CN206311993U - 一种自主测控的双反馈基体及具有该双反馈基体的农业大棚 - Google Patents
一种自主测控的双反馈基体及具有该双反馈基体的农业大棚 Download PDFInfo
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Abstract
一种自主测控的双反馈基体及具有该双反馈基体的农业大棚，该基体包括第一基板，其位于第一空间，第一空间上包括第一温度传感器、第一光强传感器、第一湿度传感器、第一数据处理装置、第一无线传输装置；第二基板，其位于与第一空间采用延展材料相隔的第二空间，第二基板上包括第二温度传感器、第二光强传感器、第二湿度传感器、二氧化碳传感器、溯源装置、第二数据处理装置、第二无线传输装置，作业装置包括多个实施装置、第三无线传输装置；联动发起装置包括主控装置、交互装置、第四无线传输装置。采用该基体将水、肥料、农药的供给系统融于统一的结构中，通过传感器采集土壤、日照、空气数据，经分析后控制上述供给系统，进行喷水、上肥、喷农药。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种双反馈基体及具有该双反馈基体的农业大棚，特别适用于种植领域。
背景技术
目前，我国大多数农业生产主要依靠人工经验管理，缺乏系统的科学指导。设施栽培技术的发展，对于农业现代化进程具有深远的影响。设施栽培为解决我国城乡居民消费结构和农民增收，为推进农业结构调整发挥了重要作用，温室种植已在农业生产中占有重要地位。要实现高水平的设施农业生产和优化设施生物环境控制，信息的实时获取、实时反馈和控制是目前需要解决的关键技术之一。需要提供一种对大棚内外进行测控，从而实现高效农业现代化的系统。
实用新型内容
本实用新型旨在提供一种自主测控的双反馈基体，其包括：
第一基板，其位于第一空间，所述第一基板上包括第一温度传感器、第一光强传感器、第一湿度传感器，用于感测所述第一空间的温度、光强度、湿度，所述第一基板上还包括第一数据处理装置、第一无线传输装置；
第二基板，其位于与所述第一空间采用延展材料相隔的第二空间，所述第二基板上包括第二温度传感器、第二光强传感器、第二湿度传感器、二氧化碳传感器，用于感测所述第二空间的温度、光强度、湿度、二氧化碳浓度，所述第二基板上还具有用于收集所述第二空间内部除温度、光强度、湿度之外的其他环境信息的溯源装置、第二数据处理装置、第二无线传输装置；
作业装置，其临近所述第二基板，所述作业装置包括多个实施装置、第三无线传输装置；
联动发起装置，其位于所述第一空间或者所述第二空间内，与所述第一基板、第二基板、作业装置具有一定空间距离，所述联动发起装置包括主控装置、交互装置、第四无线传输装置。
优选地，其中所述溯源装置用于收集土壤中氮磷钾各自的含量信息、植物叶片色度信息；所述多个实施装置包括温控装置、卷帘装置、喷水装置、上肥装置、喷农药装置。
优选地，其中所述溯源装置还用于收集土壤中其他各微量元素的含量信息、土壤温度、土壤湿度、土壤ph值信息。
优选地，其中所述第一基板和所述第二基板均为便于与延展材料相贴和的挠性基板，所述作业装置是墙体建筑。
具有所述的双反馈基体的一种农业大棚，其包括框架及延展材料，其中框架包括纵向上横梁(1)和复数个跨度方向横梁(2)，纵向上横梁(1)在其同一侧与复数个跨度方向横梁(2)的一端垂直相交，并在相交点固定连接，复数个跨度方向横梁(2)相互平行；在所述跨度方向横梁(2)上还等间距地设置复数个立柱(3)，该立柱(3)一端与跨度方向横梁(2)固定连接，另一端安装在地上，这些立柱(3)与纵向上横梁(1)位于同一侧面内，该侧面为一墙体；每根所述立柱(3)向着大棚内的一侧还设置有一根支撑杆(4)，支撑杆(4)的一端与所述立柱(3)固定连接，另一端与所述跨度方向横梁(2)固定连接；其中，所述跨度方向横梁(2)由多个子段(5)组成，每个子段(5)之间首尾相接，并通过连接件配合安装，从而构成跨度方向横梁(2)，子段(5)的数量可以根据实际需要选择，从而实现对跨度方向横梁(2)的弧度的调整；跨度方向横梁(2)中的每个子段(5)设置为双梁，即由平行的两个钢梁(5a、5b)通过两钢梁之间的连接件(6)形成；其中所述第一基板位于农业大棚的延展材料外侧，所述第二基板位于农业大棚的延展材料内侧，与所述第一基板相对应。
