CN112262687A - 一种用于智能控制日光温室大棚的控制系统 - Google Patents

一种用于智能控制日光温室大棚的控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于智能控制日光温室大棚的控制系统，包括：现场设备，还包括：环境检测设备、第一控制设备和第二控制设备，所述环境检测设备用于检测大棚内的温度值和湿度值；所述第一控制设备与所述环境检测设备和所述现场设备通信连接，所述第二控制设备与所述第一控制设备通信连接。本发明的控制系统用于控制大棚棉被控制电机、电动卷膜器和水泵，相比于现有技术，具有更高的智能化。

Description

一种用于智能控制日光温室大棚的控制系统
技术领域
本发明涉及大棚控制技术领域，尤其涉及一种用于智能控制日光温室大棚的控制系统。
背景技术
大棚用于种植农作物，目前大棚通常设置有大棚棉被控制电机、电动卷膜器和水泵，大棚棉被控制电机用于带动大棚棉被的开关，用于给大棚保温，电动卷膜器用于控制风口的开度，用于控制大棚内的温度，水泵用于对农作物进行灌溉，用于控制大棚内的湿度。目前，大棚棉被控制电机、电动卷膜器和水泵三者的控制是通过熟练的老农手动完成的，智能化程度较低。
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，而提出的一种用于智能控制日光温室大棚的控制系统，用于控制大棚棉被控制电机、电动卷膜器和水泵。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种用于智能控制日光温室大棚的控制系统，包括：
现场设备，所述现场设备包括：大棚棉被控制电机、电动卷膜器和水泵；
所述控制系统还包括：
环境检测设备，所述环境检测设备包括温度传感器器和湿度传感，所述温度传感器用于检测大棚内的温度值，所述湿度传感器用于检测大棚内的湿度值；
第一控制设备，所述第一控制设备与所述环境检测设备和所述现场设备通信连接，所述第一控制设备获取所述环境检测设备检测得到的大棚内的温度值和湿度值，所述第一控制设备控制所述大棚棉被控制电机、所述电动卷膜器和所述水泵；
第二控制设备，所述第二控制设备与所述第一控制设备通信连接，二者进行数据的交互，所述第二控制设备通过所述第一控制设备获取大棚内的温度值和湿度值，所述第二控制设备向所述第一控制设备发送控制指令，所述第一控制设备根据所述控制指令控制所述大棚棉被控制电机、所述电动卷膜器和所述水泵；
所述控制指令包括实时控制指令、定时控制指令、定温湿度控制指令和自动控制指令中的一种或多种。
进一步，所述控制系统还包括：
第一限位器，所述第一控制设备与所述第一限位器通信连接，所述第一限位器用于对大棚棉被进行限位，当大棚棉被触碰到第一限位器时，所述第一控制设备控制所述大棚棉被控制电机关闭；
第二限位器，所述第一控制设备与所述第二限位器通信连接，所述第二限位器用于对风口进行限位，当风口触碰到第二限位器时，所述第一控制设备控制所述电动卷膜器关闭。
进一步，所述环境检测设备还包括：
雨量传感器，所述雨量传感器用于检测环境雨量值，所述第一控制设备与所述雨量传感器通信连接，第一控制设备获取所述环境雨量值，预设第一阈值，当所述环境雨量值大于所述第一阈值时，所述第一控制设备控制所述大棚棉被控制电机带动棉被开启，所述第一控制设备控制所述电动卷膜器带动风口关闭
进一步，
所述第一控制设备包括：无线通信模块和通信接口；
所述第二控制设备包括：手机、遥控器和触控屏，所述手机和所述遥控器通过无线通信模块与所述第一控制设备通信连接，所述触控屏通过通信接口与所述第一控制设备通信连接。
进一步，所述无线通信模块包括：
SIM卡和/或天线。
进一步，所述控制系统还包括：
监控设备，所述第一控制设备与所述监控设备通信连接，所述监控设备包括摄像头，所述摄像头朝向大棚棉被和风口，所述摄像头用于拍摄大棚棉被和风口的实时画面。
进一步，所述控制系统还包括：
声光报警器，所述第一控制设备与所述声光报警器通信连接，所述声光报警器用于对异常情况进行声光报警。
本发明与现有技术相比，其有益效果为：
在本系统中，设置了第一控制设备和第二控制设备对现场设备进行控制，可设置不同类型的第二控制设备，并通过不同的控制指令对现场设备进行控制，如实时控制指令、定时控制指令、定温湿度控制指令和自动控制指令，相比于现有技术，具有更高的智能化。
