CN206932799U - 一种基于物联网的智能温室大棚 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于物联网的智能温室大棚，包括温室和控制室，温室包括设有倾斜面的屋顶和温室主体，温室主体内安装了传感器系统，补光系统和通风系统，传感器系统包括依次连接的传感器组，信号处理模块，信号放大模块和模数转换模块，传感器组包括温度，湿度，光照和二氧化碳传感器，信号处理模块，信号放大模块和模数转换模块分别包括温度，湿度，光照和二氧化碳信号处理模块，温度，湿度，光照和二氧化碳信号放大模块，温度，湿度，光照和二氧化碳模数转换模块;本实用新型可集中控制，通过物联网远程监控记录，形成了高度自动化，创新现代农业管理，提高了温室大棚使用效率。

Description

一种基于物联网的智能温室大棚

技术领域

本实用新型涉及温室大棚，特别涉及一种基于物联网的智能温室大棚。

背景技术

随着我国设施农业的近些年的快速繁荣，目前设施农业总面积在全国已经多于400 万公顷，针对我国不同地区已经设计制造出不同的温室结构，但温室控制中所调控的环境因子与地区实际环境相差很大，因此造成现代化的温室使用成本过高，据统计，目前现代化温室中有约一半成本用于环境调控，从而引发温室生产成本过高，甚至引发了亏本运行的现象出现，因此，在智能化温室控制系统的研发设计中，应更多的考虑温室所处当地的气候环境等因素。

随着无线电技术的不断发展和各个移动通信运营商网络覆盖日益宽广及移动通信技术日益成熟，智能温室朝着无线技术与远程监测的方向发展。在温室环境的无线感知方面，采用移动通信运营商的网络通信技术以及Zigbee、蓝牙、Wi-Fi等方式进行温室环境信息的无线传输。但目前国内温室控制网络化水平较低，随着手机的不断普及，实现手机网络化远程控制是温室控制发展的一大趋势。于是，在温室现场对一温室内农作物光照和通风的控制方面，需要有效管理，并且能实时监控，有利于温室内部通风，充分利用光伏电能的现代化农业管理。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有技术的问题，提供了一种可集中控制，可通过物联网远程监控记录，形成了高度自动化，创新现代农业管理，提高了温室大棚使用效率的基于物联网的智能温室大棚。

本实用新型具体技术方案如下：一种基于物联网的智能温室大棚，包括温室和控制室，所述温室包括设有倾斜面的屋顶和温室主体，所述温室主体内安装了传感器系统，补光系统和通风系统，所述传感器系统包括依次连接的传感器组，信号处理模块，信号放大模块和模数转换模块，所述传感器组包括温度，湿度，光照和二氧化碳传感器，所述信号处理模块，信号放大模块和模数转换模块分别包括温度，湿度，光照和二氧化碳信号处理模块，温度，湿度，光照和二氧化碳信号放大模块，温度，湿度，光照和二氧化碳模数转换模块；

所述补光系统包括安装在屋顶的太阳能光伏板，安装在温室主体内的充放电控制器，蓄电池，灯光控制器，补光灯，所述太阳能光伏板连接充放电控制器，所述充放电控制器连接蓄电池，所述灯光控制器连接补光灯；

所述通风系统包括安装在屋顶的环流风机，安装在温室主体内的风机、安装了电机控制系统的窗户，所述电机控制系统包括电机驱动器、电机控制器和驱动电机，所述窗户上设有窗轴，所述窗轴通过联轴器连接驱动电机设有的电机轴，所述驱动电机连接电机驱动器，所述电机驱动器连接电机控制器；

还包括主控系统，所述主控系统包括中央控制器和无线通信模块，所述中央控制器分别连接温度，湿度，光照和二氧化碳模数转换模块，环流风机，风机，电机控制器，灯光控制器，蓄电池，充放电控制器和无线通信模块，所述无线通信模块通过物联网与控制室连接。

