CN115968692B - 一种带自动遮阳的大棚结构及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及农产品遮阳技术领域，具体公开了一种带自动遮阳的大棚结构及其控制方法，包括大棚框架，大棚框架上设有遮阳组件，遮阳组件用于对大棚内部分区域遮挡阳光，数据获取组件，用于获取果实表皮温度、光照强度数据和光照角度数据，控制组件，用于对果实表皮温度、光照强度数据和光照角度数据进行分析，根据分析结果控制遮阳组件的遮阳范围及遮阳区域，本发明通过设置的控制组件可以综合阳光强度和果实表皮温度进行判定，使得在入夜之前果实表皮温度能够维持在一个合适的数值，从而在经过夜间的温度散失之后仍然能够使得果实表皮温度高于露点温度，从而在不伤害果实生长的情况下，以低成本的方式，减少甚至避免结露现象的产生。
Description
技术领域
本发明涉及农产品遮阳技术领域，具体的，涉及一种带自动遮阳的大棚结构及其控制方法。
背景技术
大棚是培养农产品常用的设施之一，随着设施园艺的迅速发展，智能化大棚随之而生，它是设施农业种的类型，拥有综合环境控制系统，利用该系统可以直接调节室内温、光、水、肥、气等诸多因素，可以实现全年高产。
从季节上来看，每年的4-5月，10-11月正处于果实膨大期，会由于气温变化剧烈、果实表面结露、突然放风以及浇水不稳定等四个因素导致皴裂出现，其中果实表面结露的原因在于果实表皮温度低于大棚内露点温度。
现有的大棚，通过一整块遮阳组件进行遮阳，在解决遮阳问题后，果实接收的阳光减少，经过一天的日晒后表皮温度较之前会低，然后在入夜后表皮温度持续下降，直到表皮温度低于环境的露点温度表皮就会结露，当然，结露问题可以通过综合环境控制系统来调节室内温度或者果实温度来避免在果实表面产生结露，但是综合环境控制系统的建造成本以及运行成本都较高，而番茄，黄瓜等普通作物在应季时利润有限，使用温度调节的方式普通农民显然难以承受，鉴于此，本发明提供了一种带自动遮阳的大棚结构及其控制方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种带自动遮阳的大棚结构及其控制方法，解决以下技术问题：
在解决结露问题的过程中，通过综合环境控制系统来调节室内温度或者果实温度来避免在果实表面产生结露，但是综合环境控制系统的建造成本以及运行成本都较高，不实用于应季水果以及普通农户。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
大棚框架，所述大棚框架上设有贴合大棚框架的透明保温层，所述大棚框架上设有遮阳组件，遮阳组件用于对大棚内部分区域遮挡阳光；
数据获取组件，用于获取果实表皮温度、光照强度数据和光照角度数据；
控制组件，用于对果实表皮温度、光照强度数据和光照角度数据进行分析，根据分析结果控制遮阳组件的遮阳范围及遮阳区域。
所述控制组件控制遮阳组件的遮阳范围及遮阳区域的过程为：
判断果实表皮温度T表是否大于预先设置的阈值T临，
若T表＞T临，则通过公式获得状态参数i；
将状态参数i与预设的安全阈值I安进行比对：
若i＞I安，则根据状态参数i获得遮阳范围，然后通过数据获取组件获取光照角度ɑ，依据光照角度ɑ控制第一驱动组件运行；
其中a和b均为比重系数，依据经验数据获得，T临是对果实生长造成伤害的临界温度，ti和li是去单位化系数，T表是果实表皮温度，L光是光照强度，L临是一定环境温度下使得果实表皮温度T表升高的临界光照强度，n是偏正因子，依据经验数据获得，取值范围为全体素数。
通过上述技术方案：通过控制遮阳卷布的工遮阳范围，遮阳区域和遮阳时间，使得在入夜之前果实表皮温度能够维持在一个合适的数值，从而在经过夜间的温度散失之后仍然能够使得果实表皮温度高于露点温度，从而在不伤害果实生长的情况下，以低成本的方式，减少甚至避免结露现象的产生。
