CN213153148U - 温室大棚自动监测控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种温室大棚自动监测控制系统，包括数据采集系统、远程计算机、环境控制器，数据采集系统通过PIC总线与远程计算机连接，远程计算机通过PIC总线与环境控制器信号连接；大棚骨架包括圆弧形的弧形骨架，弧形骨架顶部设有电机，弧形骨架内部安装有齿轮，齿轮的下方设有竖直的螺纹杆，电机的输出轴穿过齿轮中心与螺纹杆固定连接，螺纹杆的外壁螺纹套设有水平的安装座，安装座的底部两端分别安装有风扇，安装座的底部还安装有补光灯，排气扇、电机、补光灯、风扇分别与环境控制器电连接。本实用新型能够按照黑枸杞的生长要求控制温室大棚内的环境参数，提高了温室大棚内空气循环效率，排出有害气体。

Description

温室大棚自动监测控制系统

技术领域

本实用新型属于温室大棚技术领域，涉及一种温室大棚自动监测控制系统。

背景技术

黑枸杞作为具有保健作用的药用植物，近年来，人们对于黑枸杞的需求量大幅度递增，野生黑枸杞已远远不能满足人们的需求，目前市面上的黑枸杞大多为人工种植，而原始露天人工种植存活率差，且颗粒小，营养价值不高。因而后起之秀的温室大棚种植越来越受到广大种植者的欢迎。由于大棚内环境相对封闭，空气流通性较差，因此对棚内环境参数的自动实时监控显得尤为重要；现有大部分温室大棚，依靠人工通过简单的工具（温度计等）确定当前环境条件，根据种植经验手动开启和关闭控制设备，效率低，控制效果不好。

目前的自动化设施多集中在对棚内温度、湿度、光照及CO₂浓度的监控上；但因追施化学肥料、未腐熟粪肥和饼肥等而产生的氨气、二氧化氮、二氧化硫等有毒气体，以及来自塑料薄膜或管材的乙烯等，如果不能及时排散出去，将会危害作物的生长发育，严重时会引起植株枯死和绝收；因此，提高温室大棚内空气循环效率具有重要意义。

发明内容

为了解决上述问题，本实用新型提供一种温室大棚自动监测控制系统，实时准确监测温室大棚内环境参数，并按照黑枸杞的生长要求控制温室大棚内的环境参数，提高了温室大棚内空气循环效率，排出有害气体，解决了现有技术中存在的问题。

本实用新型所采用的技术方案是，一种温室大棚自动监测控制系统，包括数据采集系统、远程计算机、环境控制器，数据采集系统包括安装于温室大棚内的土壤湿度传感器、环境温度传感器、环境湿度传感器、光照传感器、二氧化碳浓度传感器；数据采集系统通过PIC总线与远程计算机连接，远程计算机通过PIC总线与环境控制器信号连接；

温室大棚包括大棚骨架，大棚骨架包括圆弧形的弧形骨架，弧形骨架顶部设有电机，弧形骨架内部安装有齿轮，齿轮的下方设有竖直的螺纹杆，电机的输出轴穿过齿轮中心与螺纹杆固定连接，电机的输出轴与齿轮固定连接，螺纹杆的外壁螺纹套设有水平的安装座，安装座的顶部与伸缩套筒伸缩杆下端固定连接，伸缩套筒的顶端与弧形骨架固定连接，安装座的底部两端分别安装有风扇，安装座的底部还安装有补光灯，排气扇、电机、补光灯、风扇分别与环境控制器电连接；齿轮的前后两侧分别设有弧形轨道，弧形轨道与弧形骨架的弧度相同，齿轮的前侧与第一齿条啮合，齿轮的后侧与第二齿条啮合，第一齿条、第二齿条均为圆弧形，第一齿条、第二齿条分别与对应的弧形轨道滑动连接，第一齿条远离齿轮的一端与第一天窗固定连接，第二齿条远离齿轮的一端与第二天窗固定连接，第一天窗、第二天窗分别与温室大棚顶部滑动密封连接。

进一步的，所述第一天窗靠近齿轮的一侧设有第一容纳槽，第二天窗靠近齿轮的一侧设有第二容纳槽；第一天窗的弧长小于第一容纳槽的弧长，第二天窗的弧长小于第二容纳槽的弧长，第一容纳槽与第二容纳槽之间的弧长大于第一容纳槽弧长的2倍。

