CN117519354A - 一种设施农业智能信息远程监控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及农业温室监控领域，尤其涉及一种设施农业智能信息远程监控系统，包括：降温通风单元；数据获取单元，用以获取需求信息；数据分析单元，用以根据温室二氧化碳参考值确定进行通风模式的选择以及根据环境契合状态确定通风模式；温控单元，用以控制降温通风单元执行通风模式，以及根据有效叶片空气流速对通风帘的开启幅度进行调节或根据垂向温度状态确定是否对降温组件的高度进行调节；节能分析单元，用以根据温室温度稳定状态确定是否开启节能调节模式，以及根据温室温度稳定度确定循环通风间隔时长；本发明提高了现有技术中温室大棚的温度分布状态的监测控制效率。
Description
技术领域
本发明涉及农业温室监控领域，尤其涉及一种设施农业智能信息远程监控系统。
背景技术
温室大棚利用温室效应为植物创造了良好的生长环境，改变了人们对传统蔬菜和水果等农产品的供给结构，因此温室大棚的发展对社会发展具有极其重要的作用。温室大棚作为现代农业中一个重要的组成部分，完善其性能对现代农业的进步具有重要意义；但是实际种植监控过程中，温室大棚内的降温控制装置常采用单一工作模式，无法满足实际种植生产需求，导致温室大棚内的环境参数控制精度差。
中国专利公开号CN106527310A公布了一种农作物大棚的自动监控方法和装置，所述方法包括：根据影响农作物生长的至少一个影响因素的数值与控制策略之间的关系，生成决策树；监测所述农作物大棚中的所述至少一个影响因素的数值，并在所述决策树中查找对应于所述至少一个影响因素的数值的控制策略；使用所述控制策略，对所述农作物大棚进行控制。该技术方案中“所述影响因素包括：种植纬度、湿度、光照强度、光照时间、施肥量、施肥种类、施水量、土质、温度以及天气状况中的一种或其任意组合”，但是温度作为植物生长因素的重要影响因素之一，该技术方案却未考虑到通风条件下温度水平分布以及温度垂向分布的变化，从而导致大棚监测控制效率差。
发明内容
因此，本发明提供一种设施农业智能信息远程监控系统，用以克服现有技术中温室大棚的温度分布状态的监测控制效率差的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种设施农业智能信息远程监控系统，包括：
降温通风单元，其包括用以进行喷雾降温的若干降温组件以及用以进行负压通风降温的机械通风装置；
数据获取单元，用以获取需求信息；
数据分析单元，其与所述数据获取单元相连，用以根据温室二氧化碳参考值确定进行通风模式的选择以及根据环境契合状态确定通风模式；
温控单元，其与所述数据分析单元以及所述降温通风单元相连，用以控制降温通风单元执行通风模式，以及根据有效叶片空气流速对通风帘的开启幅度进行调节或根据垂向温度状态确定是否对降温组件的高度进行调节，并且温控单元根据水平温度均匀度确定均衡补偿模式；
节能分析单元，其与所述温控单元以及降温通风单元相连，用以根据温室温度稳定状态确定是否开启节能调节模式，以及根据温室温度稳定度确定循环通风间隔时长；
其中，所述均衡补偿模式包括开启埋地换热管的第一均衡补偿模式以及调节机械通风装置的通风高度的第二均衡补偿模式；
所述需求信息包括温室内二氧化碳含量、环境温度、环境风速、有效叶片空气流速以及温度传感器检测到的温度。
进一步地，数据分析单元周期性地计算温室二氧化碳参考值，且在温室二氧化碳参考值处于预设温室二氧化碳参考值范围时进行通风模式选择。
进一步地，所述数据分析单元检测环境契合状态并根据环境契合状态确定通风模式，通风模式为开启通风帘的第一通风模式或开启机械通风装置的第二通风模式；
所述通风模式的选择与环境契合状态所处的预设环境契合状态有关。
