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

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

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

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。

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

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。

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；

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CO₂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。

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。

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。

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。

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、CO₂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、CO₂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

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；

图2为本实用新型中控制电路的原理图；

图3为本实用新型中加热机构的结构示意图；

图4为本实用新型中滴灌机构的结构示意图；

图5为本实用新型中通风扇的结构示意图。

图中：1温室大棚，2滴灌管，3水泵，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

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。

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，水泵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CO₂浓度过低时进行透风。

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。

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、LCD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。

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CO₂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。

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OV7670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。

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30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。

温室大棚智能控制系统的控制方法，通过以下步骤来实现：

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；

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；

c).大棚内CO₂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CO₂浓度，如果CO₂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；

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；

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；

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、CO₂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）、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CO₂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。

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。