进一步的，所述第一天窗、第二天窗分别与温室大棚顶部之间设有密封条。

进一步的，所述弧形骨架的底部连接有水平骨架，水平骨架的底部设有竖直的立柱，一侧立柱的内壁安装有排气扇，另一侧的立柱内壁安装有加热器，加热器的上方安装有二氧化碳释放机，水平骨架的底部均匀安装有多个喷淋头，喷淋头的水管上安装有淋水泵，土壤表面布设有灌溉水管，灌溉水管上安装有灌溉泵，喷淋头的水管、灌溉水管均与水源连接；加热器、二氧化碳释放机、淋水泵、灌溉泵分别与环境控制器电连接。

进一步的，所述环境控制器采用AT89S52单片机作为处理芯片，单片机串行口采用MAX485芯片与远程计算机进行串行口电平转换。

进一步的，所述加热器采用PCT风道电加热器。

进一步的，所述排气扇安装于左右开口的壳体内，壳体的外端口设有竖向的隔板，隔板上设有多个水平的通道，每个通道外端嵌有环形的磁铁，每个通道外设有不锈钢材质的挡板，挡板的上端与壳体铰接。

本实用新型的有益效果是：本实用新型通过控制一个电机实现第一天窗、第二天窗同时打开/关闭，当第一天窗、第二天窗打开时，电机的输出轴同时带动螺纹杆转动，通过螺纹传动带动安装座上升，伸缩套筒缩短，带动补光灯、风扇向上运动，减少对气流的影响，提高空气循环效率，排出温室大棚内部的有害气体，更利于枸杞的健康生长。当第一天窗、第二天窗关闭时，电机的输出轴同时带动螺纹杆转动，通过螺纹传动带动安装座下降，带动补光灯、风扇向下运动，提高补光效果，增强温室大棚空气流动，提高温度、二氧化碳浓度的控制效果。

本实用新型根据传感器采集的数据和黑枸杞的生长要求发送控制指令，给黑枸杞营造出最适宜的生长环境，反应及时，实现了科学精准的控制，使其亩产量大幅增加，提高产量和品质，提高了工作效率，减少了操作人员的工作量。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例的结构框图。

图2是本实用新型实施例中天窗关闭时的结构示意图。

图3是本实用新型实施例中天窗打开时的结构示意图。

图4是本实用新型实施例中齿轮的俯视图。

图中，1.数据采集系统，1-1.土壤湿度传感器，1-2.环境温度传感器，1-3.环境湿度传感器，1-4.光照传感器，1-5.二氧化碳浓度传感器，1-6.土壤pH传感器，2.远程计算机，3.环境控制器，3-1.排气扇，3-2.补光灯，3-3.加热器，3-4.二氧化碳释放机，3-5.淋水泵，3-6.灌溉泵，4.立柱，5.水平骨架，6.弧形骨架，7.喷淋头，8.伸缩套筒，9.安装座，10.风扇，11.电机，12.齿轮，13.螺纹杆，14.第一齿条，15.第一容纳槽，16.第一天窗，17.第二齿条，18.第二容纳槽，19.第二天窗。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例温室大棚自动监测控制系统，如图1所示，包括数据采集系统1、远程计算机2、环境控制器3。其中数据采集系统1包括安装于温室大棚内的土壤湿度传感器1-1、环境温度传感器1-2、环境湿度传感器1-3、光照传感器1-4、二氧化碳浓度传感器1-5、土壤pH传感器1-6。数据采集系统1通过PIC总线与远程计算机2连接，远程计算机2通过PIC总线与环境控制器3信号连接，将土壤湿度、环境温度、环境湿度、光照、二氧化碳浓度、土壤pH转换为电信号实时发送至远程计算机2，远程计算机2根据温室大棚的实时环境条件及黑枸杞最佳生长环境条件通过PIC总线向环境控制器3发送相应指令，为黑枸杞提供最佳生长环境。

如图2-3所示，温室大棚包括大棚骨架，大棚骨架包括弧形骨架6，弧形骨架6的底部连接有水平骨架5，水平骨架5的底部设有竖直的立柱4，大棚骨架所有钢结构材料均采用碳素钢，所有立柱4和连接件均先加工焊接后热浸镀锌防腐，然后进行组装。