本实用新型方案采用自主测控的双反馈基体，其中，采用第一基板和第二基板均为便于与延展材料相贴和的挠性基板，可以设置于延展材料的各个高度位置，贴合紧密，检测准确；采用两个基板的双反馈系统对大棚内外空间实现双重反馈，在一个系统中同时实现了多种数据的采集、多个实施装置的启动。
附图说明
图1为自主测控的双反馈基体结构示意图。
图2为农业大棚结构示意图。
图3为农业大棚中子段的结构示意图。
具体实施方式
参见图1，示出了一种自主测控的双反馈基体，其包括第一基板，其位于第一空间，第一基板上包括第一温度传感器、第一光强传感器、第一湿度传感器，用于感测第一空间的温度、光强度、湿度，其上还包括第一数据处理装置、第一无线传输装置；第二基板，其位于与第一空间采用延展材料相隔的第二空间，第二基板上包括第二温度传感器、第二光强传感器、第二湿度传感器、二氧化碳传感器，用于感测第二空间的温度、光强度、湿度、二氧化碳浓度，第二基板上还具有用于收集第二空间内部除温度、光强度、湿度之外的其他环境信息的溯源装置、第二数据处理装置、第二无线传输装置，作业装置，其临近第二基板，包括多个实施装置、第三无线传输装置；联动发起装置，其位于第一空间或者第二空间内，与所述第一基板、第二基板、作业装置具有一定空间距离，包括主控装置、交互装置、第四无线传输装置。
其中，第二空间的第二基板上还包括溯源装置，其用于收集土壤中氮磷钾和其他微量元素(包括但不限于钙、镁、硫、铁、锰、硼、锌、铜、钼)的含量信息、土壤温度、土壤湿度、土壤ph值、植物叶片色度信息，溯源装置可以是本地的土壤分析器以及图像采集装置，在本地实时检测养分源头——土壤中氮磷钾和其他微量元素各自的含量信息、土壤温度、土壤湿度、土壤ph值，实时采集植物源头——即植物自身叶片图像从而计算色度信息，溯源装置还可以与远程的数据库相连接，该数据库中存储有已经处理好的当前土壤中氮磷钾各自的含量信息、当前植物叶片色度信息，溯源装置可以实时溯源下载上述信息；多个实施装置包括温控装置、卷帘装置、喷水装置、上肥装置、喷农药装置，其中喷水装置包括水源、喷灌泵、喷头等，上肥装置包括水肥一体机，喷农药装置采用改进的喷水装置。
采用如下的喷灌设备：①水源水清，无污染，无杂质；②喷灌泵与水源条件应配套，泵与喷头工作参数应协调一致，泵与动力机、管路、传动及连接应配套，当流量要求不大、压力要求不高时，选用单相水泵；③喷头抗堵塞性能好，喷水雾化均匀，与喷灌泵相匹配。温棚可根据占地面积的大小，兴建蓄水池并根据上述要求选择功率不同的喷灌泵、喷头。优选地，选用的喷灌泵是单相供水泵，流量为8～12升/时；与泵配套的喷头工作压力为0.18千帕，射程直径为3.5～4米；输水管选用主管径40厘米、支管径20厘米的PE管。
在优选实施例中，第一基板和第二基板均为便于与延展材料相贴和的挠性基板，作业装置是墙体建筑，多个实施装置设置于墙体上，多个实施装置包括温控装置、卷帘装置、喷水装置、上肥装置、喷农药装置。
利用上述自主测控的双反馈基体可以实现如下自主测控方法，包括：
采用第一温度传感器、第一光强传感器、第一湿度传感器定时感测第一空间的温度、光强度、湿度，将感测到的数据传送到第一数据处理装置，并经由第一无线传输装置发送到第二数据处理装置；
采用第二温度传感器、第二光强传感器、第二湿度传感器定时感测第二空间的温度、光强度、湿度，将感测到的数据发送到第二数据处理装置，由第二数据处理装置计算出相同时刻的第一空间和第二空间的温度差、光强度差和湿度差并存储；
在另一个优选实施例中，第一基板不在使用状态，第二基板单独使用，采用第二温度传感器、第二光强传感器、第二湿度传感器定时感测第二空间的温度、光强度、湿度，将上述数据发送到第二数据处理装置，计算将当前时刻的上述信息和上一个记录时刻的上述信息(或者标准数据)之差(或者经由其他算法)并存储；
采用联动发起装置中的主控装置通过第四无线传输装置向第二数据处理装置、溯源装置发起数据收集，对所收集到的温度差、光强度差、湿度差、土壤中氮磷钾各自的含量信息、植物叶片色度信息进行数据处理，采用下述公式确定如何发起作业：
