CN104102253A - 一种智能大棚环境监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种智能大棚环境监测系统，该智能大棚环境监测系统包括：两个环境温湿度传感器、光照传感器及控制装置，所述控制装置接收传感器的监测信息，在棚内温湿度高于设定的温湿度阈值，棚外温湿度低于设定的温湿度阈值，且光照度在设定的光照阈值范围内时，控制开启卷帘机构给室内降温降湿；在棚内温湿度高于设定的温湿度阈值，棚外温湿度低于设定的温湿度阈值，且光照度高于设定的光照阈值时，则控制开启室内湿帘或通风装置进行降温降湿。本发明的有益效果是：通过研究设施大棚外部环境和内部环境参数进行对比，综合考虑外部温湿度、光照和内部温湿度光照情况，通过关联因子的前置条件，进行差别调控。提高了大棚内环境管理的效率。
Description
技术领域
本发明涉及到大棚设备的技术领域，尤其涉及到一种智能大棚环境监测系统。
背景技术
大棚种植已经成为果蔬栽培的一种主要种植方式，在种植大棚时，大棚内的温度、湿度、光照等条件直接影响到农作物的产量，当前已有的温室环境调控技术，但该调控技术主要针对单因子单调控，例如：温度超过某一设定阈值，则控制开启风机，对大棚内的环境因素仅仅单独考虑，属于一种粗放式的管理方式，不利于合理的管理大棚。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供了一种智能大棚环境监测系统。
本发明是通过以下技术方案实现：
本发明提供了一种智能大棚环境监测系统，该智能大棚环境监测系统包括：
两个环境温湿度传感器，分别用于监测大棚内和大棚外的温度和湿度；
光照传感器，用于监测大棚内的光照强度；
控制装置，分别与所述两个环境温湿度传感器及光照传感器信号连接，所述控制装置接收所述两个环境温湿度传感器及光照传感器的监测信息，并将每个监测信息与其对应的设定阈值进行对比，在棚内温湿度高于设定的温湿度阈值，棚外温湿度低于设定的温湿度阈值，且光照度在设定的光照阈值范围内时，控制开启卷帘机构给室内降温降湿；在棚内温湿度高于设定的温湿度阈值，棚外温湿度低于设定的温湿度阈值，且光照度高于设定的光照阈值时，则控制开启室内湿帘或通风装置进行降温降湿；在所述光照传感器监测的光照亮度低于设定的光照阈值时，控制补光灯打开；
存储装置，与所述控制装置信号连接，用于存储所述控制装置接收的监测信息。
优选的，还包括：土壤温度传感器，用于监测大棚内土壤的温度；
CO2传感器，用于监测大棚内的CO2的含量；
土壤湿度传感器，用于监测大棚内土壤的湿度；
所述土壤温度传感器、CO2传感器及土壤湿度传感器分别与所述控制装置信号连接，所述控制装置接收所述土壤温度传感器、CO2传感器及土壤湿度传感器的监测信息。
优选的，所述控制装置包括：接收模块；用于接收所述环境温湿度传感器、光照传感器、CO2传感器、土壤温度传感器及土壤湿度传感器的监测信息；
数据处理模块；将每个监测信息与其对应的设定阈值进行对比，在棚内温湿度高于设定的温湿度阈值，棚外温湿度低于设定的温湿度阈值，且光照度在设定的光照阈值范围内时，控制开启卷帘机构给室内降温降湿；在棚内温湿度高于设定的温湿度阈值，棚外温湿度低于设定的温湿度阈值，且光照度高于设定的光照阈值时，则控制开启室内湿帘或通风装置进行降温降湿；在所述光照传感器监测的光照亮度低于设定的光照阈值时，控制补光灯打开。
优选的，所述控制装置还包括：时序控制模块，用于控制所述环境温湿度传感器、光照传感器、CO2传感器、土壤温度传感器及土壤湿度传感器每次监测的间隔时间及工作时间。
优选的，还包括显示模块，所述显示模块与所述控制模块信号连接，用于显示所述控制模块接收的监测信息以及所述监测信息与其对应的设定阈值的对比结果。
优选的，还包括与所述控制装置电连接的电源模块。