以下为本实用新型的附属技术方案。

作为优选方案，所述温室主体还安装了设在屋顶外的外遮阳网和安装在屋顶和温室主体之间的内遮阳网。

作为优选方案，所述太阳能光伏板为将太阳能电池按照一定的方式进行串并联接形成电池方阵。

作为优选方案，所述补光灯设在屋顶底面上。

作为优选方案，所述窗户包括设置在屋顶倾斜面的顶窗和设置在温室主体左右两侧的侧窗。

作为优选方案，所述控制室内设有监控计算机和手机。

本实用新型的技术效果：本实用新型涉及控制系统、补光系统、通风系统三个方面，控制系统通过物联网与补光系统、通风系统有效融合，全面实现温室大棚的智能化控制与高效节能管理，通过控制系统对传感器，补光及通风系统控制与计算机之间构成无线网络，可与控制室内的监控计算机和手机连接，实现对监控及管理功能，且传感器系统可对内部环境传感且通过控制系统控制补光系统和通风系统，实现对温室内的通风和光线补足，补光系统产生的电力资源提供给温室内提供清洁电能，有效减少资源浪费，通风系统能有效对温室内的农作物通风，有效于温室内空气流通，促进农作物成长和培育，该温室大棚可集中控制，可通过物联网远程监控记录，形成了高度自动化，创新现代农业管理，提高了温室大棚使用效率。

附图说明

图1是本实用新型基于物联网的智能温室大棚的示意图。

图2是本实用新型传感器系统原理框图。

图3是本实用新型补光系统、通风系统和控制系统原理框图。

图4是本实用新型驱动电机和窗户连接示意图。

图中：温室1，屋顶11，倾斜面111，温室主体12，传感器系统2，传感器组21，温度传感器211，湿度传感器212，光照传感器213，二氧化碳传感器214，信号处理模块22，温度信号处理模块221，湿度信号处理模块222，光照信号处理模块223，二氧化碳信号处理模块224，信号放大模块23，温度信号放大模块231，湿度信号放大模块232，光照信号放大模块233，二氧化碳信号信号放大模块234，模数转换模块24，温度模数转换模块241，湿度模数转换模块242，光照模数转换模块243，二氧化碳模数转换模块244，补光系统3，太阳能光伏板31，充放电控制器32，蓄电池33，灯光控制器34，补光灯35，通风系统4，环流风机41，风机42、窗户43，顶窗431，侧窗432，窗轴44，电机控制系统45，电机驱动器451，电机控制器452，驱动电机46，电机轴461，联轴器47，控制系统6，中央控制器61，无线通信模块62，控制室7，手机71，监控计算机72，外遮阳网8，内遮阳网81。

具体实施方式

下面，结合实例对本实用新型的实质性特点和优势作进一步的说明，但本实用新型并不局限于所列的实施例。

如图1至图4所示，本实施例的一种基于物联网的智能温室大棚，包括温室1和控制室7，所述温室1包括设有倾斜面的屋顶11和温室主体12，所述温室主体12内安装了传感器系统2，补光系统3和通风系统4；

所述传感器系统2包括依次连接的传感器组21，信号处理模块22，信号放大模块25和模数转换模块26，所述传感器组包括温度传感器211，湿度传感器212，光照传感器213，二氧化碳传感器214，所述信号处理模块22，信号放大模块23和模数转换模块24分别包括温度信号处理模块221，湿度信号处理模块222，光照信号处理模块223，二氧化碳信号处理模块224，温度信号放大模块231，湿度信号放大模块232，光照信号放大模块233，二氧化碳信号信号放大模块234，温度模数转换模块241，湿度模数转换模块242，光照模数转换模块243，二氧化碳模数转换模块244；对温室环境参数室内空气温湿度、室内湿度、室内光照，及二氧化碳通过相应的传感器采集信息，处理及放大，转换为控制系统可控制的信号。

