CN111527939A - 一种温室种植大棚生产要素自动调节系统 - Google Patents

一种温室种植大棚生产要素自动调节系统 Download PDF

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仲赞
韩蕾
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Abstract

本发明公开了一种温室种植大棚生产要素自动调节系统，包括大棚、栽培区以及传感器单元；供水单元，连接供水管道，提供预设温度的水源；温度调节单元，包括制冷机及地源热泵；架空管道，位于栽培区上方，管体上部设有空气阀，下部设有喷头，架空管道内部通过隔膜分隔，隔膜的上部空间连接制冷机，隔膜的下部空间连接供水单元；智能电表，检测供水单元以及温度调节单元的用电量并上报；控制主机，接收传感器单元以及智能电表上报的数据，控制供水单元以及温度调节单元。本发明通过监控用电器能耗，为合理控制启用时段提供了基础，利于电网负荷的调节和平衡，能够帮助种植户降低支出，架空管道多用途的工作方式，使温度和湿度的控制实现双向调整。

Description

一种温室种植大棚生产要素自动调节系统
技术领域
本发明涉及农业种植领域，特别涉及一种温室种植大棚生产要素自动调节系统。
背景技术
大棚由于具有保温保湿的功能，在农业种植领域得到了大量的使用。而大棚种植用户的种植过程普遍关心两个方面的信息：一是大棚内的作物生长环境，包括温度、湿度、光照强度等与作物生长息息相关的参数；二是种植成本，主要包括包括棚区用水用电情况，目前的主要生产成本集中在地源热泵、风机、遮阳罩电机等设备用电及灌溉用水等方面。
如公开号CN207427966U的实用新型公开了一种具有自动浇灌功能的大棚，包括大棚主体、控制器、第一水箱、左种植区和右浇灌水管，所述大棚主体由骨架和保温膜构成，且大棚主体内壁分别安装有温湿度传感器和控制器，所述大棚主体内部左右两侧分别设置有左种植区和右种植区，且左种植区和右种植区外部设置有左浇灌水管和右浇灌水管，所述左浇灌水管和右浇灌水管内侧安装有喷嘴，所述左浇灌水管和右浇灌水管分别与左进水管和右进水管连接，且左进水管和右进水管通过连接水管分别与第一水箱和第二水箱连接，所述第一水箱和第二水箱内部安装有水泵。
但是现有技术对于温度、湿度等条件的控制手段往往较为单一，需要单独布置多套设备，导致空间占用多，且能耗水平高，不利于种植户降低成本。
发明内容
针对现有技术对于温度、湿度等条件的控制手段较为单一的问题，本发明提供了一种温室种植大棚生产要素自动调节系统，配合电网设备实现能耗监控，帮助种植户合理分配能耗，并通过系统结构的重新设计，为实现温度和湿度的高效控制提供了基础条件，有利于降低成本，维持电网稳定。
以下是本发明的技术方案。
一种温室种植大棚生产要素自动调节系统，包括大棚、栽培区以及传感器单元，还包括：供水单元，连接供水管道，提供预设温度的水源；温度调节单元，包括制冷机及地源热泵；架空管道，位于栽培区上方，管体上部设有空气阀，下部设有喷头，架空管道内部通过隔膜分隔，隔膜的上部空间连接制冷机，隔膜的下部空间连接供水单元；智能电表，检测供水单元以及温度调节单元的用电量并上报；控制主机，接收传感器单元以及智能电表上报的数据，控制供水单元以及温度调节单元。本发明通过智能电表监测各用电器的能耗，通过控制主机进行监控，根据传感器单元提供的数据以及用电器的能耗水平，可以使个别用电器的工作时间避开用电高峰以降低成本；另外架空管道洒水完毕后，通过制冷机送风，隔膜上下存在气压差，会使得隔膜向下扩张，直至隔膜上部空间基本填满管道，该措施可以防止每次洒水前管道内存在的大量无法控温的水流；当需要制冷或除湿时可以打开空气阀泄压。
作为优选，所述传感器单元包括：温度传感器以及湿度传感器，温度传感器设置在栽培区的土壤表面，湿度传感器设置在支撑大棚的骨架上。土壤温度最能够代表栽培区的环境温度，由于栽培区直接受到架空管道的喷洒，直接在栽培区检测湿度会使得误差较大，因此放在骨架处，远离直接的水流或水滴。
作为优选，所述架空管道以中间高两端底的形式或一端高一端低的形式布置，架空管道的底部外侧设有集水渠，所述集水渠位于喷头两侧。通常大棚内温度较高，制冷机工作时，架空管道内外温差导致外壁容易凝结水珠，通过集水渠收集水珠可以降低空气的湿度。这种方式为湿度和温度的控制提供了一个反向调节机制，且由于架空设置，不会对栽培区产生剧烈影响，有充分的调节余地。