优选的，所述卷帘机构包括：天窗卷膜机、西侧窗卷膜机、东侧窗卷膜机、保温卷被机、遮阴卷被机，在所述环境温湿度监测的温度介于10℃～20℃之间时，所述控制装置控制所述保温被卷被机将保温被打开；在所述环境温湿度监测的温度介于20℃～30℃之间时，所述控制装置控制所述西侧窗卷膜机将西侧窗膜打开，在所述环境温湿度监测的温度介于15℃～25℃之间时，所述控制装置控制所述东侧窗卷膜机将东侧窗膜打开；在所述环境温湿度监测的温度介于25℃～34℃之间时，所述控制装置控制所述天窗卷膜机将天窗膜打开；在所述环境温湿度监测的温度大于34℃，且光照度大于15000Lux时，所述控制装置控制所述遮阴卷扬机将遮阴被打开。
本发明的有益效果是：通过研究设施大棚外部环境和内部环境参数进行对比，综合考虑外部温湿度、光照和内部温湿度光照情况，通过关联因子的前置条件，进行差别调控。提高了大棚内环境管理的效率。
附图说明
图1是本发明实施例提供的智能大棚环境监测系统的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以右结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，图1是本发明提供的智能大棚环境监测系统的结构示意图。
本发明实施例提供了一种智能大棚环境监测系统，该智能大棚环境监测系统包括：本发明提供了一种智能大棚环境监测系统，该智能大棚环境监测系统包括：
两个环境温湿度传感器，分别用于监测大棚内和大棚外的温度和湿度；
光照传感器，用于监测大棚内的光照强度；
控制装置，分别与所述两个环境温湿度传感器及光照传感器信号连接，所述控制装置接收所述两个环境温湿度传感器及光照传感器的监测信息，并将每个监测信息与其对应的设定阈值进行对比，在棚内温湿度高于设定的温湿度阈值，棚外温湿度低于设定的温湿度阈值，且光照度在设定的光照阈值范围内时，控制开启卷帘机构给室内降温降湿；在棚内温湿度高于设定的温湿度阈值，棚外温湿度低于设定的温湿度阈值，且光照度高于设定的光照阈值时，则控制开启室内湿帘或通风装置进行降温降湿；在所述光照传感器监测的光照亮度低于设定的光照阈值时，控制补光灯打开；
存储装置，与所述控制装置信号连接，用于存储所述控制装置接收的监测信息。
在上述实施例中，通过采用环境温湿度传感器、光照传感器监测大棚内外的温湿度，以及大棚内的光照情况，并通过控制装置综合光照传感器及环境温湿度传感器的监测信息通过不同的结构来调整大棚内的环境条件，当室内温湿度高于设定的温湿度阈值，室外温湿度低于设定的温湿度阈值，同时光照度在正常设定的光照阈值范围内，则开启卷帘机构，给室内降温降湿；但如果此时光照度高于阈值(正午强紫外线情况，会对某些作物产生伤害)，则不开启卷帘机构，开启室内湿帘、通风等直接降温机构。并在光照传感器监测的光照强度低于设定的光照阈值时，控制补强灯打开，从而提高农作物的光照。通过将上述监测条件结合起来，精化了控制的精度，使得改善的环境更适合农作物的生长。
此外，该系统，还包括：土壤温度传感器，用于监测大棚内土壤的温度；
CO2传感器，用于监测大棚内的CO2的含量；
土壤湿度传感器，用于监测大棚内土壤的湿度；
所述土壤温度传感器、CO2传感器及土壤湿度传感器分别与所述控制装置信号连接，所述控制装置接收所述土壤温度传感器、CO2传感器及土壤湿度传感器的监测信息。通过监测上述信息，监测人员可以实时的监控大棚内的环境。
上述的传感器具体为：
1、环境温湿度传感器。型号：SHT10；接口：类I2C；接线：红色线VCC-电源正极；绿色线GND-电源负极；蓝色线DATA-数据；黄色线SCK-时序；
2、光照传感器。接口：4～20mA，485(有协议)；供电电压：12～24V；工作电流/功耗：上百mA；接线：三线制(红色线VCC-电源正极；黑色线GND-电源负极；蓝色线DATA-数据AD)。
