CN207678435U - 一种温室大棚智能控制系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型的温室大棚智能控制系统,包括温室大棚、滴灌机构、加热机构、补光机构、自动通风机构、卷帘机构、太阳能光伏板、风力发电装置以及控制柜,特征在于:滴灌机构由滴灌管和水泵组成,加热机构由供热管和热风发生装置组成,补光机构由多个补光灯组成,自动通风机构由两通风扇组成,卷帘机构设置于温室大棚的朝阳面上;控制电路由微控制器及与其相连接的温湿度、pH值、光照、CO2浓度、土壤湿度传感器组成。本实用新型的温室大棚智能控制系统,在土壤含水量、CO2浓度、光照强度、温度过低时,分别进行滴灌、通风、补光和通热风操作,实现了温室大棚内作物生长的自动化控制,为大棚内作物的生长营造出了较佳的环境。有益效果显著,适于应用。

Description

一种温室大棚智能控制系统
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种温室大棚智能控制系统及控制方法,更具体的说,尤其涉及 一种根据检测的环境参数可自动进行滴灌、补光、通风和加热的温室大棚智能控制系统及 控制方法。
背景技术
[0002] 中国是世界农业大国,21世纪以来,中国经济迅速发展,但是农业智能化水平依然 较低,生产作业时极易造成环境污染,不便于管理并且浪费了大量的时间和劳动力。解决传 统农业生产中的环境污染、管理难、劳动力已成为发展现代农业首先面对的问题之一。
[0003] 智能控制系统在农业上尤其是对于需要频繁管理的温室大棚来说,有很大方便和 优势。首先,智能控制系统控制的精准性和及时性,通过对环境参数的检测,通过多种传感 器获取植物生长环境的精准参数,可使人们对于作物生长环境进行深层的了解,根据传感 器数据给出相应的反馈和操作,反应及时,易于给植物营造出最适应的生长环境,温室大棚 能够种植出高质量、高产量的绿色蔬菜。从发展前景上来说,温室大棚采用智能控制系统是 未来农业发展的趋势和方向,它会将人们从繁杂的工作中解放出来,利用科技的手段得到 最佳的控制效果,还会帮助降低成本,是农业走向高质量、高效率、高收益的道路。
发明内容
[0004] 本实用新型为了克服上述技术问题的缺点,提供了一种根据检测的环境参数可自 动进行滴灌、补光、通风和加热的温室大棚智能控制系统及控制方法。
[0005] 本实用新型的温室大棚智能控制系统,包括温室大棚(1)、滴灌机构、加热机构、补 光机构、自动通风机构、卷帘机构、太阳能光伏板(12)、风力发电装置以及控制柜(14),控制 柜中设置有控制电路;其特征在于:所述滴灌机构由设置于温室大棚中地面上的滴灌管(2) 及与其相连接的水泵(3)组成,滴灌管上间隔设置有对作物(18)进行灌溉的喷头(4);加热 机构由设置于温室大棚中的供热管(6)和热风发生装置(7)组成,供热管上间隔开设有出风 口(8);补光机构由间隔设置于温室大棚中的多个补光灯(9)组成,自动通风机构由设置于 温室大棚两端的两通风扇(5)组成,卷帘机构设置于温室大棚的朝阳面上,太阳能光伏板设 置于温室大棚的上方,风力发电装置设置于温室大棚旁;
[0006] 控制电路由微控制器及与其相连接的温湿度传感器(19)、pH值传感器(20)、光照 传感器(21)、二氧化碳浓度传感器(22)、土壤湿度传感器(23)、LCD显示屏(24)和GSM通信模 块(25)组成,温湿度传感器用于采集温室大棚内的温度和湿度,pH值传感器用于检测土壤 的酸碱度,光照传感器用于采集大棚内的光照强度,二氧化碳浓度传感器用于采集大棚内 的C02浓度,土壤湿度传感器用于采集土壤的含水量;微控制器的输出端与通风扇、水泵、补 光灯、卷帘机构和热风发生装置的控制端均相连接;所述太阳能光伏板、风力发电装置的输 出经电源管理模块(17)对蓄电池、微控制器进行供电。
[0007] 本实用新型的温室大棚智能控制系统,所述温室大棚(1)中设置有对农作物长势 和温室大棚内状况进行画面采集的摄像头(11),摄像头与微控制器(16)相连接。
[0008]本实用新型的温室大棚智能控制系统,所述热风发生装置(7)由鼓风机(27)和加 热设备(28)组成,鼓风机的出风口与加热设备的进风口相连通,加热设备的出风口经连通 管(29)与供热管(6)相通。
[0009]本实用新型的温室大棚智能控制系统,所述通风扇(5)由固定座(26)、外壳(30)、 电机(31)和叶轮(32)组成,固定座、外壳的内部均为空腔,外壳固定于固定座上,电机设置 于外壳的内部空腔中,叶轮固定于电机的输出轴上。
[0010]本实用新型的有益效果是:本实用新型的温室大棚智能控制系统,温室大棚中设 置有滴灌机构、通风机构、补光机构、加热机构和卷帘机构,控制电路通过相应的传感器对 大棚内温度、湿度、光照强度、C02浓度以及土壤pH值和湿度进行检测,以便在土壤含水量过 低、C02浓度过低、光照强度过低、温度过低时,分别经滴灌机构、通风机构、补光机构、加热 机构进行作物滴灌、通风、补光和通热风操作,实现了温室大棚内作物生长的自动化控制, 为大棚内作物的生长营造出了较佳的环境。同时,通过设置的太阳能光伏板、风力发电装置 可分别利用太阳能和风能进行发电并存储,具有较佳的节能效果;通过设置的摄像头可采 集温室大棚内的实现图像信息,有利于从远端获取作物长势和现场环境图像;通过设置的 GSM通信模块可实现智能终端或上位pC的监控和自动控制作业,有益效果显著,适于应用。
附图说明
[0011]图1为本实用新型的温室大棚智能控制系统的结构示意图;
[0012]图2为本实用新型中控制电路的原理图;
[0013]图3为本实用新型中加热机构的结构示意图;
[0014]图4为本实用新型中滴灌机构的结构示意图;
[0015]图5为本实用新型中通风扇的结构示意图。
