本實(shí)用新型涉及農(nóng)業(yè)溫室大棚自動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種用于控制溫室大棚保溫被卷放的控制裝置。

背景技術(shù)：

隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，傳統(tǒng)的農(nóng)作物種植模式已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的需求，而溫室大棚可以通過控制溫室內(nèi)的溫度、濕度、通風(fēng)、二氧化碳濃度以及土壤成分等因素來為農(nóng)作物提供最佳的生長(zhǎng)環(huán)境，因其不受時(shí)間、空間和環(huán)境的限制，可以在任何環(huán)境下進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)而得到了廣泛應(yīng)用。

溫室大棚主要有玻璃溫室、日光溫室和塑料大棚等幾種，其中塑料大棚因其重量輕、骨架用料少、結(jié)構(gòu)遮光率小、造價(jià)低、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)成為了現(xiàn)代溫室發(fā)展的主流。塑料溫室大棚的主體結(jié)構(gòu)主要是用熱浸鍍鋅鋼管制作，在其朝陽(yáng)面覆蓋塑料薄膜，并在薄膜頂部覆蓋保溫被來實(shí)現(xiàn)，保溫被則通過卷被機(jī)實(shí)現(xiàn)在大棚薄膜上的卷放操作。

目前，對(duì)于小型農(nóng)業(yè)種植用的溫室大棚，卷被機(jī)的運(yùn)行基本都是靠人工開合閘來控制。早晨進(jìn)行卷被作業(yè)，傍晚進(jìn)行放被作業(yè)，卷放被作業(yè)過程中，需要操作人員嚴(yán)密注視草苫或棉被的位置，到達(dá)特定位置后立即關(guān)閉卷被機(jī)，以防止過卷或倒卷現(xiàn)象出現(xiàn)而造成機(jī)械故障或人身傷害的事故發(fā)生；當(dāng)保溫被達(dá)到合適位置后，關(guān)閉卷被機(jī)電源來停止卷放操作。此種人工手動(dòng)操作卷被機(jī)的作業(yè)方式存在如下缺陷：1）每天早晨和傍晚都需要農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者親臨現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制卷被機(jī)進(jìn)行卷被和放被操作，若有遺忘則可能對(duì)作物造成致命的傷害；2）何時(shí)卷被、何時(shí)放被完全憑靠農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者的經(jīng)驗(yàn)來判斷，沒有科學(xué)的數(shù)據(jù)支撐，當(dāng)卷被作業(yè)過早時(shí)，溫度太低，對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)不利；當(dāng)卷被作業(yè)較晚時(shí)，則光照不夠，因此人工手動(dòng)操作最大的缺陷即是無法精準(zhǔn)地控制卷放被操作時(shí)間，也就無法給農(nóng)作物提供最有利的生長(zhǎng)環(huán)境。

為解決手動(dòng)控制卷被機(jī)存在的缺陷，中國(guó)專利2010102309914公開了一種日光溫室保溫被控制裝置，包括電機(jī)、溫度傳感器、濕度傳感器、光照傳感器以及控制器，用于實(shí)現(xiàn)卷被機(jī)的自動(dòng)控制，為能夠給農(nóng)作物提供最有利的生長(zhǎng)環(huán)境提供保障。但是該控制裝置僅能夠根據(jù)大棚內(nèi)外的溫度、濕度以及光照度來對(duì)卷被機(jī)進(jìn)行操作，且操作過程中是通過遠(yuǎn)程控制，無法準(zhǔn)確判斷卷被機(jī)的運(yùn)行位置，不僅存在容易因?yàn)榫肀粰C(jī)停止指令下達(dá)不準(zhǔn)確而出現(xiàn)的過卷或倒卷現(xiàn)象，而且還無法判斷卷被機(jī)在運(yùn)行過程中是否發(fā)生堵轉(zhuǎn)等故障，比如在卷被過程中出現(xiàn)堵塞卷被機(jī)無法正常運(yùn)行，而控制器由于無法監(jiān)測(cè)到故障發(fā)生，當(dāng)存儲(chǔ)的時(shí)間到達(dá)時(shí)仍會(huì)控制卷被機(jī)停止，不僅無法滿足卷放被的要求，而且還容易造成卷被機(jī)故障。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型需要解決的技術(shù)問題是提供一種應(yīng)用于溫室大棚中的卷被機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)，不僅能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)大棚內(nèi)外的環(huán)境條件，而且還能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)溫室大棚卷被機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)以及保溫被卷起或放下過程中各相關(guān)設(shè)備所處的工作狀態(tài)等信息，為保溫被的順利卷放以及卷被機(jī)的安全運(yùn)行提供保障，進(jìn)一步為農(nóng)作物提供最有利的生長(zhǎng)環(huán)境。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案如下。