一侧立柱4的内壁安装有排气扇3-1，排气扇3-1安装于左右开口的壳体内，壳体的外端口设有竖向的隔板，隔板上设有多个水平的通道，每个通道外端嵌有环形的磁铁，每个通道外设有不锈钢材质的挡板，挡板的上端与壳体铰接；当排气扇3-1开启时，吹出的气流克服磁铁与挡板的吸力，将挡板吹起，温室大棚内的气体排出；当排气扇3-1关闭时，挡板在重力和磁铁吸力作用下与壳体紧密贴合，避免温室大棚内的空气排出，维持温室大棚内的环境。排气扇3-1的下方安装有环境控制器3，另一一侧的立柱4内壁安装有加热器3-3，加热器3-3的上方安装有二氧化碳释放机3-4，水平骨架5的底部均匀安装有多个喷淋头7，喷淋头7的水管上安装有淋水泵3-5，土壤表面布设有灌溉水管，灌溉水管上安装有灌溉泵3-6，喷淋头7的水管、灌溉水管均与水源连接；弧形骨架6为圆弧形，弧形骨架6顶部设有电机11，弧形骨架6内部安装有齿轮12，电机11的输出轴穿过齿轮12的中心并与齿轮12固定连接，齿轮12的下方设有竖直的螺纹杆13，电机11的输出轴穿过齿轮12与螺纹杆13连接，螺纹杆13的外壁螺纹套设有水平的安装座9，安装座9的顶部与伸缩套筒8伸缩杆下端固定连接，伸缩套筒8的顶端与弧形骨架6固定连接，安装座9的底部两端分别安装有风扇10，安装座9的底部还安装有补光灯3-2。

加热器3-3采用PCT风道电加热器，其发热片采用陶瓷发热元件与波纹铝条组成，有热阻小换热效率高的优点，顶部安装的排气扇也可进行温室大棚内的热量进行驱散，很快达到恒温的效果。

弧形骨架6内部的齿轮12的前后两侧分别设有弧形轨道，弧形轨道与弧形骨架6的弧度相同；如图4所示，齿轮12的前侧与第一齿条14啮合，齿轮12的后侧与第二齿条17啮合，第一齿条14、第二齿条17均为圆弧形，第一齿条14、第二齿条17分别与对应的弧形轨道滑动连接，第一齿条14远离齿轮12的一端与第一天窗16固定连接，第二齿条17远离齿轮12的一端与第二天窗19固定连接，第一天窗16、第二天窗19分别与温室大棚顶部滑动密封连接，第一天窗16、第二天窗19与温室大棚顶部通过密封条密封连接；第一天窗16靠近齿轮12的一侧设有第一容纳槽15，第二天窗19靠近齿轮12的一侧设有第二容纳槽18；第一天窗16的弧长小于第一容纳槽15的弧长，第二天窗19的弧长小于第二容纳槽18的弧长，第一容纳槽15与第二容纳槽18之间的弧长大于第一容纳槽15弧长的2倍，保证打开对应的第一天窗16、第二天窗19时，第一齿条14远离第一天窗16的一端不会影响第二天窗19进入第二容纳槽18；同时第二齿条17远离第二天窗19的一端不会影响第一天窗16进入第一容纳槽15，保证第一天窗16、第二天窗19顺利打开/闭合。

排气扇3-1、加热器3-3、二氧化碳释放机3-4、淋水泵3-5、灌溉泵3-6、电机11、补光灯3-2、风扇10分别与环境控制器3电连接。

环境控制器3采用AT89S52单片机作为处理芯片，其在节能降耗和性能提高上有显著优势，单片机的CMOS为8位形式，其内部的存储器可反复擦写次数较多，其只具备只读功能，其存储技术密度较高，具有非易失性、兼容性较强的特点，其内部指令系统及引脚结构都在主控功能实现中发挥着重要作用。远程计算机2的串行口采用的是标准的RS—232 接口，单片机的串行口电平是TTL电平。单片机串行口采用MAX485芯片进行电平转换，建立远程计算机2与单片机的有效连接。