进一步地，所述温控单元在第一通风条件下控制通风帘开启并根据有效叶片空气流速对通风帘的开启幅度进行调节；
通风帘的开启幅度的调节量与有效叶片空气流速相关；
所述温控单元设置有需调节有效叶片空气流速范围，有效叶片空气流速处于需调节有效叶片空气流速范围时，针对通风帘的开启幅度进行调节；
其中，第一通风条件为通风模式采用第一通风模式。
进一步地，所述温控单元在第二通风条件下根据开启机械通风装置并根据垂向温度状态确定是否对降温组件的高度进行调节；
降温组件的高度的调节量与垂向温度状态有关；
所述垂向温度状态包括第一垂向温度状态，第一垂向温度状态为存在温度传感器检测到的温度大于预设环境温度阈值，温度传感器具有高度调节功能，温度传感器的高度与农作物高度有关。
进一步地，所述温控单元根据水平温度均匀度确定均衡补偿模式，均衡补偿模式为开启埋地换热管的第一均衡补偿模式或调节机械通风装置的通风高度的第二均衡补偿模式；
所述均衡补偿模式的选择与所述水平温度均匀度所处的预设水平温度均匀度范围有关。
进一步地，所述温控单元在第二均衡补偿模式中根据水平温度均匀度针对机械通风装置的通风高度进行减小调节，所述机械通风装置的通风高度的减小量与所述水平温度均匀度为正相关关系；
其中，所述机械通风装置对应设有最低通风高度。
进一步地，节能分析单元在第一节能分析条件下检测温室温度稳定状态并根据温室温度稳定状态确定是否开启节能调节模式，节能调节模式为机械通风装置采用循环通风运行方式；
所述第一节能分析条件为水平温度均匀度处于合格水平温度均匀度范围。
进一步地，节能分析单元在第二节能分析条件下根据温室温度稳定度确定循环通风间隔时长；
所述循环通风间隔时长与所述温室温度稳定度为正相关关系；
所述第二节能分析条件为开启节能调节模式。
进一步地，温室温度稳定状态处于允许温室温度稳定状态时，节能分析单元判定开启节能调节模式，允许温室温度稳定状态为温室温度稳定度大于预设温室温度稳定度，且当前时刻为辐射稳定时刻。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明技术方案中数据分析单元根据环境契合状态确定通风模式，不同的通风模式的耗能不同且通风模式的选择更加符合实际应用场景，以及，温控单元在第一通风条件下控制通风帘开启并根据有效叶片空气流速对通风帘的开启幅度进行调节或根据开启机械通风装置并根据垂向温度状态确定是否对降温组件的高度进行调节，使得相应装置的工作参数更加准确，从而提高温室大棚的环境控制效果，并且温控单元根据水平温度均匀度确定均衡补偿模式，均衡补偿模式为开启埋地换热管的第一均衡补偿模式或调节机械通风装置的通风高度的第二均衡补偿模式，使得在通风条件下最大程度的控制温度分布均匀，进而增大温室的环境稳定程度，从而提高温室大棚的环境控制效果。
附图说明
图1为本发明实施例设施农业智能信息远程监控系统的单元连接图。
图2为本发明实施例降温通风单元的侧视安装示意图；
图3为本发明实施例降温通风单元的正视安装示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1所示，其为本发明实施例设施农业智能信息远程监控系统的单元连接图，本发明提供一种设施农业智能信息远程监控系统，包括：
降温通风单元，其包括用以进行喷雾降温的若干降温组件以及用以进行负压通风降温的机械通风装置；
数据获取单元，用以获取需求信息；
数据分析单元，其与所述数据获取单元相连，用以根据温室二氧化碳参考值确定进行通风模式的选择以及根据环境契合状态确定通风模式；
温控单元，其与所述数据分析单元以及所述降温通风单元相连，用以控制降温通风单元执行通风模式，以及根据有效叶片空气流速对通风帘的开启幅度进行调节或根据垂向温度状态确定是否对降温组件的高度进行调节，并且温控单元根据水平温度均匀度确定均衡补偿模式；
