CN106997210A - 传感器扫描装置及智能大棚 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种传感器扫描装置及智能大棚，其中扫描装置包括两立杆及连接两立杆的导轨，在导轨上布置有传感器集成组件，传感器集成组件与拉线连接，利用拉线与导轨将传感器集成组件送达需采集数据的位置。智能大棚是包括传感器扫描装置和大棚控制柜，大棚控制柜通过拉线控制传感器扫描装置及大棚上的通气窗和拉帘等部件，控制柜同时也具备控制大棚其他系统功能。本发明传感器可采用动态扫描测量方式，节约了智能大棚内传感器的数量，简化了传感器的布线和安装，提高大棚传感器检测精度和寿命。采用拉线控制提高了大棚安全可靠性。

Description

传感器扫描装置及智能大棚

技术领域

本发明涉及一种用于智能大棚的控制/驱动机构，具体涉及一种传感器扫描装置及智能大棚，属于农业技术领域。

背景技术

随着物联网大数据技术在农业中的推广应用，智能棚的出现改变了传统农业靠天吃饭的种植或养殖模式，为农民脱贫致富提供了新的途径，同时伴随农村土地集体承包制度的改革，土地利用更加集中，也使规模型的智能大棚的需求越来越大。智能大棚虽然具备很高的经济效益，但目前普及相对比较困难，主要是受到以下因素的制约：1. 智能棚成本非常高，完成一亩地建设需要花掉将近20万左右费用，用在种植普通农作物基本是无利润，而种植名贵农作物，如：花卉，药材成本也相当高，再加上种植名贵物种也需要大数据技术，一旦种不起来，损失也较大。2. 目前一个智能棚内所需定点布置各种传感器比较多，而棚里面因加热、喷水、施肥及灌溉，形成的高湿度的环境对各种传感器的密封要求就非常高，而目前市场上传感器目前尚不能完全解决此问题，再加上水或其他液体如果积在传感器表面没有及时清除而形成附着物，测量数据不准确容易导致控制系统发出错误指令，一旦错误的指令造成自动开窗，自动喷水，自动加热，自动将温，自动干燥，自动增加CO₂等动作的错误执行，容易引起种植物及家禽意外死亡等，带来不可挽回的损失。3. 智能棚内需布置大量的电气控制元件及驱动设备，而有的智能棚本身只是塑料薄膜覆盖，塑料薄膜容易破裂，从而导致雨水或潮湿气体进入大棚与电气设备带电元件接触。平时大棚里面时常需要喷水形成雾气，空气非常潮湿，也容易引起短路或漏电现象发生，人身安全性存在隐患。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种传感器扫描装置及智能大棚。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供的传感器扫描装置，包括两立杆及连接两立杆的导轨，在导轨上布置有传感器集成组件，所述传感器集成组件与拉线连接，所述拉线通过拉绳将传感器集成组件送达需采集数据的位置。

具体地，所述立杆是上下升降杆，所述导轨是工字钢、钢管、铝型材或拉绳。可以在上下升降杆的顶端连接拉线，并上下升降杆的中部安装有自锁机构。利用拉线控制导轨的高度。

所述传感器集成组件的一种形式是传感器扫描杆，所述传感器扫描杆滑轮架和杆件，所述滑轮架与拉绳连接，所述杆件一端铰接于滑轮组上，杆件的另一端安装有传感器，所述杆件与滑轮架上布置有拉线环，所述拉线环内穿设有拉线。

所述传感器集成组件的另一种形式是传感器挂架，所述传感器挂架的上方具有与导轨配合的滑轮组，所述传感器挂架的底部挂设有一组可上下移动传感器，所述传感器挂架与两端的拉线相连。