作为优选，所述架空管道包括主管道以及分管道，所述主管道沿大棚长度方向设置，分管道与主管道的水流方向呈30-60度角。分管道与主管道的水流方向呈一定范围的锐角，是在水流动能损失与管道分散范围之间取的平衡点，利于水流的传导。
作为优选，所述架空管道的外表面设有凸起或凹陷的纹路，所述纹路垂直于水平面，相邻纹路之间平滑过渡。纹路可以增加管道与空气的接触面积，利于制冷机工作时，管道表面水珠的凝结。
作为优选，所述架空管道与大棚之间通过带阻尼的弹性机构连接。当空气阀开启时，制冷机产生的气压会使管道内的空气随着空气阀排出，此时产生的作用力会使得管道小幅度振动，使得该结构产生新的效果，将凝结在管道表面的水珠抖至集水渠，最终回收。
作为优选，所述供水单元包括保温池以及热水器，热水器连接保温池，保温池中的水温保持在设定范围，保温池在需要时对架空管道供水。由于电价存在峰谷变化，电网负载也存在峰谷变化，保温池的存在，可以将水温加热的过程放到电网低负载时，帮助平衡电网负载，同时减少种植户用电成本，结合架空管道在非洒水时段会将水排尽的特点，实现在需要洒水时，能在非常短时间内洒出预设温度的温水。
本发明的实质性效果包括：通过监控用电器能耗，为合理控制启用时段提供了基础，通过架空管道多用途的工作方式以及与其他单元的配合，使得温度和湿度的控制实现双向调整，在节省建设成本的同时，为减少能耗，提高能源利用率提供了可能，另外还能够帮助种植户降低支出，也利于电网负荷的调节和平衡。
附图说明
图1是本发明实施例的大棚示意图；
图2是本发明实施例的架空管道示意图；
图中包括：1-大棚、2-架空管道、3-隔膜、4-集水渠、5-喷头、6-空气阀。
具体实施方式
下面将结合实施例，对本申请的技术方案进行描述。另外，为了更好的说明本发明，在下文中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本发明同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未做详细描述，以便于凸显本发明的主旨。
实施例：
如图1以及图2所示，是一种温室种植大棚生产要素自动调节系统，包括大棚1、栽培区以及传感器单元，还包括：供水单元，连接供水管道，提供预设温度的水源；温度调节单元，包括制冷机及地源热泵；架空管道2，位于栽培区上方，管体上部设有空气阀6，下部设有喷头5，架空管道2内部通过隔膜3分隔，隔膜3的上部空间连接制冷机，隔膜3的下部空间连接供水单元；智能电表，检测供水单元以及温度调节单元的用电量并上报；控制主机，接收传感器单元以及智能电表上报的数据，控制供水单元以及温度调节单元。本实施例通过智能电表监测各用电器的能耗，通过控制主机进行监控，根据传感器单元提供的数据以及用电器的能耗水平，可以使个别用电器的工作时间避开用电高峰以降低成本；另外架空管道2洒水完毕后，通过制冷机送风，隔膜3上下存在气压差，会使得隔膜3向下扩张，直至隔膜3上部空间基本填满管道，该措施可以防止每次洒水前管道内存在的大量无法控温的水流；当需要制冷或除湿时可以打开空气阀6泄压。
传感器单元包括：温度传感器以及湿度传感器，温度传感器设置在栽培区的土壤表面，湿度传感器设置在支撑大棚1的骨架上。土壤温度最能够代表栽培区的环境温度，由于栽培区直接受到架空管道2的喷洒，直接在栽培区检测湿度会使得误差较大，因此放在骨架处，远离直接的水流或水滴。
架空管道2以中间高两端底的形式或一端高一端低的形式布置，架空管道2的底部外侧设有集水渠4，集水渠4位于喷头5两侧。通常大棚1内温度较高，制冷机工作时，架空管道2内外温差导致外壁容易凝结水珠，通过集水渠4收集水珠可以降低空气的湿度。这种方式为湿度和温度的控制提供了一个反向调节机制，且由于架空设置，不会对栽培区产生剧烈影响，有充分的调节余地。
架空管道2包括主管道以及分管道，主管道沿大棚1长度方向设置，分管道与主管道的水流方向呈30-60度角。分管道与主管道的水流方向呈一定范围的锐角，是在水流动能损失与管道分散范围之间取的平衡点，利于水流的传导。
架空管道2的外表面设有凸起或凹陷的纹路，纹路垂直于水平面，相邻纹路之间平滑过渡。纹路可以增加管道与空气的接触面积，利于制冷机工作时，管道表面水珠的凝结。
