其中，所述辊体（33）两端面均横向凹陷有T形槽，所述辊体（33）两端面位于T形槽外侧均凹陷有第二轴承槽，所述T形槽均设有导辊（3），所述导辊（3）为T形导辊，所述第二轴承槽内均设有第二轴承（35），所述导辊（3）均卡设在对应的第二轴承（35）内，所述辊体（33）两端面均卡设有固定环（34），所述固定环（34）均卡设在对应的导辊（3）上。

5.根据权利要求4所述的基于单片机的智能温室大棚控制系统，其特征在于：所述T形槽内凹陷有第一滚珠槽，所述导辊（3）上凹陷有对应的第二滚珠槽，所述第一滚珠槽与对应的第二滚珠槽内均设有滚珠（36），所述辊体（33）底面两侧均竖直设有内陷的第二螺栓槽，所述第二螺栓槽顶面设有T形油槽（38），所述T形油槽（38）顶面两端分别连接第二轴承槽、T形槽，所述第二螺栓槽内设有第二螺栓（37）。

6.根据权利要求1所述的基于单片机的智能温室大棚控制系统，其特征在于：所述CPU的输出端与电机（2）电性连接，所述通风电机（4）、加热器、湿连水泵、电机（2）均通过电源线外接有电源。