具体地，所述上下升降杆与平移导轨相联接。用于平移导轨。

具体地，所述传感器包括但不限于温度传感器、湿度传感器、二氧化碳传感器和光照传感器。

本发明同时提供基于以上传感器扫描装置的智能大棚，是将传感器扫描装置布置在大棚内，大棚控制柜通过拉线连接传感器扫描装置及大棚上的通气窗和拉帘；

所述大棚控制柜内具有转动盘组件、位移组件和驱动组件，

所述转动盘组件包括转盘架和若干线盘，所述线盘通过各自的转轴安装于转盘架的正面；

所述驱动组件安装于转盘架的背面，所述驱动组件包括转盘驱动电机和转轴咬合机构，所述转轴咬合机构安装转盘驱动电机的输出轴上；

所述位移组件用于移动转轴咬合机构与转盘架上的任一转轴对齐，选择性地将电机转动输出到相应的线盘上。

具体地，所述大棚控制柜的两侧具有导线板、盖板，电器箱组件，导线板上设有用于导向或导线滚轮。

具体地，所述线轮与转盘架之间设有转轴锁定装置，当驱动组件与转盘联接时，所述转轴锁定装置解锁。

具体地，所述转轴锁定装置包括法兰盘、锁紧装置，解锁伸缩杆和自锁盘，所述锁紧装置具有铰接的弹性臂，解锁伸缩杆与弹性臂的端部接触，所述弹性臂上还具有可插入自锁盘上锁孔的凸榫。转轴锁定装置也可以采用棘轮机构。

有益效果：本发明相比现有技术，具备以下显著的进步。

1.采用传感器扫描装置把传感器布置在大棚顶部，并在需要使用时把传感器送到需侦测的位置，一方面节约了传感器的数量，只需要几个传感器运动扫描就能得到大棚内各个位置所需采集的参数，同时也简化了传感器的布线和安装。而且在大棚内喷水施肥等操作时传感器可以自行回退到安全地方密闭隐藏，避免了湿气及盐分可能对传感器造成的损坏及干扰，提高了检测的精度。

2.通过控制少量步进或伺服电机，根据需要，驱动转动盘组件上需要驱动的转动盘从而实现多驱动输出。通过控制步进或伺服电机的X,Y,Z轴运动，触发安装顶部电器箱组件上的开关（开关也可以安装于底部或侧壁），减少电路及零件复杂程度。可直接取代了复杂的PLC控制用途开关。

3.采用自锁及解锁结构实现转盘转动与复位。

4. 将控制柜布置在大棚外部或内部，通过拉线对大棚的各种需要动作机构执行直接控制，避免了大棚内布置电线及各种电机可能带来的漏电隐患，而且节约了大量的电机，极大地降低了智能大棚的建造成本，提高了大棚安全可靠性。

除以上所述的本发明解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的优点外。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的优点做更为清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在其基础上未经创造性劳动所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

附图说明

图1是本发明实施例一中传感器扫描装置的结构示意图；

图2是图1中A的局部放大图；

图3是图1中B的局部放大图；

图4是本发明实施例二的传感器扫描装置的结构示意图；

图5是本发明实施例三的智能大棚的结构示意图；

图6是图5的使用状态示意图；

图7是本发明实施例四的结构示意图；

图8是图7中位移组件的结构示意图；

图9是本发明实施例五的结构示意图；

图10是图9的局部放大图；

图11是图9中转动盘组件的装配图；

图12是本发明实施例六的装配图；

图13是实施例七的结构示意图；

图14是图13的剖视图；

图15是图14中C的局部放大图；

图16是图14中D的局部放大图；

图中：位移组件1，升降导轨101，升降驱动电机102，纵向导轨103，纵向驱动电机104，横向导轨105，横向驱动电机106，齿轮107，齿条108，旋转驱动电机110，伞形齿轮111，导轨112，升降电机113，丝杆114，横向电机115；

转动盘组件2，，线盘202，转轴204，锁紧装置205，解锁伸缩杆206，自锁盘207，法兰盘208，棘轮211，棘爪212，棘轮解锁装置213；

驱动组件3，转盘驱动电机301，转盘咬合机构302，解锁杆303，电器箱按钮触发杆304；

电器箱组件4，按钮开关401，圆形电器箱402，支架403；机架5，导线板501 ，盖板502，圆形盖板503；

传感器扫描装置6，上下升降杆601，自锁机构602，拉绳603，拉线环604，张紧机构605，传感器扫描杆606，拉线607，传感器挂架608，集成传感器609；

智能大棚7，通气小窗701，导线轮702，拉帘703。

具体实施方式

实施例一

本实施例的传感器扫描装置如图1、图2和图3所示，包括两端布置的一对上下升降杆601，两升降杆之间连接有拉绳603，在传感器挂架608上吊装一集成传感器609，传感器挂架608在拉线607的拉动下可沿拉绳603往复运动，在传感器挂架608到达需采集数据的位置上方时，集成传感器609通过放线使其下降到需要采集数据位置，采集结束后再上升回到初始位置。实现大棚内各点数据的按需采集。

