本實用新型涉及農業(yè)溫室大棚自動控制技術領域，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：

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

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、結構遮光率小、造價低、使用壽命長等優(yōu)點成為了現(xiàn)代溫室發(fā)展的主流。塑料溫室大棚的主體結構主要是用熱浸鍍鋅鋼管制作，在其朝陽面覆蓋塑料薄膜，并在薄膜頂部覆蓋保溫被來實現(xiàn)，保溫被則通過卷被機實現(xiàn)在大棚薄膜上的卷放操作。

目前，對于小型農業(yè)種植用的溫室大棚，卷被機的運行基本都是靠人工開合閘來控制。早晨進行卷被作業(yè)，傍晚進行放被作業(yè)，卷放被作業(yè)過程中，需要操作人員嚴密注視草苫或棉被的位置，到達特定位置后立即關閉卷被機，以防止過卷或倒卷現(xiàn)象出現(xiàn)而造成機械故障或人身傷害的事故發(fā)生；當保溫被達到合適位置后，關閉卷被機電源來停止卷放操作。此種人工手動操作卷被機的作業(yè)方式存在如下缺陷：1）每天早晨和傍晚都需要農業(yè)生產者親臨現(xiàn)場手動控制卷被機進行卷被和放被操作，若有遺忘則可能對作物造成致命的傷害；2）何時卷被、何時放被完全憑靠農業(yè)生產者的經(jīng)驗來判斷，沒有科學的數(shù)據(jù)支撐，當卷被作業(yè)過早時，溫度太低，對農作物生長不利；當卷被作業(yè)較晚時，則光照不夠，因此人工手動操作最大的缺陷即是無法精準地控制卷放被操作時間，也就無法給農作物提供最有利的生長環(huán)境。

為解決手動控制卷被機存在的缺陷，中國專利2010102309914公開了一種日光溫室保溫被控制裝置，包括電機、溫度傳感器、濕度傳感器、光照傳感器以及控制器，用于實現(xiàn)卷被機的自動控制，為能夠給農作物提供最有利的生長環(huán)境提供保障。但是該控制裝置僅能夠根據(jù)大棚內外的溫度、濕度以及光照度來對卷被機進行操作，且操作過程中是通過遠程控制，無法準確判斷卷被機的運行位置，不僅存在容易因為卷被機停止指令下達不準確而出現(xiàn)的過卷或倒卷現(xiàn)象，而且還無法判斷卷被機在運行過程中是否發(fā)生堵轉等故障，比如在卷被過程中出現(xiàn)堵塞卷被機無法正常運行，而控制器由于無法監(jiān)測到故障發(fā)生，當存儲的時間到達時仍會控制卷被機停止，不僅無法滿足卷放被的要求，而且還容易造成卷被機故障。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型需要解決的技術問題是提供一種應用于溫室大棚中的卷被機自動控制系統(tǒng)，不僅能夠實時監(jiān)測大棚內外的環(huán)境條件，而且還能夠實時監(jiān)測溫室大棚卷被機的運行狀態(tài)以及保溫被卷起或放下過程中各相關設備所處的工作狀態(tài)等信息，為保溫被的順利卷放以及卷被機的安全運行提供保障，進一步為農作物提供最有利的生長環(huán)境。

為解決上述技術問題，本實用新型所采取的技術方案如下。

一種新型溫室大棚保溫被自動控制系統(tǒng)，包括用于采集大棚內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啟停的控制器和卷被機驅動電路，所述卷被機通過支撐裝置設置在大棚的正上方或者側上方，卷被機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，卷被機固定設置在支撐裝置另一端；所述支撐裝置上還設置有用于用于監(jiān)測支撐裝置相對大棚主體位置狀態(tài)變化的卷被機運行狀態(tài)監(jiān)測傳感器；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運行狀態(tài)監(jiān)測傳感器的信號端連接，控制器的輸出端連接卷被機驅動電路的受控端，卷被機驅動電路的控制端連接卷被機的受控端。

上述一種新型溫室大棚保溫被自動控制系統(tǒng)， 所述卷被機運行監(jiān)測狀態(tài)傳感器包括三軸加速度檢測電路、主控電路、存儲電路以及電源調理電路，三軸加速度檢測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電路連接，電源調理電路分別與三軸加速度檢測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控制系統(tǒng)，所述控制器內設置有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控制系統(tǒng)，所述控制器的輸出端連接有報警電路。