架空管道2与大棚1之间通过带阻尼的弹性机构连接。当空气阀6开启时，制冷机产生的气压会使管道内的空气随着空气阀6排出，此时产生的作用力会使得管道小幅度振动，使得该结构产生新的效果，将凝结在管道表面的水珠抖至集水渠4，最终回收。
供水单元包括保温池以及热水器，热水器连接保温池，保温池中的水温保持在设定范围，保温池在需要时对架空管道2供水。由于电价存在峰谷变化，电网负载也存在峰谷变化，保温池的存在，可以将水温加热的过程放到电网低负载时，帮助平衡电网负载，同时减少种植户用电成本，结合架空管道2在非洒水时段会将水排尽的特点，实现在需要洒水时，能在非常短时间内洒出预设温度的温水。
本实施例通过监控用电器能耗，为合理控制启用时段提供了基础，通过架空管道2多用途的工作方式以及与其他单元的配合，使得温度和湿度的控制实现双向调整，在节省建设成本的同时，为减少能耗，提高能源利用率提供了可能，另外还能够帮助种植户降低支出，也利于电网负荷的调节和平衡。
需要说明的是，对于光感系统、遮阳帘、补光灯等的大棚常见配置，由于不涉及本申请的改进点，因此未做详细阐述。通过以上实施方式的描述，所属领域的技术人员可以了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将具体装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。
以上所描述的关于结构的实施例仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个结构，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，结构或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是一个物理单元或多个物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个不同地方。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
以上内容，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种温室种植大棚生产要素自动调节系统，包括大棚、栽培区以及传感器单元，其特征在于，还包括：
供水单元，连接供水管道，提供预设温度的水源；
温度调节单元，包括制冷机及地源热泵；
架空管道，位于栽培区上方，管体上部设有空气阀，下部设有喷头，架空管道内部通过隔膜分隔，隔膜的上部空间连接制冷机，隔膜的下部空间连接供水单元；
智能电表，检测供水单元以及温度调节单元的用电量并上报；
控制主机，接收传感器单元以及智能电表上报的数据，控制供水单元以及温度调节单元。
2.根据权利要求1所述的一种温室种植大棚生产要素自动调节系统，其特征在于，所述传感器单元包括：温度传感器以及湿度传感器，温度传感器设置在栽培区的土壤表面，湿度传感器设置在支撑大棚的骨架上。
3.根据权利要求1所述的一种温室种植大棚生产要素自动调节系统，其特征在于，所述架空管道以中间高两端底的形式或一端高一端低的形式布置，架空管道的底部外侧设有集水渠，所述集水渠位于喷头两侧。
4.根据权利要求1或2所述的一种温室种植大棚生产要素自动调节系统，其特征在于，所述架空管道包括主管道以及分管道，所述主管道沿大棚长度方向设置，分管道与主管道的水流方向呈30-60度角。
5.根据权利要求3所述的一种温室种植大棚生产要素自动调节系统，其特征在于，所述架空管道的外表面设有凸起或凹陷的纹路，所述纹路垂直于水平面，相邻纹路之间平滑过渡。
6.根据权利要求3或5所述的一种温室种植大棚生产要素自动调节系统，其特征在于，所述架空管道与大棚之间通过带阻尼的弹性机构连接。
7.根据权利要求1或2所述的一种温室种植大棚生产要素自动调节系统，其特征在于，所述供水单元包括保温池以及热水器，热水器连接保温池，保温池中的水温保持在设定范围，保温池在需要时对架空管道供水。
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Application publication date: 20200814

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