附图说明
图1为第一个实施例的一种用于智能控制日光温室大棚的控制系统的框图；
图2为第二个实施例的一种用于智能控制日光温室大棚的控制系统的框图；
图3为第三个实施例的一种用于智能控制日光温室大棚的控制系统的框图；
图4为第四个实施例的一种用于智能控制日光温室大棚的控制系统的框图；
图5为第五个实施例的一种用于智能控制日光温室大棚的控制系统的框图；
图6为第六个实施例的一种用于智能控制日光温室大棚的控制系统的框图。
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。其中，本实施例中的固定连接可通过焊接、粘接、螺钉或过盈配合等方式完成。
一种用于智能控制日光温室大棚的控制系统，如图1所示，
包括：现场设备，所述现场设备包括：大棚棉被控制电机、电动卷膜器和水泵；
所述大棚棉被控制电机用于控制大棚棉被的开度，大棚棉被用于对大棚进行保温，具体应用时，一方面，在实际应用中可以使所述大棚棉被控制电机正转带动大棚棉被打开，反转带动大棚棉被关闭，进而通过所述大棚棉被控制电机的正反转时间可以控制大棚棉被的开度，再一方面，在实际应用中大棚棉被通常有若干个，因此所述大棚棉被控制电机也有若干个，与大棚棉被一一对应，用于控制各大棚棉被的开度，再一方面，所述大棚棉被控制电机所需电压通常为交流的380V，三相电经断路器和继电器给所述大棚棉被控制电机供电。
所述电动卷膜器用于控制风口的开度，用于控制大棚内的温度，具体应用时，一方面，在实际应用中可以使所述电动卷膜器正转带动风口打开，反转带动风口关闭，进而通过所述电动卷膜器的正反转时间可以控制风口的开度，再一方面，在实际应用中风口通常有若干个，因此所述电动卷膜器也有若干个，与风口一一对应，用于控制各风口的开度，再一方面，所述电动卷膜器所需电压通常为直流的24V，三相电中的一相火线经开关电源和继电器给所述电动卷膜器供电，其中开关电源输出直流的24V电，再一方面，开关电源输出直流的24V电经过降压后输出直流的5V电，用于各下文所述的其他用电器件供电。
所述水泵用于对大棚内的农作物进行灌溉，用于控制大棚内的湿度，具体应用时，一方面，在实际应用中所述水泵有若干个，分布于大棚内，用于覆盖全部的农作物，再一方面，所述水泵所需电压通常为交流的380V，三相电经断路器和继电器给所述水泵供电。
还包括：环境检测设备、第一控制设备和第二控制设备。
所述环境检测设备包括温度传感器器和湿度传感，所述温度传感器用于检测大棚内的温度值，所述湿度传感器用于检测大棚内的湿度值。
所述温度传感器为若干个，并均匀地布设于大棚内(实际的布设点位，根据具体需求选择即可，这里不做限定)，用于检测大棚内各处的温度值。所述湿度传感器为若干个，并均匀地布设于大棚内(实际的布设点位，根据具体需求选择即可，这里不做限定)，用于检测大棚内各处的湿度值。
所述第一控制设备与所述环境检测设备和所述现场设备通信连接，所述第一控制设备获取所述环境检测设备检测得到的大棚内的温度值和湿度值，所述第一控制设备控制所述大棚棉被控制电机、所述电动卷膜器和所述水泵，具体应用时，所述第一控制设备可通过有线或无线的方式与所述环境检测设备和所述现场设备通信连接。
所述第一控制设备包括电路板和固定连接在电路板上的存储器、处理器和通信模块等，用于完成存储数据、存储指令、执行指令和与外部设备通信进行数据交互等功能。具体应用时，可以使用金属外壳作为所述第一控制设备的载体，所述金属外壳设于大棚外，可通过支撑杆固定所述金属外壳，所述第一控制设备固定连接于所述金属外壳内，所述金属外壳用于对所述第一控制设备进行保护。
所述第二控制设备与所述第一控制设备通信连接，二者进行数据的交互，所述第二控制设备通过所述第一控制设备获取大棚内的温度值和湿度值，所述第二控制设备向所述第一控制设备发送控制指令，所述第一控制设备根据所述控制指令控制所述大棚棉被控制电机、所述电动卷膜器和所述水泵。
在本系统中，除采用电厂的供电外，还包括备用电源接口，所述备用电源接口与系统的用电器件电连接，当停电时所述备用电源接口可电连接备用电源，给系统的用电器件供电。
所述控制指令包括实时控制指令、定时控制指令、定温湿度控制指令和自动控制指令中的一种或多种。
具体应用时，可通过所述第二控制设备选择实时控制指令、定时控制指令、定温湿度控制指令和自动控制指令中任意一种模式。