优选的，所述遮阳组件包括遮阳卷布，固定杆和弹性卷筒，遮阳卷布一端缠绕在弹性卷筒上，遮阳卷布另一端固定连接在固定杆上，所述引导架上开设有第一滑槽和第二滑槽，所述固定杆滑动连接在第一滑槽上，所述弹性卷筒滑动连接在第二滑槽上，所述固定杆通过第一驱动组件驱动进行移动，所述弹性卷筒通过第二驱动组件驱动进行移动。
优选的，所述固定杆侧面固定连接有第一连接组件，所述弹性卷筒侧面固定连接有第二连接组件，所述第一连接组件与第一驱动组件相连接，所述第二连接组件与第二驱动组件相连接。
优选的，所述第一驱动件包括第一气缸，第一连杆和第一转块，所述第一气缸一端铰接在固定于安装板侧面的第一安装杆的末端，所述第一气缸另一端铰接在第一连杆一端，所述第一转块设置在第一连杆中段，所述第一转块转动连接在引导架上，所述第一连杆的另一端与连接组件相连接，所述第一驱动件侧面设有第二驱动件，所述第二驱动件包括第二气缸,第二连杆和第二转块，所述第二气缸一端铰接在固定于安装板侧面的第二安装杆的末端，所述第二气缸另一端铰接在第二连杆一端，所述第二转块设置在第二连杆中段，所述第二转块转动连接在引导架上，所述第二连杆的另一端与连接组件相连接，所述第二安装杆的长度大于第一安装杆的长度。
通过上述技术方案：通过设置的第一驱动组件和第二驱动组件的配合，可以分别驱动第一连杆和第二连杆进行运动，可以增加遮阳范围，调节遮阳位置，控制遮阳时间。
优选的，所述第一连接组件包括固定板和连接块，所述连接块转动连接在固定板上，所述连接块上开设有穿孔，所述第一连杆穿过连接块的穿孔。
通过上述技术方案：通过设置的连接组件，连接组件与第一连杆和第二连杆的配合，可以使用其他连续的弧线或者直线形状作为第一滑槽或者第二滑槽的替换形状，从而优化遮阳组件的运行路径，适应不同安装角度的大棚，提升遮阳效果。
优选的，所述大棚框架内设有提醒组件，提醒组件与数据获取组件电性连接，提醒组件用于提示数据异常信息。
本发明还提供一种带自动遮阳的大棚结构的控制方法，其步骤如下：
S1、通过数据获取组件获取果实表皮温度；
S2、判断果实表皮温度T表是否大于预先设置阈值T临；
S3、通过数据获取组件获取光照强度数据；对果实表皮温度T表和光照强度L光进行加权分析，获得状态参数i；
S4、比对i是否大于预先设置的安全阈值I安，若是，则根据状态参数i获得遮阳范围并执行S5；
S5、通过数据获取组件获取光照角度ɑ，依据光照角度ɑ，控制第一驱动组件和第二驱动组件运行。
本发明的有益效果：
(1)本发明通过设置的遮阳组件配合控制系统，可以在合适的时间对大棚内的果实进行遮阳，避免果实在阳光照射时间较多或者阳光强度较高的季节表皮温度超标，从而保护果实的生长。
(2)本发明通过设置的控制组件可以综合阳光强度和果实表皮温度进行判定，然后控制遮阳卷布的工遮阳范围，遮阳区域和遮阳时间，使得在入夜之前果实表皮温度能够维持在一个合适的数值，从而在经过夜间的温度散失之后仍然能够使得果实表皮温度高于露点温度，从而在不伤害果实生长的情况下，以低成本的方式，减少甚至避免结露现象的产生。
(3)本发明通过设置的通过设置的连接组件，连接组件与第一连杆和第二连杆的配合，可以使用其他连续的弧线或者直线形状作为第一滑槽或者第二滑槽的替换形状，从而优化遮阳组件的运行路径，适应不同安装角度的大棚，提升遮阳效果。
(4)本发明通过设置的第一驱动组件和第二驱动组件的配合，可以分别驱动第一连杆和第二连杆进行运动，可以增加遮阳范围，调节遮阳位置，控制遮阳时间。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明控制方法流程结构示意图；
图2是本发明遮阳组件连接结构示意图；
图3是本发明整体侧面结构示意图；
图4是本发明第一连接组件结构示意图；
图5是本发明第一驱动组件和第二安装组件位置结构示意图。
附图标记说明：
10、大棚框架；11、薄膜；
20、引导架；21、第一滑槽；22、第二滑槽；23、安装板；24、第一安装杆；25、第二安装杆；
30、固定杆；31、固定板；32、连接块；33、弹性卷筒；
40、遮阳卷布；
50、第一气缸；51、第一连杆；52、第一转块；
60、第二气缸；61、第二连杆；62、第二转块。