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

由于采用了以上技術方案，本實用新型所取得技術進步如下。

本實用新型在使用過程中，不僅能夠實時監(jiān)測大棚內外的環(huán)境條件，而且還能夠實時監(jiān)測溫室大棚卷被機的運行狀態(tài)，包括保溫被卷起或放下的任意位置以及卷被機運行過程中是否發(fā)生堵轉、卷被機支撐裝置是否發(fā)生傾斜等工作狀態(tài)。卷被機的開啟時間可由控制器根據(jù)大棚內外的環(huán)境條件來自動控制；當卷被機運行過程中，保溫被到達指定位置或者卷被機及相關部件出現(xiàn)故障時，本實用新型會關閉卷被機電源，同時發(fā)出報警信息，實現(xiàn)對卷被機的自動化控制，大大提高了工作效率，同時為保溫被的順利卷放以及卷被機的安全運行提供了可靠保障，進一步為農作物提供了最有利的生長環(huán)境。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構框圖；

圖2為本實用新型所述卷被機運行狀態(tài)監(jiān)測傳感器的結構框圖；

圖3為本實用新型所述卷被機運行狀態(tài)監(jiān)測傳感器安裝于溫室大棚后，保溫被覆蓋大棚時的狀態(tài)示意圖；

圖4為本實用新型所述卷被機運行狀態(tài)監(jiān)測傳感器安裝于溫室大棚后，保溫被卷起時的狀態(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，6. 卷被機運行狀態(tài)監(jiān)測傳感器。

具體實施方式

下面將結合具體實施例對本實用新型進行進一步詳細說明。

本實用新型提出的新型溫室大棚保溫被自動控制系統(tǒng)，其結構如圖1所示，包括控制器、卷被機驅動電路、卷被機支撐裝置、傳感器組以及小型氣象站，傳感器組包括光照傳感器、卷被機運行狀態(tài)監(jiān)測傳感器以及兩組溫度傳感器；其中卷被機5通過支撐裝置設置在大棚主體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；卷被機運行狀態(tài)監(jiān)測傳感器安裝在卷被機支撐裝置上。

溫度傳感器用于測量溫室大棚內部和溫室大棚外部的溫度數(shù)據(jù)；光照傳感器用于測量溫室大棚外部的自然光照強度；小型氣象站用于實時監(jiān)測天氣狀況，主要是監(jiān)測降雨降雪情況；卷被機運行狀態(tài)監(jiān)測傳感器用于監(jiān)測支撐裝置相對大棚主體的位置狀態(tài)變化，從而來實現(xiàn)對卷被機運行狀態(tài)和行程位置的監(jiān)測；上述傳感器均能夠將監(jiān)測的信息實時傳輸給控制器，為控制器控制卷被機的啟停提供依據(jù)。

本實用新型中，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，卷被機固定在支撐桿末端，卷被機的輸出軸與保溫被底端固定連接，通過控制卷被機的開啟，來實現(xiàn)卷被機帶動保溫被卷起或打開。當然，支撐裝置還可以是單獨鉸接在大棚主體一側的支撐桿，支撐桿的底端鉸接在地面上，卷被機固定連接在支撐桿的末端；也即，卷被機位于大棚主體的一側。

卷被機運行狀態(tài)監(jiān)測傳感器安裝在支撐桿的下半部分，當卷被機運行時，支撐桿相對于大棚主體位置發(fā)生變化，也即支撐桿與地面之間的夾角發(fā)生變化，同時位于支撐桿上的卷被機運行狀態(tài)監(jiān)測傳感器相對于大棚主體的位置也發(fā)生了相應變化，因此卷被機運行狀態(tài)監(jiān)測傳感器可實時獲取其自身在x、y、z三軸方向上的分量，從而計算出支撐桿與地面之間的夾角，進而得到卷被機的運行狀態(tài)以及所走行程。

本實用新型中，卷被機運行狀態(tài)監(jiān)測傳感器的結構如圖2所示，包括三軸加速度檢測電路、主控電路、存儲電路以及電源調理電路，三軸加速度檢測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電路連接，電源調理電路分別與三軸加速度檢測電路和主控電路的電源端連接。