所述实时控制指令可以是所述第二控制设备获取大棚内实时的温度值和湿度值，并根据大棚内实时的温度值和湿度值向所述第一控制设备发送控制指令，所述第一控制设备根据控制指令控制所述大棚棉被控制电机、所述电动卷膜器和所述水泵。
所述实时控制指令可以是通过所述第二控制设备向所述第一控制设备设定时间段和设定时间段内的控制指令，当到达设定时间段时所述第二控制设备自动控制所述大棚棉被控制电机、所述电动卷膜器和所述水泵，例如，设定时间段为20：00到次日6:00，设定时间段内的控制指令时大棚棉被关闭，此时，当20:00时，所述第一控制设备控制所述大棚棉被控制电机，带动大棚棉被关闭，当次日6:00时，所述第一控制设备控制所述大棚棉被控制电机，带动大棚棉被打开。
所述定温湿度控制指令可以是通过所述第二控制设备向所述第一控制设备设定预设温度和预设湿度，当大棚内温度、湿度达到预设温度和预设湿度时，所述第一设备对所述大棚棉被控制电机、所述电动卷膜器和所述水泵进行控制。
所述自动控制指令即所述第二控制设备根据大棚内实时的温度值和湿度值自动控制所述电动卷膜器和所述水泵。具体可采用如下方法进行控制。
所述电动卷膜器的自动控制方法如下：
所述第二控制设备内预存第一数据库；
所述第一数据库包括若干第一数据；
所述第一数据为风口开度基准温度值与电动卷膜器正转时间的映射(即根据实时的风口开度基准值可查询获得与之对应的电动卷膜器正转时间，并对电动卷膜器进行控制)，所述第一数据由熟练的老农根据经验获取，可见所述电动卷膜器正转时间唯一取决的条件是所述风口开度基准温度值；
所述风口开度基准温度值Ta的计算公式如下：
Figure BDA0002725628950000071
Figure BDA0002725628950000072
公式中：
Ti表示第i个所述温度传感器检测的温度值，i＝1、2、…、n，n表示所述温度传感器的数量；
Ta表示第a个风口的所述风口开度基准温度值，a＝1、2、…、c，c表示风口的数量，应当理解的是，具体应用时，对各风口的开度进行单独控制，即对各所述电动卷膜器的正反转时间进行单独控制，因此需要计算各风口的所述风口开度基准温度值。
Sia表示第i个所述温度传感器到第a个风口的直线距离。
T’ i表示第i个所述温度传感器检测的温度值的修正值。
通过上面两个公式可以看出，本实施例的方案中，所述风口开度基准温度值为各所述温度传感器检测的温度值的修正值的平均值，且在本实施例的方案中，根据所述温度传感器检测到风口的直线距离对所述温度传感器检测的湿度值进行修正，距离风口较远的所述温度传感器检测的温度值修正将会增大，即距离风口较远的所述温度传感器检测的温度值对所述风口开度基准温度值贡献较大，反之即距离风口较近的所述温度传感器检测的温度值对所述风口开度基准温度值贡献较小，综上，本实施例的方案中，综合考虑了距离风口较远和较近位置的温度。
所述控制器对所述电动卷膜器的正反转时间进行控制时，首先计算所述风口温度值，然后查询获取该风口温度值对应的电动卷膜器正转时间，然后根据上一控制周期的电动卷膜器正转时间对所述电动卷膜器的正反转时间进行控制，例如，第一控制周期的电动卷膜器正转时间为20s，第二控制周期计算得电动卷膜器正转时间为15s，因此第二控制周期所述控制器需要控制所述电动卷膜器反转5s。
所述水泵的自动控制方法如下：
所述控制器内预存第二数据库；
所述第二数据库包括若干第二数据；
所述第二数据为水泵开度基准湿度值与水泵开度的映射(即根据实时的水泵开度基准值可查询获得与之对应的水泵开度，并对水泵进行控制)，所述第二数据由熟练的老农根据经验获取；
所述水泵开度基准湿度值Hb的计算公式如下：
Figure BDA0002725628950000081
Figure BDA0002725628950000082
公式中：
Hj表示第j个所述湿度传感器检测的温度值，j＝1、2、…、m，m表示所述湿度传感器的数量；
Hb表示第b个水泵的所述水泵开度基准湿度值，b＝1、2、…、d，d表示所述水泵的数量，应当理解的是，具体应用时，对各水泵的开度进行单独控制，因此需要计算各水泵的所述水泵开度基准湿度值。
Sjb表示第j个所述湿度传感器到第b个水泵的直线距离。
H’ j表示第i个所述湿度传感器检测的湿度值的修正值。