公式一：公式二：vi＝αai+(1-α)bi，(0≤α≤1)
其中wi、vi表示采用不同算法得出的所述温度差、光强度差、湿度差、土壤中氮磷钾各自的含量信息、植物叶片色度信息这几个信息指标中第i个指标的组合权重；ai为第i个指标当前值与前一采集时刻值之差的绝对值与当前值的比值，bi分别为第i个指标当前值与后一采集时刻值之差的绝对值与当前值的比值；α为ai和bi的平均值；
按照所述温度差、光强度差、湿度差、土壤中氮磷钾各自的含量信息、植物叶片色度信息的两种计算方法得出的权重值中wi、vi再取平均，联动发起装置通过主控装置经由第四无线传输装置向作业装置发出指令，按照最终平均值结果由大到小的顺序启动作业装置中的多个实施装置，包括启动温控装置、启动卷帘装置、启动喷水装置、启动上肥装置、启动喷农药装置，还包括对每个实施装置的实施时长、实施程序、实施程度进行设定和操控。
在优选实施例中，通过比较第一空间和第二空间的温度差与额定温度差的差值，判断需要升温还是降温，通过比较第一空间和第二空间的光强度差与额定光强度差的差值，判断开启卷帘还是关闭卷帘，通过判断第一空间和第二空间的湿度差与额定湿度差的差值，判断是否开启喷水装置，通过比较植物叶片色度信息差与额定色度差时，判断是否开启喷农药装置，通过比较土壤中氮磷钾各自的含量信息差与各自的额定差时，判断是否开启上肥装置。
在优选实施例中，在特定的季节和特定的环境中，在第一空间和第二空间的温度差大于额定温度差时，降温，在第一空间和第二空间的温度差小于额定温度差时，升温，在第一空间和第二空间的光强度差大于额定光强度差时，开启卷帘，在第一空间和第二空间的光强度差小于额定光强度差时，关闭卷帘，在第一空间和第二空间的湿度差大于额定湿度差时，开启喷水装置，其后适时(比如在第一空间和第二空间的湿度差小于额定湿度差时)关闭喷水装置，在植物叶片色度信息差大于额定色度差时，开启喷农药装置，其后适时(比如在植物叶片色度信息差小于额定色度差时)关闭喷农药装置，在土壤中氮磷钾各自的含量信息差大于各自的额定差时，开启上肥装置，其后适时(比如在土壤中氮磷钾各自的含量信息差小于各自的额定差时)，关闭上肥装置。
其中，上肥装置包括水肥一体机，其根据需要施肥的元素种类及用量，将多个原料元素罐、水罐按照一定配比混合，实现自动化施肥。
在优选实施例中，在联动发起装置对作业装置发出命令之前或之后，可以通过对联动发起装置输入第二空间内农产品的种植准备阶段、种植和培育阶段、生长阶段、收获阶段信息，作为时间节点记录。在接收联动发起装置的启动命令后，还可以根据需要手动对墙体上的多个实施装置的启动顺序、实施时长、实施程序、实施程度进行调整。其中，联动发起装置可以是手持式或者安装于固定地点，优选地，联动发起装置包括显示屏，用于实时显示所采集的原始数据以及数据处理过程中的中间数据。
在优选实施例中，在接收联动发起装置的启动命令后，可以根据溯源装置所收集的土壤中其他微量元素的含量信息、土壤温度、土壤湿度、土壤ph值，手动对墙体上的多个实施装置的启动顺序、实施时长、实施程序、实施程度进行调整。
在优选实施例中，第二基板上的溯源装置还包括视频监控装置，视频监控装置的视频监控信号通过第二无线装置上传到联动发起装置或者其他的服务器。作业装置上还包括报警模块，在多个实施装置操作不当时通过声光报警、短信报警、语音报警等方式进行报警。
参见图2，示出了一种农业大棚，其包括框架、延展材料等结构，其中框架包括纵向上横梁1和复数个跨度方向横梁2，纵向上横梁1在其同一侧与复数个跨度方向横梁的一端垂直相交，并在相交点固定连接，复数个跨度方向横梁2相互平行。在跨度方向横梁上还等间距地设置复数个立柱3，该立柱3一端与跨度方向横梁固定连接，另一端安装在地上，这些立柱3与纵向上横梁1位于同一侧面内，该侧面为一墙体；每根立柱3向着大棚内的一侧还设置有一根支撑杆4，支撑杆4的一端与立柱3固定连接，另一端与跨度方向横梁2固定连接。