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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-5所示，在一个实施例中，提供了一种带自动遮阳的大棚结构及其控制方法，包括：
大棚框架10，参考图2-5，可以呈拱形结构，是大棚结构的基础结构，其底部设有用于固定大棚框架10的地钉连接组件现有技术，图中未示出，大棚框架10上设有贴合大棚框架10的透明保温层，透明保温层可以采用薄膜11，可以使用地钉将其固定在地面或者大棚框架上，遮阳组件可以包括遮阳卷布40，固定杆30和弹性卷筒33，弹性卷筒33是外圈能够转动且复位的结构，其具体运行过程属于现有技术，故不作赘述，遮阳卷布40一端缠绕在弹性卷筒33上，遮阳卷布40另一端固定连接在固定杆30上，显然遮阳卷布40应当平整的展开，引导架20上开设有第一滑槽21和第二滑槽22，固定杆30滑动连接在第一滑槽21上，弹性卷筒33滑动连接在第二滑槽22上，固定杆30通过第一驱动组件驱动进行移动，弹性卷筒33通过第二驱动组件驱动进行移动，通过控制弹性卷筒33和固定杆30之间的间距可以控制遮阳卷布40的展开面积，通过控制弹性卷筒33和固定杆30的位置可以控制遮阳位置，通过控制弹性卷筒33和固定杆30在大棚上方的时间可以控制遮阳时间，实现对大棚内部分区域多样化的遮挡阳光；
固定杆30侧面固定连接有第一连接组件，弹性卷筒33侧面固定连接有第二连接组件，第一连接组件与第一驱动组件相连接，第二连接组件与第二驱动组件相连接。
参考图5，第一驱动件可以包括第一气缸50，第一连杆51和第一转块52，第一气缸50一端铰接在固定于安装板23侧面的第一安装杆24的末端，第一气缸50另一端铰接在第一连杆51一端，第一转块52设置在第一连杆51中段，第一转块52转动连接在引导架20上，第一连杆51的另一端与连接组件相连接，第一驱动件侧面设有第二驱动件，第二驱动件包括第二气缸60,第二连杆61和第二转块62，运行时，第一气缸50驱动第一连杆51绕着第一转块52进行转动，第一连杆51的另一端穿过连接块32的穿孔，在第一连杆51转动时推动连接块32移动，此时，连接块32在固定板31上进行适应性转动且第一连杆51在穿孔内适应性滑动，最终带动连接在固定板31侧面的第一遮阳组件30运动，第二气缸60一端铰接在固定于安装板23侧面的第二安装杆25的末端，第二气缸60另一端铰接在第二连杆61一端，第二转块62设置在第二连杆61中段，第二转块62转动连接在引导架20上，第二驱动组件运行方式与第一驱动组件相似，故不作赘述，第二连杆61的另一端与连接组件相连接，第二安装杆25的长度大于第一安装杆24的长度，通过第一安装杆24和第二安装杆25的长度来限制第一驱动组件和第二驱动组件的运动范围，避免碰撞。
第一连接组件包括固定板31和连接块32，连接块32转动连接在固定板31上，连接块32上开设有穿孔，第一连杆51穿过连接块32的穿孔，第二连接组件的组成与第一连接组件相似，故不作赘述，固定板31优选为贴合引导架20侧面的薄板状结构，方便进行移动，连接块32的形状不做限制，可以是圆形或者是正方形等受力均匀的形状，连接块32转动连接在固定板31上，连接块32上开设有穿孔，使用时，42穿过连接块32上的穿孔，当第一驱动件运转时，42会通过32带动31以及连接在31上的30进行位置变化，沿着21或者22进行位置变化的30，会在控制组件的控制下适应太阳位置始终对大棚框架下方的田垄提供遮阳功能。
值得说明的是，参考图4，在连接组件的配合下，可以使用其他连续的弧线或者直线形状作为第一滑槽21或者第二滑槽22的形状，可以优化第一遮阳挡板30的运行路径。
数据获取组件，用于获取果实表皮温度、光照强度数据和光照角度数据；
控制组件，用于对果实表皮温度、光照强度数据和光照角度数据进行分析，根据分析结果控制遮阳组件的遮阳范围及遮阳区域。
控制组件控制第一驱动组件的过程为：