本实用新型实施例的工作过程：

数据采集系统1通过PIC总线与远程计算机2连接，将土壤湿度、环境温度、环境湿度、光照、二氧化碳浓度、土壤pH转换为电信号实时发送至远程计算机2，远程计算机2根据温室大棚的实时环境条件及黑枸杞最佳生长环境条件通过PIC总线向环境控制器3发送控制指令，通过空气循环控制、光照度调节、温度调节、湿度调节、二氧化碳浓度调节为黑枸杞提供最佳生长环境。

空气循环控制：当温室大棚内部有害气体超过预设值，且温室大棚外部天气良好，环境控制器3控制电机11顺时针转动，齿轮12转动，带动第一齿条14、第二齿条17沿弧形轨道滑动，分别带动第一天窗16进入第一容纳槽15、第二天窗19进入第二容纳槽18，同时环境控制器3控制排气扇3-1打开；如图3所示，新鲜空气从温室大棚顶部的窗口进入，从温室大棚右侧的排气扇3-1排出，实现空气循环，也可以定期打开天窗进行空气循环。当第一天窗16、第二天窗19打开时，电机11的输出轴同时带动螺纹杆13转动，通过螺纹传动带动安装座9上升，伸缩套筒8缩短，带动补光灯3-2、风扇10向上运动，减少对气流的影响，提高空气循环效率，排出温室大棚内部的有害气体，更利于枸杞的健康生长。

当第一天窗16、第二天窗19关闭时，电机11的输出轴同时带动螺纹杆13转动，通过螺纹传动带动安装座9下降，带动补光灯3-2、风扇10向下运动，补光灯3-2更靠近黑枸杞叶面，提高补光效果；风扇10转动，增强温室大棚空气流动，使得加热器3-3加热的空气均匀分布于温室大棚内，提高温度控制效果；同时使得二氧化碳释放机3-4释放的二氧化碳均匀分布于温室大棚内，提高二氧化碳浓度的控制效果。

光照度调节：第一天窗16、第二天窗19打开时有足够的光照强度，补光灯3-2可以为关闭状态；第一天窗16、第二天窗19为关闭状态时，如果光照传感器1-4监测的实时光照强度偏小，环境控制器3控制补光灯3-2开启，补充光照度；如果光照传感器1-4监测的实时光照强度满足要求，环境控制器3控制补光灯3-2关闭；光照传感器1-4的型号为HA2003。

温度调节：环境温度传感器1-2监测温室大棚的实时环境温度，如果环境温度偏低，环境控制器3控制加热器3-3开启，提高环境温度；当环境温度达到预设值时，控制加热器3-3关闭，维持温室大棚内环境温度至合适范围；环境温度传感器1-2型号为WTX。

湿度调节：土壤湿度传感器1-1监测温室大棚的实时土壤湿度，如果土壤湿度偏小，环境控制器3控制灌溉泵3-6开启，浇灌土壤；当土壤湿度达到预设值时，控制灌溉泵3-6关闭，维持温室大棚内土壤湿度至合适范围。环境湿度传感器1-3监测温室大棚的实时空气湿度，如果空气湿度偏小，环境控制器3控制淋水泵3-5开启，通过喷淋头7向空气、枸杞叶面喷淋水分，满足枸杞对空气湿度的需求；当空气湿度达到预设值时，控制淋水泵3-5关闭，维持温室大棚内淋水泵3-5至合适范围。土壤湿度传感器1-1的型号为YL69，环境湿度传感器1-3的型号为HM1500LF。

二氧化碳浓度调节：二氧化碳浓度传感器1-5监测温室大棚的实时二氧化碳浓度，如果二氧化碳浓度偏小，环境控制器3控制二氧化碳释放机3-4开启，释放二氧化碳；当二氧化碳浓度达到预设值时，控制二氧化碳释放机3-4关闭，维持温室大棚内二氧化碳浓度至合适范围；二氧化碳浓度传感器1-5的型号为MH-Z14。

通过土壤pH传感器1-6监测温室大棚的实时土壤pH值，通过增施有机肥、合理施用化肥调节pH至合适范围；土壤pH传感器1-6的型号为SYS-OSA14。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (7)