所述补光系统3包括安装在屋顶的太阳能光伏板31，安装在温室主体12内的充放电控制器32，蓄电池33，灯光控制器34，补光灯35，所述太阳能光伏板31连接充放电控制器32，所述充放电控制器32连接蓄电池33，所述灯光控制器34连接补光灯35；太阳能光伏系统的主要工作部件为太阳能光伏板，其为电池方阵，在太阳光照射下，太阳能电池会产生光伏效应，从而将太阳辐射能转化为电能，实现了低品位能源向高品位能源的转化。将太阳能电池按照一定的方式进行串并联接形成电池方阵，借助充放电控制器，将由电池方阵得到的电能储存在蓄电池中，可以有效节约电能。同时，对于夜间蓄电池输出电能，并利用逆变器得到交流电传输至配电柜，便于其它设备供电，可以有效节约电能利用太阳能发电，温室内设计配备节能补光系统，由于作物对光的选择性不同，不同波长的光对作物的生长影响也不同，可以根据作物实际需求光照进行配光。例如采用蓝光部分增加30%，红、蓝光能量更加平衡等方式，从而促进作物更有效的生长。

太阳能光伏系统采用节能光伏材料，夏天阳光辐射较强时，太阳能电池板可以吸收辐射于温室屋顶上的阳光，将光能转化为电能，同时起到很好的降温控制作用，太阳能电池板采用双玻结构，对室内的温度有着很好的保护作用，利用电池背板对光线二次反射，在冬天具有很好的保温效果，可有效节约大约20%的电能。可根据不同农作物设计补光系统提高产量并缩短生长周期

所述通风系统4包括安装在屋顶的环流风机41，安装在温室主体内的风机42、安装了电机控制系统的窗户43，所述电机控制系统45包括电机驱动器451，电机控制器452和驱动电机46，所述窗户43上安装了窗轴44，所述窗轴44一侧安装了联轴器47，其通过联轴器47连接驱动电机46设有的电机轴461，驱动电机为旋转电机，旋转电机可正或反转来使得窗轴转动，窗轴转动同时带动窗户转动，所述驱动电机46连接电机驱动器451，所述电机驱动器451连接电机控制器452；电机控制器连接电机驱动器，由电机驱动器对驱动电机驱动启动，该驱动电机为旋转电机，驱动电机通过对窗轴运转的正反转驱动，其反转为关闭，其正转为打开，从而实现电控窗户，其侧窗和顶窗的控制方式相同。

还包括控制系统6，所述控制系统6包括中央控制器61和无线通信模块62，无线通信模块可采用GPRS,WIFI,3G或4G，GSM网络，集多种通信方式于一体，在无需改变系统结构的前提下，可以满足各种复杂温室场所的使用需求。同时具备远程访问功能，保证了数据传输的稳定性。

所述中央控制器61分别连接温度，湿度，光照和二氧化碳模数转换模块，环流风机42，风机41，电机控制器452，灯光控制器34，蓄电池33，充放电控制器32和无线通信模块62，所述无线通信模块62通过物联网与控制室7连接。可根据设置的环境传感器阈值（温度、湿度、光照）自动开启、关闭天窗、风机等进行运行，且能根据需要调整开启窗户等执行，很大程度上提升了温室控制精度，并可对各种执行系统单元可以根据控制要求、以精确控制温室内作物的生长环境。

所述温室主体1还安装了设在屋顶外的外遮阳网8和安装在屋顶和温室主体之间的内遮阳网81。

所述太阳能光伏板31为将太阳能电池按照一定的方式进行串并联接形成电池方阵。

所述补光灯35设在屋顶11底面上，对温室内有效补充光源，提高温室内环境。

所述窗户43包括设置在屋顶倾斜面的顶窗431和设置在温室主体12左右两侧的侧窗432，能对温室主体和屋顶均实现通风透气。

所述控制室7内设有监控计算机72和手机71。监控温室生态环境用传感器、计算机、构成无线网络监控温度、空气湿度、光照强度、CO2浓度等来获得作物生长的最佳条件,给农户提供有效信息指导种植。与物联网结合，实现中心智能化管理农业物联网，主要是在农业生产环境因素方面实现感知、传输、处理和再控制。

基于上述技术方案，本实用新型在使用中，传感器系统将温室内环境因素传感，处理，放大和转换为控制系统可控制的信号，由控制系统中的中央控制器根据传感器传感信号，且通过控制通风系统和补光系统为温室内通风和提供光源，通风系统中的风机和环流风机为温室内空气流通，还可控制电机控制系统，通过电机控制系统中的驱动电机来控制窗轴的正反转来实现开关顶窗及侧窗，实现通风，同时还可通过控制灯光控制器来打开补光灯，从而实现了对于光线和通风的功能，另外，通过太阳光光伏板为蓄电池充足电能；