参考图1，通过数据获取组件的温度传感器获取所有果实的果实表皮温度，基于含有汁水的果实升温速度高于农作物枝叶的前提，该温度传感器可以是辐射式温度传感器，能够在区域内感应物体温度，其中，上传的果实表皮温度T表应当是田垄中所有果实的果实表皮温度的算术平均值；
判断果实表皮温度T表是否大于预先设置的阈值T临，T临的具体取值应当依据不同种类的种植物从经验数据中获取，例如，在栽培西红柿的情况下，适合生长温度为5～40℃，60℃以上则会西红柿的生长造成不利影响，对更优选为10～35℃的范围，白天的最适温度为25～30℃，夜间的最适温度为10～15℃，此时可以依据上述数据，使得T临为40℃，如果检测中的番茄的果实表皮温度T表大于预先设置的阈值40℃，则通过数据获取组件获取光照强度数据；
然后对果实表皮温度T表和光照强度L光进行加权分析，获得状态参数i，比对状态参数i是否大于预先设置的安全阈值I安，如果是，先通过安全阈值I安确定遮阳卷布40的合适展开面积，确定方式为通过S(i)确定，面积函数S(i)为通过实验获得的遮阳面积与状态参数i之间的函数关系式，然后通过数据获取组件获取光照角度ɑ；
依据光照角度ɑ，控制第一驱动组件和第二驱动组件运行，配合控制器可以精确控制第一气缸和第二气缸的转动角度，具体过程属于现有技术不做赘述，从而可以使得遮阳卷布40与光线角度保持平行，也即是第一遮阳组件与光线角度垂直，从而获得稳定的遮阳效果。
需要说明的是，控制组件还可以设置有复位，计时等常规功能，其为了避免遮阳时间过长，在遮阳一端时间(如30分钟)后，通过控制组件使得遮阳组件复位。
其中，状态参数i与安全阈值I安的比对过程为：
通过公式获得i的数值，然后与预设的安全阈值I安进行比对；
其中a和b均为比重系数，和果实品种有关，依据经验数据获得，ti和li是去单位化系数，用于将相关数据在公式中去单位化，T临是对果实生长造成伤害的临界温度，T表是果实表皮温度，应当是田垄中所有果实的果实表皮温度的算术平均值，L光是光照强度，通过照度计进行测算，L临是一定环境温度下使得果实表皮温度T表升高的临界光照强度，其与环境温度，农作物种类有关，n是偏正因子，其与日均光照时间和季节有关，依据经验数据获得，考虑到L光-L临的正负状态，其取值范围是全体素数。
值得说明的是，公式中在T临＝T表和L光＝L临的极限情况下，i＝a+b，当T临或者L光数字增大时，对应的i数值增加，直到i的数值超过安全阈值I安，则判断需要进行遮阳；
大棚框架10内设有提醒组件，提醒组件与数据获取组件电性连接，提醒组件获取的是所有果实的果实表皮温度，其将温度最低的果实进行记录，在果实温度显著低于其余果实温度时，通过提醒组件发出警报，提醒组件发出警报可以是远程发送消息也可以是现场发出如蜂鸣等提示，然后工作人员可以对该异常信息进行处理，如果是种植物的枝叶遮挡了果实接收阳光，则可以及时修剪枝叶，减少枝叶对养分的吸收的同时，增加果实受到光照的时间，综上，提醒组件用于提示数据异常信息。
本实施例还提供了一种带自动遮阳的大棚结构的控制方法，包括如下步骤：
S1、通过数据获取组件获取果实表皮温度；
S2、判断果实表皮温度T表是否大于预先设置阈值T临；
S3、通过数据获取组件获取光照强度数据；对果实表皮温度T表和光照强度L光进行加权分析，获得状态参数i；
S4、比对i是否大于预先设置的安全阈值I安，若是，则根据状态参数i获得遮阳范围并执行S5；
S5、通过数据获取组件获取光照角度ɑ，依据光照角度ɑ，控制第一驱动组件和第二驱动组件运行。
大棚框架10外还设有第二遮阳组件33，引导架20上开设有第二滑槽22，第二遮阳组件33滑动连接在第二滑槽22内，第二遮阳组件33侧面固定连接有连接组件，连接组件与第二驱动组件相连接。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (6)
1.一种带自动遮阳的大棚结构，其特征在于，包括：
大棚框架（10），所述大棚框架（10）上设有贴合大棚框架（10）的透明保温层，所述大棚框架（10）上设有遮阳组件，遮阳组件用于对大棚内部分区域遮挡阳光；