一種新型溫室大棚保溫被自動(dòng)控制系統(tǒng)，包括用于采集大棚內(nèi)外溫度值的溫度傳感器、大棚外光照度的光照傳感器以及用于控制卷被機(jī)啟停的控制器和卷被機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，所述卷被機(jī)通過支撐裝置設(shè)置在大棚的正上方或者側(cè)上方，卷被機(jī)的輸出軸與保溫被底端固定連接；所述支撐裝置的底端鉸接在大棚前方的地面上，卷被機(jī)固定設(shè)置在支撐裝置另一端；所述支撐裝置上還設(shè)置有用于用于監(jiān)測(cè)支撐裝置相對(duì)大棚主體位置狀態(tài)變化的卷被機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器；所述控制器的輸入端分別與溫度傳感器、光照傳感器以及卷被機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器的信號(hào)端連接，控制器的輸出端連接卷被機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的受控端，卷被機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的控制端連接卷被機(jī)的受控端。

上述一種新型溫室大棚保溫被自動(dòng)控制系統(tǒng)， 所述卷被機(jī)運(yùn)行監(jiān)測(cè)狀態(tài)傳感器包括三軸加速度檢測(cè)電路、主控電路、存儲(chǔ)電路以及電源調(diào)理電路，三軸加速度檢測(cè)電路的輸出端連接主控電路的輸入端，主控電路的輸出端和存儲(chǔ)電路連接，電源調(diào)理電路分別與三軸加速度檢測(cè)電路和主控電路的電源端連接。

上述一種新型溫室大棚保溫被自動(dòng)控制系統(tǒng)，所述控制器內(nèi)設(shè)置有RS485通訊接口（或以太網(wǎng)口）和GPRS無線通訊模塊。

上述一種新型溫室大棚保溫被自動(dòng)控制系統(tǒng)，所述控制器的輸出端連接有報(bào)警電路。

上述一種新型溫室大棚保溫被自動(dòng)控制系統(tǒng)，所述控制器的輸入端還連接有設(shè)置在大棚外用于監(jiān)測(cè)氣象信息的小型氣象站。

由于采用了以上技術(shù)方案，本實(shí)用新型所取得技術(shù)進(jìn)步如下。

本實(shí)用新型在使用過程中，不僅能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)大棚內(nèi)外的環(huán)境條件，而且還能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)溫室大棚卷被機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，包括保溫被卷起或放下的任意位置以及卷被機(jī)運(yùn)行過程中是否發(fā)生堵轉(zhuǎn)、卷被機(jī)支撐裝置是否發(fā)生傾斜等工作狀態(tài)。卷被機(jī)的開啟時(shí)間可由控制器根據(jù)大棚內(nèi)外的環(huán)境條件來自動(dòng)控制；當(dāng)卷被機(jī)運(yùn)行過程中，保溫被到達(dá)指定位置或者卷被機(jī)及相關(guān)部件出現(xiàn)故障時(shí)，本實(shí)用新型會(huì)關(guān)閉卷被機(jī)電源，同時(shí)發(fā)出報(bào)警信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)卷被機(jī)的自動(dòng)化控制，大大提高了工作效率，同時(shí)為保溫被的順利卷放以及卷被機(jī)的安全運(yùn)行提供了可靠保障，進(jìn)一步為農(nóng)作物提供了最有利的生長(zhǎng)環(huán)境。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為本實(shí)用新型所述卷被機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器的結(jié)構(gòu)框圖；

圖3為本實(shí)用新型所述卷被機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器安裝于溫室大棚后，保溫被覆蓋大棚時(shí)的狀態(tài)示意圖；

圖4為本實(shí)用新型所述卷被機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器安裝于溫室大棚后，保溫被卷起時(shí)的狀態(tài)示意圖。

其中：1.大棚主體，2.保溫被，3.立桿，4.支撐桿，5.卷被機(jī)，6. 卷被機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。

本實(shí)用新型提出的新型溫室大棚保溫被自動(dòng)控制系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括控制器、卷被機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、卷被機(jī)支撐裝置、傳感器組以及小型氣象站，傳感器組包括光照傳感器、卷被機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器以及兩組溫度傳感器；其中卷被機(jī)5通過支撐裝置設(shè)置在大棚主體1上方；光照傳感器、小型氣象站和一組溫度傳感器安裝在大棚外；另一組溫度傳感器安裝在大棚內(nèi)；卷被機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器安裝在卷被機(jī)支撐裝置上。