電源調理電路用于為各個電路直接或間接提供工作電源。三軸加速度檢測電路用于實時測量卷被機運動過程中卷被機運行狀態(tài)監(jiān)測傳感器所處位置在x、y、z三個方向上的加速度分量，并將監(jiān)測的數(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電路傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，計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。存儲電路用于存儲卷被機上行和下行運行過程中的x、y、z軸數(shù)據(jù)以及一次上行和下行所需要的總時間。

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

卷被機驅動電路用于在控制器的驅動下控制卷被機的啟停。

本實用新型中，控制器還設置有RS485通訊接口和GPRS無線通訊模塊，控制器通過RS485通訊接口實現(xiàn)與主控室服務器的信息通訊，通過GPRS無線通訊模塊實現(xiàn)與移動終端的的信息通訊，農業(yè)生產者可在服務器端或者移動終端查看卷被機運行數(shù)據(jù)，當然，也可以根據(jù)接收的信息對控制器發(fā)出遙控指令，實現(xiàn)對卷被機的遠方控制。當然，控制器內與服務器端通訊的接口還可以是以太網(wǎng)口。

本實用新型的工作原理如下所述。

控制器內預先設定有適合農作物生產環(huán)境的最佳條件。

當晴好天氣時，早晨自然光照度達到設定條件，并且棚內外溫度相差在設定值范圍內時，控制器輸出指令通過卷被機驅動電路啟動卷被機進行卷被操作，卷被機至下而上運行，圖3所示狀態(tài)即為保溫被覆蓋大棚主體時的狀態(tài)，也即未卷被作業(yè)前期狀態(tài)；當控制器檢測到卷被機運行狀態(tài)監(jiān)測傳感器的數(shù)據(jù)到達大棚頂部預定的極限位置時，通過卷被機驅動電路關閉卷被機，如圖4所示狀態(tài)，即表明已經(jīng)完成整個卷被作業(yè)，讓作物及早接受陽光的照射。傍晚時，當棚內溫度下降至一定溫度（一般18℃左右）時，控制器通過卷被機驅動電路控制卷被機反轉進行放被操作，當保溫被到達大棚底部極限位置時自動關閉卷被機。在卷被機運行過程中，卷被機運行狀態(tài)監(jiān)測傳感器隨時監(jiān)測卷被機的運行狀態(tài)，一旦出現(xiàn)與設定值不符的監(jiān)測值出現(xiàn)，控制器便可向卷被機驅動電路發(fā)出停止指令，控制卷被機停止運行。

當小型氣象站監(jiān)測到有暴雨或者下雪天氣時，若此時大棚是覆蓋狀態(tài)則不進行卷被操作，若此時大棚是揭開狀態(tài)則立即啟動卷被機實行放被操作，防止暴雨或大雪損壞棚膜。若大棚上覆蓋積雪較厚時，則不揭棚。當然，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，控制器會根據(jù)預設的控制條件自動控制卷簾機第一天揭開半程，第二天完全揭開，防止作物“閃苗”現(xiàn)象。

本實用新型中，為能夠及時提醒農業(yè)生產者卷被機出現(xiàn)異常情況，還控制器的輸出端連接有報警電路，報警電路在控制器的控制下發(fā)出報警信息；例如：1）卷被機運行狀態(tài)監(jiān)測傳感器監(jiān)測到數(shù)值變化不規(guī)律，說明卷被機運行過程中可能出現(xiàn)卡滯等現(xiàn)象，控制器便會控制報警電路發(fā)出報警，防止異物掉落保溫被阻礙保溫被卷放動作而引發(fā)卷被機故障或大棚卷放被作業(yè)無法正常進行；2）卷被機運行狀態(tài)監(jiān)測傳感器監(jiān)測到卷被機運行超越預定的極限位置坐標，說明卷被機超越極限位置，控制器便會控制報警電路發(fā)出報警，來防止過卷或倒卷現(xiàn)象發(fā)生；3）卷被機運行狀態(tài)監(jiān)測傳感器監(jiān)測的數(shù)據(jù)通過計算后，發(fā)現(xiàn)支撐桿發(fā)生了傾斜，且超出傾斜角度預設值，控制器便會控制報警電路發(fā)出報警，來預防卷被機傾倒現(xiàn)象的發(fā)生；4）當溫室大棚上積雪較厚時，控制器會發(fā)出報警信息，提示用戶清除積雪；等等。