3、CO2传感器。型号：模拟量；接口：4～20mA；供电电压：12～24V；工作电流/功耗：最高3.0W(瞬间)，平均0.9W；测量稳定时间：2min；接线：红色(VCC)，绿色(信号)，黑色(GND)。
4、土壤温度传感器。型号：DS18B20；接口：单信号线；供电电压：3～5V/DC；接线：红色(VCC)，白色(DATA)，黑色(GND)；
5、土壤湿度传感器。接口：三线制，电压0-1.875V；供电电压：5～12V；工作电流/功耗：20mA；测量稳定时间：2s；接线：红-电源，黄-信号线，黑-地线；换算公式：
0-40％湿度为：y＝28.5*x；x为采集电压值，单位V；y单位％；40-100％湿度为：y＝127.392*x-138.86。
优选的，所述控制装置包括：接收模块；用于接收所述环境温湿度传感器、光照传感器、CO2传感器、土壤温度传感器及土壤湿度传感器的监测信息；
数据处理模块；将每个监测信息与其对应的设定阈值进行对比，在棚内温湿度高于设定的温湿度阈值，棚外温湿度低于设定的温湿度阈值，且光照度在设定的光照阈值范围内时，控制开启卷帘机构给室内降温降湿；在棚内温湿度高于设定的温湿度阈值，棚外温湿度低于设定的温湿度阈值，且光照度高于设定的光照阈值时，则控制开启室内湿帘或通风装置进行降温降湿；在所述光照传感器监测的光照亮度低于设定的光照阈值时，控制补光灯打开。
控制装置通过接收模块和数据处理模块处理上述信息，从而能够精化控制的精度，使得改善的环境更适合农作物的生长。
此外，所述控制装置还包括：时序控制模块，用于控制所述环境温湿度传感器、光照传感器、CO2传感器、土壤温度传感器及土壤湿度传感器每次监测的间隔时间及工作时间。通过时序控制器来控制上述几个传感器的工作状态，监测人员可以根据实际的情况设定上述传感器的监测时间以及工作时间，从而减少设备的消耗，降低其能源的浪费。此时，控制装置为中心路由器。时序控制模块直接连接有继电器开关，并向控制节点发送继电开关信号，继电器开关连接有上述几个传感器，通过时序控制模块来控制上述几个传感器的打开或关闭。
为了方便监测人员观测到监测的结果，还包括显示模块，所述显示模块与所述控制模块信号连接，用于显示所述控制模块接收的监测信息以及所述监测信息与其对应的设定阈值的对比结果。从而使得监测人员能够直观的观测到监测的结果，降低了监测人员的工作强度。
上述系统还包括电源模块，该电源模块与所述控制装置电连接，并为整个系统供电，保证设备的正常运行。
本发明可同时控制5个跟温度相关的卷膜执行机构，结合多联因子调控技术，通过不同温度阈值点进行差别调控，这种发明不但增加了温度调控的灵活程度，而且不用同时开启所有温控设备，会大大降低温控的成本。其中，所述卷帘机构包括：天窗卷膜机、西侧窗卷膜机、东侧窗卷膜机、保温卷被机、遮阴卷被机，在所述环境温湿度监测的温度介于10℃～20℃之间时，所述控制装置控制所述保温被卷被机将保温被打开；在所述环境温湿度监测的温度介于20℃～30℃之间时，所述控制装置控制所述西侧窗卷膜机将西侧窗膜打开，在所述环境温湿度监测的温度介于15℃～25℃之间时，所述控制装置控制所述东侧窗卷膜机将东侧窗膜打开；在所述环境温湿度监测的温度介于25℃～34℃之间时，所述控制装置控制所述天窗卷膜机将天窗膜打开；在所述环境温湿度监测的温度大于34℃，且光照度大于15000Lx时，所述控制装置控制所述遮阴卷扬机将遮阴被打开。为了方便理解下面以表一为例进行说明：
塑料大棚设施栽培管理控制节点
| 执行机构 | 动作 | 控制点 | 动作 | 控制点 |
| 天窗卷膜机 | 捲起 | 34℃ | 打开 | 25℃ |
| 东侧窗卷膜机 | 捲起 | 25℃ | 打开 | 15℃ |
| 西侧窗卷膜机 | 捲起 | 30℃ | 打开 | 20℃ |
| 保温卷被机 | 捲起 | 20℃ | 打开 | 10℃ |