[0016]图中:1温室大棚,2滴灌管,3水栗,4喷头,5通风扇,6供热管,7热风发生装置,8出 风口,9补光灯,10卷帘机构,11摄像头,12太阳能光伏板,13风力发电装置,14控制柜,15地 面,16微控制器,17电源管理模块,18作物,19温湿度传感器,20 pH值传感器,21光照传感 器,22二氧化碳浓度传感器,23土壤湿度传感器,24 LCD显示屏,25 GSM通信模块,26固定 座,27鼓风机,28加热设备,29连通管,30外壳,31电机,32叶轮。
具体实施方式
[0017]下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。
[0018]如图1所示,给出了本实用新型的温室大棚智能控制系统的结构示意图,其由温室 大棚1、滴灌机构、通风机构、补光机构、加热机构、卷帘结构、太阳能光伏板12、风力发电装 置13、摄像头11、控制柜14组成,温室大棚1由支架和置于支架上的透光层组成,温室大棚内 种植有作物18。滴灌机构由设置于温室大棚1地面上的滴灌管2和水泵3组成,如图4所示,给 出了本实用新型中滴灌机构的结构示意图,水栗3抽出的水进入滴灌管2中,滴灌管2上间隔 设置有喷头4,滴灌管2中的水经喷头喷出,实现对作物18的灌溉,采用滴灌具有良好的节水 效果。所示的通风机构由设置于温室大棚1两端的两通风扇5组成,两通风扇5沿同一方向抽 风,以便当温室大棚1中的C〇2浓度过低时进行透风。
[0019] 所示的加热机构由设置于温室大棚1中的供热管6和热风发生装置7组成,供热管6 沿温室大棚1的长度方向设置,其可设置多根,供热管6沿其长度方向开设有多个出风口 8。 热风发生装置7鼓出的热风进入供热管6中后,再由出风口8吹出,实现对温室大棚1内的加 热作用。所示补光机构由设置于温室大棚1内的多个补光灯9组成,当温室大棚1内的光照强 度不足时,通过补光灯9进行补光,以保证作物进行正常的光合作用。所示卷帘机构设置于 温室大棚1的朝阳面上,卷帘机构升起时,可增加温室大棚1内的光照强度和通风量。
[0020] 控制柜14中设置有控制电路,如图2所示,给出了本实用新型中控制电路的原理 图,其由微控制器16及与其相连接的电源管理模块17、温湿度传感器19、PH值传感器20、光 照传感器21、二氧化碳浓度传感器22、土壤湿度传感器23、L⑶显示屏24和GSM通信模块组 成,同时微控制器16的不同输出端还与通风扇5、水泵3、补光灯9、卷帘机构、热风发生装置7 的电源控制端相连接,摄像头11也与微控制器16相连接。太阳能光伏板12、风力发电装置13 的输出经电源管理模块17与微控制器16和蓄电池相连接,蓄电池为各模块的工作提供稳定 电压。
[0021] 微控制器16通过温湿度传感器19采集温室大棚1中的温度值和湿度值,通过pH值 传感器20采集大棚中土壤的酸碱度,通过光照传感器21采集温室大棚1中的光照强度,通过 二氧化碳浓度传感器22采集大棚内的C02浓度,通过土壤湿度传感器23采集土壤的含水量。 微控制器16通过LCD显示屏24可将采集的信息实时地显示出来,通过摄像头11获取温室大 棚1内的视频图像信息,通过GSM通信模块25可实现与智能终端或上位PC机的通信,以实现 所采集数据的上传以及远程控制。
[0022] 所述微控制器16可采用型号为STM32F103C8T6的单片机,该单片机工作速度快,一 系列的省电模式保证低功耗应用要求,有丰富I/O端口和连接到两条APB总线,丰富的外设 配置使的STM32F103VET6单片机适合于多种应用场合。摄像机11采用型号为0V7670的图像 传感器,其体积小、工作电压低,可提供单片VGA摄像和影像处理器的所有功能。LCE显示屏 24采用采用12864液晶,12864液晶的价格便宜,适用于小型电子设备的显示模块。
[0023]如图3所示,给出了本实用新型中加热机构的结构示意图,所示的热风发生装置7 由鼓风机27和加热设备28组成,鼓风机27向加热设备28中鼓入待机热的空气,加热设备28 将空气加热后,通过连通管29将热风通入供热管6中,热风再通过供热管6上的出风口 8鼓入 温室大棚1中,实现对温室大棚1空间的均匀加热。如图5所示,给出了本实用新型中通风扇 的结构示意图,所示的通风扇5由固定座26、外壳30、电机31和叶轮32组成,固定座26和外壳 30的内部均为通腔,外壳3〇固定于固定座26上,电机31置于外壳30的内部空腔中,叶轮32固 定于电机31的输出轴上,在电机31的带动作用下实现鼓风。
[0024]温室大棚智能控制系统的控制方法,通过以下步骤来实现:
[0025] a) •土壤含水量检测和判断,控制电路通过土壤湿度传感器测量土壤含水量,如果 土壤含水量低于设定阈值,则开启水泵对作物进行滴灌作业;
[0026] b) •大棚内温度检测和判断,控制电路经温湿度传感器获取温室大棚内的温度,并 对温度进行判断,如果大棚内温度低于设定阈值,则开启热风发生装置,产生的热风经供热 管均匀分散在温室大棚中,以保证作物的生长;
[0027] c) •大棚内C02浓度检测和判断,控制电路通过二氧化碳浓度传感器检测大棚内的 C02浓度,如果C02浓度低于设定阈值,则开启温室大棚两侧的通风扇,使得外部空气穿堂流 过大棚内部,以保证作物进行正常的光合作用,实现淀粉积累;
[0028] d).大棚内光照检测和判断,控制电路通过光照传感器检测大棚内的光照强度,如 果白天光照强度低于设定阈值,则开启卷帘机构,使更多的光照进入大棚;如果夜间光照强 度低于设定阈值,则开启补光灯进行补光;
[0029] e) •作物长势和图像采集,控制电路通过摄像头获取温室大棚内的图像和视频画 面,以获取作物长势和现场环境;
[0030] f) •远程监控和控制,远端的智能终端或上位PC机经GSM通信模块与控制电路通 信,以获取温室大棚内的温湿度、土壤含水量、土壤pH值、C02浓度、视频画面信息,并可发送 相应的控制指令,由微控制器执行滴灌、补光、通风、加热操作。