溫度傳感器用于測(cè)量溫室大棚內(nèi)部和溫室大棚外部的溫度數(shù)據(jù)；光照傳感器用于測(cè)量溫室大棚外部的自然光照強(qiáng)度；小型氣象站用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)天氣狀況，主要是監(jiān)測(cè)降雨降雪情況；卷被機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器用于監(jiān)測(cè)支撐裝置相對(duì)大棚主體的位置狀態(tài)變化，從而來實(shí)現(xiàn)對(duì)卷被機(jī)運(yùn)行狀態(tài)和行程位置的監(jiān)測(cè)；上述傳感器均能夠?qū)⒈O(jiān)測(cè)的信息實(shí)時(shí)傳輸給控制器，為控制器控制卷被機(jī)的啟停提供依據(jù)。

本實(shí)用新型中，支撐裝置包括立桿3和支撐桿4，立桿的底端鉸接在大棚前方的地面上，立桿的頂端和支撐桿的頂端鉸接，卷被機(jī)固定在支撐桿末端，卷被機(jī)的輸出軸與保溫被底端固定連接，通過控制卷被機(jī)的開啟，來實(shí)現(xiàn)卷被機(jī)帶動(dòng)保溫被卷起或打開。當(dāng)然，支撐裝置還可以是單獨(dú)鉸接在大棚主體一側(cè)的支撐桿，支撐桿的底端鉸接在地面上，卷被機(jī)固定連接在支撐桿的末端；也即，卷被機(jī)位于大棚主體的一側(cè)。

卷被機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器安裝在支撐桿的下半部分，當(dāng)卷被機(jī)運(yùn)行時(shí)，支撐桿相對(duì)于大棚主體位置發(fā)生變化，也即支撐桿與地面之間的夾角發(fā)生變化，同時(shí)位于支撐桿上的卷被機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器相對(duì)于大棚主體的位置也發(fā)生了相應(yīng)變化，因此卷被機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器可實(shí)時(shí)獲取其自身在x、y、z三軸方向上的分量，從而計(jì)算出支撐桿與地面之間的夾角，進(jìn)而得到卷被機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)以及所走行程。

本實(shí)用新型中，卷被機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器的結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括三軸加速度檢測(cè)電路、主控電路、存儲(chǔ)電路以及電源調(diào)理電路，三軸加速度檢測(cè)電路的輸出端連接主控電路的輸入端，主控電路的輸出端和存儲(chǔ)電路連接，電源調(diào)理電路分別與三軸加速度檢測(cè)電路和主控電路的電源端連接。

電源調(diào)理電路用于為各個(gè)電路直接或間接提供工作電源。三軸加速度檢測(cè)電路用于實(shí)時(shí)測(cè)量卷被機(jī)運(yùn)動(dòng)過程中卷被機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器所處位置在x、y、z三個(gè)方向上的加速度分量，并將監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)傳輸給主控電路。主控電路用于接收并處理三軸加速度檢測(cè)電路傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，計(jì)算獲得支撐桿的傾角，并確定保溫被底端的位置，而后傳輸給控制器。存儲(chǔ)電路用于存儲(chǔ)卷被機(jī)上行和下行運(yùn)行過程中的x、y、z軸數(shù)據(jù)以及一次上行和下行所需要的總時(shí)間。

控制器用于接收上述傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)，綜合判斷后輸出控制命令，控制卷被機(jī)的啟停?？刂破鬟€能夠通過卷被機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器傳輸?shù)臄?shù)據(jù)變化的規(guī)律，并結(jié)合預(yù)設(shè)值來來判斷卷被機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)是否正常，例如速度是否在設(shè)定值范圍內(nèi)、運(yùn)行過程中是否有停頓等；也可以通過預(yù)先設(shè)定的卷被機(jī)極限位置坐標(biāo)，來判斷卷被機(jī)是否達(dá)到極限位置，防止卷被機(jī)過卷或過放現(xiàn)象發(fā)生；還可以通過計(jì)算來判斷支撐桿是否發(fā)生傾斜，結(jié)合傾斜角度預(yù)設(shè)值，來預(yù)防卷被機(jī)傾倒現(xiàn)象的發(fā)生。

卷被機(jī)驅(qū)動(dòng)電路用于在控制器的驅(qū)動(dòng)下控制卷被機(jī)的啟停。

本實(shí)用新型中，控制器還設(shè)置有RS485通訊接口和GPRS無線通訊模塊，控制器通過RS485通訊接口實(shí)現(xiàn)與主控室服務(wù)器的信息通訊，通過GPRS無線通訊模塊實(shí)現(xiàn)與移動(dòng)終端的的信息通訊，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者可在服務(wù)器端或者移動(dòng)終端查看卷被機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)，當(dāng)然，也可以根據(jù)接收的信息對(duì)控制器發(fā)出遙控指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)卷被機(jī)的遠(yuǎn)方控制。當(dāng)然，控制器內(nèi)與服務(wù)器端通訊的接口還可以是以太網(wǎng)口。