1.一种温室大棚自动监测控制系统，其特征在于，包括数据采集系统（1）、远程计算机（2）、环境控制器（3），数据采集系统（1）包括安装于温室大棚内的土壤湿度传感器（1-1）、环境温度传感器（1-2）、环境湿度传感器（1-3）、光照传感器（1-4）、二氧化碳浓度传感器（1-5）；数据采集系统（1）通过PIC总线与远程计算机（2）连接，远程计算机（2）通过PIC总线与环境控制器（3）信号连接；

温室大棚包括大棚骨架，大棚骨架包括圆弧形的弧形骨架（6），弧形骨架（6）顶部设有电机（11），弧形骨架（6）内部安装有齿轮（12），齿轮（12）的下方设有竖直的螺纹杆（13），电机（11）的输出轴穿过齿轮（12）中心与螺纹杆（13）固定连接，电机（11）的输出轴与齿轮（12）固定连接，螺纹杆（13）的外壁螺纹套设有水平的安装座（9），安装座（9）的顶部与伸缩套筒（8）伸缩杆下端固定连接，伸缩套筒（8）的顶端与弧形骨架（6）固定连接，安装座（9）的底部两端分别安装有风扇（10），安装座（9）的底部还安装有补光灯（3-2），排气扇（3-1）、电机（11）、补光灯（3-2）、风扇（10）分别与环境控制器（3）电连接；齿轮（12）的前后两侧分别设有弧形轨道，弧形轨道与弧形骨架（6）的弧度相同，齿轮（12）的前侧与第一齿条（14）啮合，齿轮（12）的后侧与第二齿条（17）啮合，第一齿条（14）、第二齿条（17）均为圆弧形，第一齿条（14）、第二齿条（17）分别与对应的弧形轨道滑动连接，第一齿条（14）远离齿轮（12）的一端与第一天窗（16）固定连接，第二齿条（17）远离齿轮（12）的一端与第二天窗（19）固定连接，第一天窗（16）、第二天窗（19）分别与温室大棚顶部滑动密封连接。

2.根据权利要求1所述的一种温室大棚自动监测控制系统，其特征在于，所述第一天窗（16）靠近齿轮（12）的一侧设有第一容纳槽（15），第二天窗（19）靠近齿轮（12）的一侧设有第二容纳槽（18）；第一天窗（16）的弧长小于第一容纳槽（15）的弧长，第二天窗（19）的弧长小于第二容纳槽（18）的弧长，第一容纳槽（15）与第二容纳槽（18）之间的弧长大于第一容纳槽（15）弧长的2倍。

3.根据权利要求1所述的一种温室大棚自动监测控制系统，其特征在于，所述第一天窗（16）、第二天窗（19）分别与温室大棚顶部之间设有密封条。

4.根据权利要求1所述的一种温室大棚自动监测控制系统，其特征在于，所述弧形骨架（6）的底部连接有水平骨架（5），水平骨架（5）的底部设有竖直的立柱（4），一侧立柱（4）的内壁安装有排气扇（3-1），另一侧的立柱（4）内壁安装有加热器（3-3），加热器（3-3）的上方安装有二氧化碳释放机（3-4），水平骨架（5）的底部均匀安装有多个喷淋头（7），喷淋头（7）的水管上安装有淋水泵（3-5），土壤表面布设有灌溉水管，灌溉水管上安装有灌溉泵（3-6），喷淋头（7）的水管、灌溉水管均与水源连接；加热器（3-3）、二氧化碳释放机（3-4）、淋水泵（3-5）、灌溉泵（3-6）分别与环境控制器（3）电连接。

5.根据权利要求1所述的一种温室大棚自动监测控制系统，其特征在于，所述环境控制器（3）采用AT89S52单片机作为处理芯片，单片机串行口采用MAX485芯片与远程计算机（2）进行串行口电平转换。

6.根据权利要求4所述的一种温室大棚自动监测控制系统，其特征在于，所述加热器（3-3）采用PCT风道电加热器。

7.根据权利要求1所述的一种温室大棚自动监测控制系统，其特征在于，所述排气扇（3-1）安装于左右开口的壳体内，壳体的外端口设有竖向的隔板，隔板上设有多个水平的通道，每个通道外端嵌有环形的磁铁，每个通道外设有不锈钢材质的挡板，挡板的上端与壳体铰接。

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