节能分析单元，其与所述温控单元以及降温通风单元相连，用以根据温室温度稳定状态确定是否开启节能调节模式，以及根据温室温度稳定度确定循环通风间隔时长；
其中，所述均衡补偿模式包括开启埋地换热管的第一均衡补偿模式以及调节机械通风装置的通风高度的第二均衡补偿模式；
所述需求信息包括温室内二氧化碳含量、环境温度、环境风速、有效叶片空气流速以及温度传感器检测到的温度。
具体而言，数据分析单元周期性地计算温室二氧化碳参考值，且在温室二氧化碳参考值处于预设温室二氧化碳参考值范围时进行通风模式选择。
具体而言，数据分析单元每个监测周期结束时计算温室二氧化碳参考值，温室二氧化碳参考值为周期结束时各二氧化碳检测装置检测到的二氧化碳含量的和的平均值，预设温室二氧化碳参考值范围内的数值均小于预设二氧化碳参考值，预设二氧化碳参考值为700ppm，若温室二氧化碳参考值大于或等于预设二氧化碳参考值，则判定无需进行通风模式选择；本领域技术人员可以理解的是，植物光合作用需要二氧化碳，为大棚内二氧化碳满足植物需求，在温室二氧化碳参考值处于预设温室二氧化碳参考值范围时进行通风模式选择，温室内设置有若干二氧化碳传感器。
具体而言，所述数据分析单元检测环境契合状态并根据环境契合状态确定通风模式，通风模式为开启通风帘的第一通风模式或开启机械通风装置的第二通风模式；
所述通风模式的选择与环境契合状态所处的预设环境契合状态有关。
具体而言，环境契合状态包括第一环境契合状态以及第二环境契合状态，第一环境契合状态为环境温度小于预设环境温度阈值且环境风速处于适宜环境风速范围，第二环境契合状态为环境温度大于或等于预设环境温度阈值且环境风速不处于适宜环境风速范围，其中，预设环境温度阈值为适宜该温室大棚内的农作物生长的最佳温度，由用户自行设置，本领域技术人员可知的是，不同的农作物在不同的生长阶段对温度需求不同，因此，本领域技术人员自行根据农作物的种类以及生长阶段确定预设环境温度阈值，另外，风速过大或过小均会导致农作物吸收二氧化碳的速度变慢，因此，提供一种环境风速范围的取值，环境风速范围的取值为[ 0.1，0.25]，单位为m/s ，环境温度为温室外的环境温度，环境风速为温室外的环境风速。
具体而言，所述温控单元在第一通风条件下控制通风帘开启并根据有效叶片空气流速对通风帘的开启幅度进行调节；
通风帘的开启幅度的调节量与有效叶片空气流速相关；
所述温控单元设置有需调节有效叶片空气流速范围，有效叶片空气流速处于需调节有效叶片空气流速范围时，针对通风帘的开启幅度进行调节；
其中，第一通风条件为通风模式采用第一通风模式。
具体而言，有效叶片空气流速通过空气流速检测装置进行检测，空气流速检测装置的安装高度可调节，安装高度与农作物的最大高度相同，空气流速检测装置的安装高度的调节可以通过电动滑轨实现，将空气流速检测装置与电动滑轨移动连接，根据农作物的最大高度调节空气流速检测装置的安装高度；若有效叶片空气流速小于环境风速范围内的任一数值，则对通风帘的开启幅度进行增大调节，通风帘的开启幅度的增大量与有效叶片空气流速负相关关系，若有效叶片空气流速大于环境风速范围内的任一数值，则对通风帘的开启幅度进行减小调节，通风帘的开启幅度的减小量与有效叶片空气流速正相关关系。
具体而言，所述温控单元在第二通风条件下根据开启机械通风装置并根据垂向温度状态确定是否对降温组件的高度进行调节；
降温组件的高度的调节量与垂向温度状态有关；
所述垂向温度状态包括第一垂向温度状态，第一垂向温度状态为存在温度传感器检测到的温度大于预设环境温度阈值，温度传感器具有高度调节功能，温度传感器的高度与农作物高度有关。
垂向温度状态还包括第二垂向温度状态，第二垂向温度状态为温度传感器检测到的温度均小于或等于预设环境温度阈值，垂向温度状态为第一垂向温度状态时，对降温组件的高度进行调节；垂向温度状态为第二垂向温度状态时，无需对降温组件的高度进行调节；降温组件的高度的调节为减小调节，降温组件的高度的减小量与温度传感器检测到的温度为正相关关系。