进一步地，由于控制系统包括中央控制器和无线通信模块，无线通信模块可通过物联网连接到计算机远程控制终端上，可进行显示，报警，查询的操作。控制室将以表格形式显示和存储收到的采样数据，然后与设定的值进行比较，若实际测得值超出所预设的范围，则会显示报警在屏幕上或语音报警，并打印记录，收集成年累月数据。同时，可以趋势曲线图关于生成全日、全周、全月的变化可以形成，随时远程查看温室的关于环境的各项参数以及温室设备的运行状态，下载数据与环境参数变化趋势曲线图，通过互联网，使用手机或者电脑对系统发出指令，对温室所有设施设备进行远程控制。

本实用新型涉及控制系统、补光系统、通风系统三个方面，控制系统通过物联网与补光系统、通风系统有效融合，全面实现温室大棚的智能化控制与高效节能管理，通过控制系统对传感器，补光及通风系统控制与计算机之间构成无线网络，可与控制室内的监控计算机和手机连接，实现对监控及管理功能，且传感器系统可对内部环境传感且通过控制系统控制补光系统和通风系统，实现对温室内的通风和光线补足，补光系统产生的电力资源提供给温室内提供清洁电能，有效减少资源浪费，通风系统能有效对温室内的农作物通风，有效于温室内空气流通，促进农作物成长和培育，该温室大棚可集中控制，可通过物联网远程监控记录，形成了高度自动化，创新现代农业管理，提高了温室大棚使用效率。

需要指出的是，上述较佳实施例仅为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于物联网的智能温室大棚，包括温室和控制室，所述温室包括设有倾斜面的屋顶和温室主体，所述温室主体内安装了传感器系统，补光系统和通风系统，其特征在于，所述传感器系统包括依次连接的传感器组，信号处理模块，信号放大模块和模数转换模块，所述传感器组包括温度，湿度，光照和二氧化碳传感器，所述信号处理模块，信号放大模块和模数转换模块分别包括温度，湿度，光照和二氧化碳信号处理模块，温度，湿度，光照和二氧化碳信号放大模块，温度，湿度，光照和二氧化碳模数转换模块；

所述补光系统包括安装在屋顶的太阳能光伏板，安装在温室主体内的充放电控制器，蓄电池，灯光控制器，补光灯，所述太阳能光伏板连接充放电控制器，所述充放电控制器连接蓄电池，所述灯光控制器连接补光灯；

所述通风系统包括安装在屋顶的环流风机，安装在温室主体内的风机、安装了电机控制系统的窗户，所述电机控制系统包括电机驱动器、电机控制器和驱动电机，所述窗户上设有窗轴，所述窗轴通过联轴器连接驱动电机设有的电机轴，所述驱动电机连接电机驱动器，所述电机驱动器连接电机控制器；

还包括主控系统，所述主控系统包括中央控制器和无线通信模块，所述中央控制器分别连接温度，湿度，光照和二氧化碳模数转换模块，环流风机，风机，电机控制器，灯光控制器，蓄电池，充放电控制器和无线通信模块，所述无线通信模块通过物联网与控制室连接。

2.如权利要求1所述的基于物联网的智能温室大棚，其特征在于，所述温室主体还安装了设在屋顶外的外遮阳网和安装在屋顶和温室主体之间的内遮阳网。

3.如权利要求1所述的基于物联网的智能温室大棚，其特征在于，所述太阳能光伏板为将太阳能电池按照一定的方式进行串并联接形成电池方阵。

4.如权利要求1所述的基于物联网的智能温室大棚，其特征在于，所述补光灯设在屋顶底面上。

5.如权利要求1所述的基于物联网的智能温室大棚，其特征在于，所述窗户包括设置在屋顶倾斜面的顶窗和设置在温室主体左右两侧的侧窗。

6.如权利要求1所述的基于物联网的智能温室大棚，其特征在于，所述控制室内设有监控计算机和手机。