Claims (4)

1. 一种温室大棚智能控制系统,包括温室大棚(1)、滴灌机构、加热机构、补光机构、自 动通风机构、卷帘机构、太阳能光伏板(12)、风力发电装置以及控制柜(14),控制柜中设置 有控制电路;其特征在于:所述滴灌机构由设置于温室大棚中地面上的滴灌管(2)及与其相 连接的水泵(3)组成,滴灌管上间隔设置有对作物(18)进行灌溉的喷头(4);加热机构由设 置于温室大棚中的供热管(6)和热风发生装置(7)组成,供热管上间隔开设有出风口(8);补 光机构由间隔设置于温室大棚中的多个补光灯(9)组成,自动通风机构由设置于温室大棚 两端的两通风扇(5)组成,卷帘机构设置于温室大棚的朝阳面上,太阳能光伏板设置于温室 大棚的上方,风力发电装置设置于温室大棚旁; 控制电路由微控制器及与其相连接的温湿度传感器(19)、pH值传感器(20)、光照传感 器(21)、二氧化碳浓度传感器(22)、土壤湿度传感器(23)、IXD显示屏(24)和GSM通信模块 (25)组成,温湿度传感器用于采集温室大棚内的温度和湿度,pH值传感器用于检测土壤的 酸碱度,光照传感器用于采集大棚内的光照强度,二氧化碳浓度传感器用于采集大棚内的 C02浓度,土壤湿度传感器用于采集土壤的含水量;微控制器的输出端与通风扇、水栗、补光 灯、卷帘机构和热风发生装置的控制端均相连接;所述太阳能光伏板、风力发电装置的输出 经电源管理模块(17)对蓄电池、微控制器进行供电。
2. 根据权利要求1所述的温室大棚智能控制系统,其特征在于:所述温室大棚(1)中设 置有对农作物长势和温室大棚内状况进行画面采集的摄像头(11),摄像头与微控制器(16) 相连接。
3. 根据权利要求1或2所述的温室大棚智能控制系统,其特征在于:所述热风发生装置 (7)由鼓风机(27)和加热设备(28)组成,鼓风机的出风口与加热设备的进风口相连通,加热 设备的出风口经连通管(29)与供热管(6)相通。
4. 根据权利要求1或2所述的温室大棚智能控制系统,其特征在于:所述通风扇(5)由固 定座(26)、外壳(30)、电机(31)和叶轮(32)组成,固定座、外壳的内部均为空腔,外壳固定于 固定座上,电机设置于外壳的内部空腔中,叶轮固定于电机的输出轴上。
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CN110651643A (zh) * 2019-10-15 2020-01-07 沈阳农业大学 一种具有育苗采光与通风控制系统的温室育苗大棚

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