本實(shí)用新型的工作原理如下所述。

控制器內(nèi)預(yù)先設(shè)定有適合農(nóng)作物生產(chǎn)環(huán)境的最佳條件。

當(dāng)晴好天氣時(shí)，早晨自然光照度達(dá)到設(shè)定條件，并且棚內(nèi)外溫度相差在設(shè)定值范圍內(nèi)時(shí)，控制器輸出指令通過卷被機(jī)驅(qū)動(dòng)電路啟動(dòng)卷被機(jī)進(jìn)行卷被操作，卷被機(jī)至下而上運(yùn)行，圖3所示狀態(tài)即為保溫被覆蓋大棚主體時(shí)的狀態(tài)，也即未卷被作業(yè)前期狀態(tài)；當(dāng)控制器檢測(cè)到卷被機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器的數(shù)據(jù)到達(dá)大棚頂部預(yù)定的極限位置時(shí)，通過卷被機(jī)驅(qū)動(dòng)電路關(guān)閉卷被機(jī)，如圖4所示狀態(tài)，即表明已經(jīng)完成整個(gè)卷被作業(yè)，讓作物及早接受陽(yáng)光的照射。傍晚時(shí)，當(dāng)棚內(nèi)溫度下降至一定溫度（一般18℃左右）時(shí)，控制器通過卷被機(jī)驅(qū)動(dòng)電路控制卷被機(jī)反轉(zhuǎn)進(jìn)行放被操作，當(dāng)保溫被到達(dá)大棚底部極限位置時(shí)自動(dòng)關(guān)閉卷被機(jī)。在卷被機(jī)運(yùn)行過程中，卷被機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器隨時(shí)監(jiān)測(cè)卷被機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，一旦出現(xiàn)與設(shè)定值不符的監(jiān)測(cè)值出現(xiàn)，控制器便可向卷被機(jī)驅(qū)動(dòng)電路發(fā)出停止指令，控制卷被機(jī)停止運(yùn)行。

當(dāng)小型氣象站監(jiān)測(cè)到有暴雨或者下雪天氣時(shí)，若此時(shí)大棚是覆蓋狀態(tài)則不進(jìn)行卷被操作，若此時(shí)大棚是揭開狀態(tài)則立即啟動(dòng)卷被機(jī)實(shí)行放被操作，防止暴雨或大雪損壞棚膜。若大棚上覆蓋積雪較厚時(shí)，則不揭棚。當(dāng)然，如果連續(xù)出現(xiàn)低溫雨雪天氣或者連陰數(shù)天后，此種天氣也不能立即完全揭開保溫被，控制器會(huì)根據(jù)預(yù)設(shè)的控制條件自動(dòng)控制卷簾機(jī)第一天揭開半程，第二天完全揭開，防止作物“閃苗”現(xiàn)象。

本實(shí)用新型中，為能夠及時(shí)提醒農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者卷被機(jī)出現(xiàn)異常情況，還控制器的輸出端連接有報(bào)警電路，報(bào)警電路在控制器的控制下發(fā)出報(bào)警信息；例如：1）卷被機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器監(jiān)測(cè)到數(shù)值變化不規(guī)律，說明卷被機(jī)運(yùn)行過程中可能出現(xiàn)卡滯等現(xiàn)象，控制器便會(huì)控制報(bào)警電路發(fā)出報(bào)警，防止異物掉落保溫被阻礙保溫被卷放動(dòng)作而引發(fā)卷被機(jī)故障或大棚卷放被作業(yè)無法正常進(jìn)行；2）卷被機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器監(jiān)測(cè)到卷被機(jī)運(yùn)行超越預(yù)定的極限位置坐標(biāo)，說明卷被機(jī)超越極限位置，控制器便會(huì)控制報(bào)警電路發(fā)出報(bào)警，來防止過卷或倒卷現(xiàn)象發(fā)生；3）卷被機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)通過計(jì)算后，發(fā)現(xiàn)支撐桿發(fā)生了傾斜，且超出傾斜角度預(yù)設(shè)值，控制器便會(huì)控制報(bào)警電路發(fā)出報(bào)警，來預(yù)防卷被機(jī)傾倒現(xiàn)象的發(fā)生；4）當(dāng)溫室大棚上積雪較厚時(shí)，控制器會(huì)發(fā)出報(bào)警信息，提示用戶清除積雪；等等。