| 遮阴卷被机 | 捲起 | ≤15000Lux | 打开 | 34℃，≥15000Lux |
通过上述描述可以看出，本实施例提供的监测系统通过研究设施大棚外部环境和内部环境参数进行对比，综合考虑外部温湿度、光照和内部温湿度光照情况，通过关联因子的前置条件，进行差别调控。提高了大棚内环境管理的效率。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种智能大棚环境监测系统，其特征在于，包括：
两个环境温湿度传感器，分别用于监测大棚内和大棚外的温度和湿度；
光照传感器，用于监测大棚内的光照强度；
控制装置，分别与所述两个环境温湿度传感器及光照传感器信号连接，所述控制装置接收所述两个环境温湿度传感器及光照传感器的监测信息，并将每个监测信息与其对应的设定阈值进行对比，在棚内温湿度高于设定的温湿度阈值，棚外温湿度低于设定的温湿度阈值，且光照度在设定的光照阈值范围内时，控制开启卷帘机构给室内降温降湿；在棚内温湿度高于设定的温湿度阈值，棚外温湿度低于设定的温湿度阈值，且光照度高于设定的光照阈值时，则控制开启室内湿帘或通风装置进行降温降湿；在所述光照传感器监测的光照亮度低于设定的光照阈值时，控制补光灯打开；
存储装置，与所述控制装置信号连接，用于存储所述控制装置接收的监测信息。
2.根据权利要求1所述的智能大棚环境监测系统，其特征在于，还包括：土壤温度传感器，用于监测大棚内土壤的温度；
CO2传感器，用于监测大棚内的CO2的含量；
土壤湿度传感器，用于监测大棚内土壤的湿度；
所述土壤温度传感器、CO2传感器及土壤湿度传感器分别与所述控制装置信号连接，所述控制装置接收所述土壤温度传感器、CO2传感器及土壤湿度传感器的监测信息。
3.根据权利要求2所述的智能大棚环境监测系统，其特征在于，所述控制装置包括：接收模块；用于接收所述环境温湿度传感器、光照传感器、CO2传感器、土壤温度传感器及土壤湿度传感器的监测信息；
数据处理模块；将每个监测信息与其对应的设定阈值进行对比，在棚内温湿度高于设定的温湿度阈值，棚外温湿度低于设定的温湿度阈值，且光照度在设定的光照阈值范围内时，控制开启卷帘机构给室内降温降湿；在棚内温湿度高于设定的温湿度阈值，棚外温湿度低于设定的温湿度阈值，且光照度高于设定的光照阈值时，则控制开启室内湿帘或通风装置进行降温降湿；在所述光照传感器监测的光照亮度低于设定的光照阈值时，控制补光灯打开。
4.根据权利要求3所述的智能大棚环境监测系统，其特征在于，所述控制装置还包括：时序控制模块，用于控制所述环境温湿度传感器、光照传感器、CO2传感器、土壤温度传感器及土壤湿度传感器每次监测的间隔时间及工作时间。
5.根据权利要求4所述的智能大棚环境监测系统，其特征在于，还包括显示模块，所述显示模块与所述控制模块信号连接，用于显示所述控制模块接收的监测信息以及所述监测信息与其对应的设定阈值的对比结果。
6.根据权利要求5所述的智能大棚环境监测系统，其特征在于，还包括与所述控制装置电连接的电源模块。
7.根据权利要求5所述的智能大棚环境监测系统，其特征在于，所述卷帘机构包括：天窗卷膜机、西侧窗卷膜机、东侧窗卷膜机、保温卷被机、遮阴卷被机，在所述环境温湿度监测的温度介于10℃～20℃之间时，所述控制装置控制所述保温被卷被机将保温被打开；在所述环境温湿度监测的温度介于20℃～30℃之间时，所述控制装置控制所述西侧窗卷膜机将西侧窗膜打开，在所述环境温湿度监测的温度介于15℃～25℃之间时，所述控制装置控制所述东侧窗卷膜机将东侧窗膜打开；在所述环境温湿度监测的温度介于25℃～34℃之间时，所述控制装置控制所述天窗卷膜机将天窗膜打开；在所述环境温湿度监测的温度大于34℃，且光照度大于15000Lux时，所述控制装置控制所述遮阴卷扬机将遮阴被打开。
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