通过上面两个公式可以看出，本实施例的方案中，所述水泵开度基准湿度值为各所述湿度传感器检测的湿度值的修正值的平均值，且在本实施例的方案中，根据所述湿度传感器到所述水泵的直线距离对所述湿度传感器检测的湿度值进行修正，距离水泵较远的所述湿度传感器检测的湿度值修正后将会增大，即距离所述较远的所述湿度传感器检测的湿度值对所述水泵开度基准湿度值贡献较大，反之即距离所述水泵较近的所述湿度传感器检测的湿度值对所述水泵开度基准温度值贡献较小，综上，本实施例的方案中，综合考虑了距离所述水泵较远和较近位置的温度。
所述控制器对所述水泵的开度进行控制时，首先计算所述水泵开度基准湿度值，然后查询获取该水泵开度基准湿度值对应的水泵开度，并对所述水泵的开度进行控制。
在本系统中，可设置不同类型的第二控制设备，并通过不同的控制指令对现场设备进行控制，如实时控制指令、定时控制指令、定温湿度控制指令和自动控制指令，相比于现有技术，具有更高的智能化。
本实施例优选的，如图2所示，所述控制系统还包括：
第一限位器，所述第一控制设备与所述第一限位器通信连接，所述第一限位器用于对大棚棉被进行限位，所述第一限位器安装于大棚棉被开启的路径，具体位置可根据需要设定，当大棚棉被开启时触碰到所述第一限位器时，所述第一控制设备获取所述第一限位器反馈的信号，所述第一控制设备控制所述大棚棉被控制电机关闭，防止大棚棉被被过度打开或打开过小，或用于将大棚棉被定位至最佳开度的位置，具体应用时，可根据需要设置一个或多个第一限位器。
第二限位器，所述第一控制设备与所述第二限位器通信连接，所述第二限位器用于对风口进行限位，所述第二限位器安装于风口开启的路径，具体位置可根据需要设定，当风口触碰到第二限位器时，所述第一控制设备获取所述第二限位器反馈的信号，所述第一控制设备控制所述电动卷膜器关闭，防止风口被过度打开或打开过小，或用于将风口定位至最佳开度位置，具体应用时，可根据需要设置一个或多个第二限位器。
本实施例优选的，如图3所示，所述环境检测设备还包括：
雨量传感器，所述雨量传感器用于检测环境雨量值，所述第一控制设备与所述雨量传感器通信连接，第一控制设备获取所述环境雨量值，预设第一阈值，当所述环境雨量值大于所述第一阈值时，所述第一控制设备控制所述大棚棉被控制电机带动棉被开启，所述第一控制设备控制所述电动卷膜器带动风口关闭。可以防止大棚内温度突然变化及棉被重量增加压塌大棚骨架(下雨时大棚棉被吸收水分重量增加，开启大棚棉被能有效将大棚棉被重量分散)。
本实施例优选的，如图4所示，
所述第一控制设备包括：无线通信模块和通信接口；
所述第二控制设备包括：手机、遥控器和触控屏，所述手机和所述遥控器通过无线通信模块与所述第一控制设备通信连接，所述触控屏通过通信接口与所述第一控制设备通信连接。
所述手机用于远距离(例如1000米以外)向所述第一控制设备发送控制指令，所述遥控器用于中距离(例如1000米以内)向所述第一控制设备发送控制指令，所述触控屏用于现场向所述第一控制设备发送控制指令。
本实施例更优选的，所述无线通信模块包括：
SIM卡和/或天线，当所述无线通信模块包括SIM卡时，所述第一控制设备还需配套设置SIM读卡器。
具体应用时，可设置软件app，在所述第二控制设备上登录软件app后，通过软件app向所述第一控制设备发送控制指令。
在一个优选的方案中，所述软件app设置有锁定控制权限的按钮、解锁控制权限的按钮和请求解锁控制权限的按钮，所述锁定控制权限的按钮用于登录所述软件app的所述第二控制设备获取唯一向所述第一控制设备发送控制指令的权限，所述解锁控制权限的按钮用于解锁上述权限，所述请求解锁控制权限的按钮用于发送解锁上述权限的请求。在该方案中，通过设置锁定控制权限的按钮、解锁控制权限的按钮和请求解锁控制权限的按钮，可以防止不同的第二控制设备向第一控制设备发送不同的控制指令。
在一个具体的实施例中，所述软件app设置有锁定控制权限的按钮、解锁控制权限的按钮和请求解锁控制权限的按钮，当第一个第二控制设备登录所述软件app后，可点击所述锁定控制权限的按钮，获取唯一的向所述第一控制设备发送控制指令的权限，此时第二个第二控制设备登录软件app后，所述锁定控制权限的按钮显示为灰色，第二个所述第二控制设备无法点击所述锁定控制权限的按钮，即无权向所述第一控制设备发送控制指令，若第二个第二控制设备想要获取向所述第一控制设备发送控制指令的权限，可点击所述请求解锁控制权限的按钮，第一个第二控制设备可选择点击或不点击所述解锁控制权限的按钮，当点击所述解锁控制权限的按钮后，此时第二个第二控制设备可点击所述锁定控制权限的按钮，并获取唯一的向所述第一控制设备发送控制指令的权限。