所述遮阳组件包括遮阳卷布（40），固定杆（30）和弹性卷筒（33），遮阳卷布（40）一端缠绕在弹性卷筒（33）上，遮阳卷布（40）另一端固定连接在固定杆（30）上，所述大棚框架（10）上设有引导架（20），所述引导架（20）上开设有第一滑槽（21）和第二滑槽（22），所述固定杆（30）滑动连接在第一滑槽（21）上，所述弹性卷筒（33）滑动连接在第二滑槽（22）上，所述固定杆（30）通过第一驱动组件驱动进行移动，所述弹性卷筒（33）通过第二驱动组件驱动进行移动；
数据获取组件，用于获取果实表皮温度、光照强度数据和光照角度数据；
控制组件，用于对果实表皮温度、光照强度数据和光照角度数据进行分析，根据分析结果控制遮阳组件的遮阳范围及遮阳区域，通过数据获取组件获取光照角度ɑ，依据光照角度ɑ，控制第一驱动组件和第二驱动组件运行；
所述控制组件控制遮阳组件的遮阳范围及遮阳区域的过程为：
判断果实表皮温度是否大于预先设置的阈值/>,
若>/>，则通过公式/>获得状态参数i；
将状态参数i与预设的安全阈值进行比对：
若，则根据状态参数i确定遮阳面积S(i),然后通过数据获取组件获取光照角度ɑ，依据光照角度ɑ控制第一驱动组件运行；
其中a和b均为比重系数，依据经验数据获得，是对果实生长造成伤害的临界温度，S(i)为预置面积函数，/>是果实表皮温度，/>是光照强度，/>是一定环境温度下使得果实表皮温度/>升高的临界光照强度，/>和/>是去单位化系数，n是偏正因子，依据经验数据获得，取值范围为全体素数。
2.根据权利要求1所述的一种带自动遮阳的大棚结构，其特征在于，所述固定杆（30）侧面固定连接有第一连接组件，所述弹性卷筒（33）侧面固定连接有第二连接组件，所述第一连接组件与第一驱动组件相连接，所述第二连接组件与第二驱动组件相连接。
3.根据权利要求2所述的一种带自动遮阳的大棚结构，其特征在于，所述第一驱动组件包括第一气缸（50），第一连杆（51）和第一转块（52），所述第一气缸（50）一端铰接在固定于安装板（23）侧面的第一安装杆（24）的末端，所述第一气缸（50）另一端铰接在第一连杆（51）一端，所述第一转块（52）设置在第一连杆（51）中段，所述第一转块（52）转动连接在引导架（20）上，所述第一连杆（51）的另一端与连接组件相连接，所述第一驱动组件侧面设有第二驱动组件，所述第二驱动组件包括第二气缸（60）,第二连杆（61）和第二转块（62），所述第二气缸（60）一端铰接在固定于安装板（23）侧面的第二安装杆（25）的末端，所述第二气缸（60）另一端铰接在第二连杆（61）一端，所述第二转块（62）设置在第二连杆（61）中段，所述第二转块（62）转动连接在引导架（20）上，所述第二连杆（61）的另一端与连接组件相连接，所述第二安装杆（25）的长度大于第一安装杆（24）的长度。
4.根据权利要求3所述的一种带自动遮阳的大棚结构，其特征在于，所述第一连接组件包括固定板（31）和连接块（32），所述连接块（32）转动连接在固定板（31）上，所述连接块（32）上开设有穿孔，所述第一连杆（51）穿过连接块（32）的穿孔。
5.根据权利要求1所述的一种带自动遮阳的大棚结构，其特征在于，所述大棚框架（10）内设有提醒组件，提醒组件与数据获取组件电性连接，提醒组件用于提示数据异常信息。
6.一种带自动遮阳的大棚结构的控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1-5任一项所述的带自动遮阳的大棚结构，包括如下步骤：
S1、通过数据获取组件获取果实表皮温度；
S2、判断果实表皮温度是否大于预先设置阈值/>；
S3、通过数据获取组件获取光照强度数据；对果实表皮温度和光照强度/>进行加权分析，获得状态参数i；
S4、比对i是否大于预先设置的安全阈值，若是，则根据状态参数i获得遮阳范围并执行S5；
S5、通过数据获取组件获取光照角度ɑ，依据光照角度ɑ，控制第一驱动组件和第二驱动组件运行。
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