请参阅图2至图3所示降温组件包括设置于温室大棚顶部的水雾喷头1、电子滑轨以及供水管道，供水管道包括露地管道以及埋地换热管3，非第一均衡补偿模式下降温组件通过露地管道为水雾喷头1进行供水，第一均衡补偿模式下降温组件通过埋地换热管3为水雾喷头1进行供水，所述露地管道设置于地面上，所述埋地换热管3设置于地面下，用以增大地面温度换热效率；机械通风装置2，通过升降台4设置于温室大棚内部，用以通过升降台4改变机械通风装置2的高度，通风帘6设置于温室大棚侧壁，通过机械卷辊5控制通风帘6的开启幅度。
请继续参阅图1所示，所述温控单元根据水平温度均匀度确定均衡补偿模式，均衡补偿模式为开启埋地换热管的第一均衡补偿模式或调节机械通风装置的通风高度的第二均衡补偿模式；
所述均衡补偿模式的选择与所述水平温度均匀度所处的预设水平温度均匀度范围有关。
温度传感器可以通过任意高度调节方式进行调节，如具有高度调节功能的移动机器人，温度传感器设置于移动机器人上，温度传感器的高度与农作物的最大高度相同，对降温组件的高度进行调节为针对水雾喷头高度进行调节，水雾喷头的高度调节方式可以采用任一现有技术的调节方式。
具体而言，水平温度均匀度为各温度传感器的温度差值的最大值，温度差值为两温度传感器检测到的温度的差值的绝对值，预设水平温度均匀度范围包括第一预设水平温度均匀度范围以及第二预设水平温度均匀度范围，第一预设水平温度均匀度范围内的数值均大于2℃且小于5℃，第二预设水平温度均匀度范围内的数值均大于或等于5℃。
具体而言，所述温控单元在第二均衡补偿模式中根据水平温度均匀度针对机械通风装置的通风高度进行减小调节，所述机械通风装置的通风高度的减小量与所述水平温度均匀度为正相关关系；
其中，所述机械通风装置对应设有最低通风高度。
具体而言，节能分析单元在第一节能分析条件下检测温室温度稳定状态并根据温室温度稳定状态确定是否开启节能调节模式，节能调节模式为机械通风装置采用循环通风运行方式；
所述第一节能分析条件为水平温度均匀度处于合格水平温度均匀度范围。
具体而言，合格水平温度均匀度范围内的数值均小于或等于2℃，循环通风方式为机械通风装置循环开启状态和关闭状态。
具体而言，节能分析单元在第二节能分析条件下根据温室温度稳定度确定循环通风间隔时长；
所述循环通风间隔时长与所述温室温度稳定度为正相关关系；
所述第二节能分析条件为开启节能调节模式。
循环通风间隔时长为机械通风装置的关闭状态的时长，值得注意的是，关闭状态的时长小于机械通风装置开启状态的时长的二分之一。
具体而言，温室温度稳定状态处于允许温室温度稳定状态时，节能分析单元判定开启节能调节模式，允许温室温度稳定状态为温室温度稳定度大于预设温室温度稳定度，且当前时刻为辐射稳定时刻。
具体而言，温室温度稳定度S的计算公式为：
其中，节能分析单元每10min计算一次各温度传感器的当前检测到的温度的和的平均值，第i次的平均值记为Si，，n为检测的总次数，n的取值由用户自行设定，n的取值应大于或等于3，预设温室温度稳定度为1/3，辐射稳定时刻处于13:00至16:00之间，包括13:00以及16:00。
具体而言，作为可控制的装置，用户能够根据实际情况自行控制机械通风装置、通风帘以及降温组件。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种设施农业智能信息远程监控系统，其特征在于，包括：
降温通风单元，其包括用以进行喷雾降温的若干降温组件以及用以进行负压通风降温的机械通风装置；
数据获取单元，用以获取需求信息；
数据分析单元，其与所述数据获取单元相连，用以根据温室二氧化碳参考值确定进行通风模式的选择以及根据环境契合状态确定通风模式；