本实施例优选的，如图5所示，还包括：
监控设备，所述第一控制设备与所述监控设备通信连接，所述监控设备包括摄像头，所述摄像头朝向大棚棉被和风口，所述摄像头用于拍摄大棚棉被和风口的实时画面。
当所述第二控制设备向所述第一控制设备发送控制指令，所述第一控制设备根据控制指令控制所述大棚棉被控制电机和所述电动卷膜器时，用户可通过所述摄像头获取大棚棉被和风口被控制后具体的状态，当有设备发生故障使得下达控制指令后大棚棉被和风口未被有效控制时，用户可掌握实时的情况。
本实施例优选的，如图6所示，还包括：
声光报警器，所述第一控制设备与所述声光报警器通信连接，所述声光报警器用于对异常情况进行声光报警。
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 (7)

1.一种用于智能控制日光温室大棚的控制系统，包括：
现场设备，所述现场设备包括：大棚棉被控制电机、电动卷膜器和水泵；
其特征在于，还包括：
环境检测设备，所述环境检测设备包括温度传感器器和湿度传感，所述温度传感器用于检测大棚内的温度值，所述湿度传感器用于检测大棚内的湿度值；
第一控制设备，所述第一控制设备与所述环境检测设备和所述现场设备通信连接，所述第一控制设备获取所述环境检测设备检测得到的大棚内的温度值和湿度值，所述第一控制设备控制所述大棚棉被控制电机、所述电动卷膜器和所述水泵；
第二控制设备，所述第二控制设备与所述第一控制设备通信连接，二者进行数据的交互，所述第二控制设备通过所述第一控制设备获取大棚内的温度值和湿度值，所述第二控制设备向所述第一控制设备发送控制指令，所述第一控制设备根据所述控制指令控制所述大棚棉被控制电机、所述电动卷膜器和所述水泵；
所述控制指令包括实时控制指令、定时控制指令、定温湿度控制指令和自动控制指令中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的一种用于智能控制日光温室大棚的控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括：
第一限位器，所述第一控制设备与所述第一限位器通信连接，所述第一限位器用于对大棚棉被进行限位，当大棚棉被触碰到第一限位器时，所述第一控制设备控制所述大棚棉被控制电机关闭；
第二限位器，所述第一控制设备与所述第二限位器通信连接，所述第二限位器用于对风口进行限位，当风口触碰到第二限位器时，所述第一控制设备控制所述电动卷膜器关闭。
3.根据权利要求1所述的一种用于智能控制日光温室大棚的控制系统，其特征在于，所述环境检测设备还包括：
雨量传感器，所述雨量传感器用于检测环境雨量值，所述第一控制设备与所述雨量传感器通信连接，第一控制设备获取所述环境雨量值，预设第一阈值，当所述环境雨量值大于所述第一阈值时，所述第一控制设备控制所述大棚棉被控制电机带动棉被开启，所述第一控制设备控制所述电动卷膜器带动风口关闭。
4.根据权利要求1所述的一种用于智能控制日光温室大棚的控制系统，其特征在于，
所述第一控制设备包括：无线通信模块和通信接口；
所述第二控制设备包括：手机、遥控器和触控屏，所述手机和所述遥控器通过无线通信模块与所述第一控制设备通信连接，所述触控屏通过通信接口与所述第一控制设备通信连接。
5.根据权利要求4所述的一种用于智能控制日光温室大棚的控制系统，其特征在于，所述无线通信模块包括：
SIM卡和/或天线。
6.根据权利要求1所述的一种用于智能控制日光温室大棚的控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括：
监控设备，所述第一控制设备与所述监控设备通信连接，所述监控设备包括摄像头，所述摄像头朝向大棚棉被和风口，所述摄像头用于拍摄大棚棉被和风口的实时画面。
7.根据权利要求1所述的一种用于智能控制日光温室大棚的控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括：
声光报警器，所述第一控制设备与所述声光报警器通信连接，所述声光报警器用于对异常情况进行声光报警。
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