参见图3，跨度方向横梁2由多个子段5组成，每个子段5之间首尾相接，并通过铰接件和螺丝配合安装，从而构成跨度方向横梁2，使用者可以根据实际需要选择适当数量的子段5，从而实现对跨度方向横梁2的弧度的调整，可根据室内外温度、日照等情况，调节横梁弧度，从而调节大棚受日照角度。
优选地，靠近纵向上横梁1的子段5要比远离纵向上横梁1的子段5更长，从而优化跨度方向横梁2的载荷。
跨度方向横梁2中的每个子段5设置为双梁，即由平行的两个钢梁5a和5b通过两钢梁之间的连接件6形成，该连接件6可以是工字型结构，也可以是其他任意固定结构。如此可承受更大的载荷，如大雪堆积，甚至可以承受操作人员站立在其上，对如积雪等意外情况进行处理。钢梁5a和5b平行穿过工字型连接件6的平行部分。
优选地，该农业大棚长100-200米，跨度12-18米。
在优选实施例中，本申请自主测控的双反馈基体设置于该农业大棚上，其中大棚外面是第一空间，大棚内部是第二空间。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (5)
1.一种自主测控的双反馈基体，其特征在于，包括：
第一基板，其位于第一空间，所述第一基板上包括第一温度传感器、第一光强传感器、第一湿度传感器，用于感测所述第一空间的温度、光强度、湿度，所述第一基板上还包括第一数据处理装置、第一无线传输装置；
第二基板，其位于与所述第一空间采用延展材料相隔的第二空间，所述第二基板上包括第二温度传感器、第二光强传感器、第二湿度传感器、二氧化碳传感器，用于感测所述第二空间的温度、光强度、湿度、二氧化碳浓度，所述第二基板上还具有用于收集所述第二空间内部除温度、光强度、湿度之外的其他环境信息的溯源装置、第二数据处理装置、第二无线传输装置；
作业装置，其临近所述第二基板，所述作业装置包括多个实施装置、第三无线传输装置；
联动发起装置，其位于所述第一空间或者所述第二空间内，与所述第一基板、第二基板、作业装置具有一定空间距离，所述联动发起装置包括主控装置、交互装置、第四无线传输装置。
2.如权利要求1所述的双反馈基体，其特征在于，其中所述溯源装置用于收集土壤中氮磷钾各自的含量信息、植物叶片色度信息；所述多个实施装置包括温控装置、卷帘装置、喷水装置、上肥装置、喷农药装置。
3.如权利要求2所述的双反馈基体，其特征在于，其中所述溯源装置还用于收集土壤中其他各微量元素的含量信息、土壤温度、土壤湿度、土壤ph值信息。
4.如权利要求1所述的双反馈基体，其特征在于，其中所述第一基板和所述第二基板均为便于与延展材料相贴和的挠性基板，所述作业装置是墙体建筑。
5.一种具有如权利要求1-4中任一项所述的双反馈基体的一种农业大棚，其特征在于，该农业大棚包括框架及延展材料，其中框架包括纵向上横梁(1)和复数个跨度方向横梁(2)，纵向上横梁(1)在其同一侧与复数个跨度方向横梁(2)的一端垂直相交，并在相交点固定连接，复数个跨度方向横梁(2)相互平行；在所述跨度方向横梁(2)上还等间距地设置复数个立柱(3)，该立柱(3)一端与跨度方向横梁(2)固定连接，另一端安装在地上，这些立柱(3)与纵向上横梁(1)位于同一侧面内，该侧面为一墙体；每根所述立柱(3)向着大棚内的一侧还设置有一根支撑杆(4)，支撑杆(4)的一端与所述立柱(3)固定连接，另一端与所述跨度方向横梁(2)固定连接；其中，所述跨度方向横梁(2)由多个子段(5)组成，每个子段(5)之间首尾相接，并通过连接件配合安装，从而构成跨度方向横梁(2)，子段(5)的数量可以根据实际需要选择，从而实现对跨度方向横梁(2)的弧度的调整；跨度方向横梁(2)中的每个子段(5)设置为双梁，即由平行的两个钢梁(5a、5b)通过两钢梁之间的连接件(6)形成；其中所述第一基板位于农业大棚的延展材料外侧，所述第二基板位于农业大棚的延展材料内侧，与所述第一基板相对应。
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| CN107272790A (zh) * | 2017-07-31 | 2017-10-20 | 合肥桥旭科技有限公司 | 一种智能温室大棚的自动管理控制系统 |
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