温控单元，其与所述数据分析单元以及所述降温通风单元相连，用以控制降温通风单元执行通风模式，以及根据有效叶片空气流速对通风帘的开启幅度进行调节或根据垂向温度状态确定是否对降温组件的高度进行调节，并且温控单元根据水平温度均匀度确定均衡补偿模式；
节能分析单元，其与所述温控单元以及降温通风单元相连，用以根据温室温度稳定状态确定是否开启节能调节模式，以及根据温室温度稳定度确定循环通风间隔时长；
其中，所述均衡补偿模式包括开启埋地换热管的第一均衡补偿模式以及调节机械通风装置的通风高度的第二均衡补偿模式；
所述需求信息包括温室内二氧化碳含量、环境温度、环境风速、有效叶片空气流速以及温度传感器检测到的温度。
2.根据权利要求1所述的设施农业智能信息远程监控系统，其特征在于，数据分析单元周期性地计算温室二氧化碳参考值，且在温室二氧化碳参考值处于预设温室二氧化碳参考值范围时进行通风模式选择。
3.根据权利要求2所述的设施农业智能信息远程监控系统，其特征在于，所述数据分析单元检测环境契合状态并根据环境契合状态确定通风模式，通风模式为开启通风帘的第一通风模式或开启机械通风装置的第二通风模式；
所述通风模式的选择与环境契合状态所处的预设环境契合状态有关。
4.根据权利要求3所述的设施农业智能信息远程监控系统，其特征在于，所述温控单元在第一通风条件下控制通风帘开启并根据有效叶片空气流速对通风帘的开启幅度进行调节；
通风帘的开启幅度的调节量与有效叶片空气流速相关；
所述温控单元设置有需调节有效叶片空气流速范围，有效叶片空气流速处于需调节有效叶片空气流速范围时，针对通风帘的开启幅度进行调节；
其中，第一通风条件为通风模式采用第一通风模式。
5.根据权利要求4所述的设施农业智能信息远程监控系统，其特征在于，所述温控单元在第二通风条件下根据开启机械通风装置并根据垂向温度状态确定是否对降温组件的高度进行调节；
降温组件的高度的调节量与垂向温度状态有关；
所述垂向温度状态包括第一垂向温度状态，第一垂向温度状态为存在温度传感器检测到的温度大于预设环境温度阈值，温度传感器具有高度调节功能，温度传感器的高度与农作物高度有关。
6.根据权利要求5所述的设施农业智能信息远程监控系统，其特征在于，所述温控单元根据水平温度均匀度确定均衡补偿模式，均衡补偿模式为开启埋地换热管的第一均衡补偿模式或调节机械通风装置的通风高度的第二均衡补偿模式；
所述均衡补偿模式的选择与所述水平温度均匀度所处的预设水平温度均匀度范围有关。
7.根据权利要求6所述的设施农业智能信息远程监控系统，其特征在于，所述温控单元在第二均衡补偿模式中根据水平温度均匀度针对机械通风装置的通风高度进行减小调节，所述机械通风装置的通风高度的减小量与所述水平温度均匀度为正相关关系；
其中，所述机械通风装置对应设有最低通风高度。
8.根据权利要求7所述的设施农业智能信息远程监控系统，其特征在于，节能分析单元在第一节能分析条件下检测温室温度稳定状态并根据温室温度稳定状态确定是否开启节能调节模式，节能调节模式为机械通风装置采用循环通风运行方式；
所述第一节能分析条件为水平温度均匀度处于合格水平温度均匀度范围。
9.根据权利要求8所述的设施农业智能信息远程监控系统，其特征在于，节能分析单元在第二节能分析条件下根据温室温度稳定度确定循环通风间隔时长；
所述循环通风间隔时长与所述温室温度稳定度为正相关关系；
所述第二节能分析条件为开启节能调节模式。
10.根据权利要求9所述的设施农业智能信息远程监控系统，其特征在于，温室温度稳定状态处于允许温室温度稳定状态时，节能分析单元判定开启节能调节模式，允许温室温度稳定状态为温室温度稳定度大于预设温室温度稳定度，且当前时刻为辐射稳定时刻。
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