设备上的转动盘可以根据需要在某几个的转动盘通过链传动连接实现同向运动拉线，也可以通过转动轮上的齿轮之间啮合从而实现正反方向拉线或放线，从而拉动装有传感器结构组件在大棚指定位置来回或左右运动，可以在运动路径中几个位置通过拉线控制集成传感器进行上下平面扫描。当传感器检测到参数异常，通过控制器上程序设置，传感器需在此异常位置连续扫描3次以确认数据真实可靠性。当控制器接收到检测数据，与原先程序设定参数自行判断是否需要打开对应系统，如：开窗、喷水、加热、冷却、干燥、CO2补充等，以此同时将检测数据信息通过物联网大数据传送到使用者手机上，使用者可以人工干预也可让控制器自行处理，当确定需要打开另外系统时，控制器发出指令要求传感器结构组件回退到预先设定安全地方并自行密闭隐藏。此时驱动组件上转动盘驱动电机停止运动，横向驱动电机运动使转动咬合机构脱钩，此时转轮盘上的带齿锁紧组件会锁住锁紧盘，从而使转轴停止转动，线盘上拉线保持原来拉紧或放松状态，同时控制器上会记录此转动轮刚才转动转数，此数据为后续转动轮复位放松或拉紧提供驱动数据。当转动电机完全脱离转动盘组件就可以被送到另外一个转动盘重复同一循环动作。

实施例二

本实施例提供传感器扫描装置的另一种实施方式，如图4所示，是包括两端布置的一对上下升降杆601，在升降杆上设有自锁机构602，在调整高度后用于锁定。两升降杆之间连接有拉绳603及张紧机构605。传感器扫描杆606及传感器挂架608在拉线607的拉动下可沿拉绳603往复运动，传感器扫描杆606上具有拉线环604，穿设拉线607，用拉线控制其摆动，带动其端部的传感器扫描式侦测大棚内温湿及光照强度等参数。

实施例三

本实施的智能大棚如图5和图6所示，在智能大棚7上具有通气小窗701、拉帘703和导线轮702，采用拉线分别控制各机构的执行动作，在内部布置实施例一的传感器扫描装置6，传感器采集的数据进入控制系统，系统自动分析判断后给拉线控制系统命令，拉动相应的拉线执行特定的动作，如：开窗、喷水、加热、冷却、干燥、CO2补充等。

实施例四

本实施例的拉线控制柜如图7所示，通过拉线集中控制实施例二中智能大棚的有通气小窗、拉帘及传感器扫描装置。包括机架5顶部的电器箱组件4，两侧带有滚轮组的导线板501 ，用于引出及改变拉线方向。其他几个面用盖板502封闭，形成大棚控制柜，布置在智能大棚的外部或内部，可用一个拉线控制柜集中控制多个大棚的拉线。

如图8所示，驱动组件3也可以不与任何转动轮接触，起到机械手作用，位移组件可直接将驱动组件上的电器箱按钮触发杆304送到顶部并触发装在电器箱组件4上的任何一个需要触发的按钮开关401，通过开关通电或断电实现不同系统器件控制。

实施例五

控制柜内的其中阵列式拉线驱动机构如图9、图10和图11所示，通过控制位移组件1上的三个电机X,Y,Z运动，当需要驱动转动盘上的某个转轮时，控制器向升降驱动电102和纵向驱动电机104发出指令将运动组件上的转盘驱动电机301送到与对应与转轮203中心一致位置上，横向驱动电机106运动将运动组件上的转盘咬合机构302与转盘组件上的转动轮203咬合对接，同时在对接过程中，转轮上解锁杆303接触转动轮上的解锁伸缩杆206并带动锁紧装置旋转运动，直至最后锁紧装置的齿完全脱开自锁盘207，此时转盘驱动电机301开始顺时针或逆时针方向旋转运动，线盘202也同步跟着旋转运动，此时线盘上的线开始拉线或放线，拉线通过安装在设备外表面的滚轮转到某个大棚需要改变拉线方向，从而拉动设置在大棚里面的窗或帘，以及传感器扫描装置。

转动盘组件2包括成对布置的第一转动盘组件和第二转动盘组件，将位移组件1布置在两组转动盘组件2之间。转动盘组件2上相邻线盘202之间可通过链轮或齿轮联接。可根据需要在某几个的转动盘通过链传动连接实现同向运动拉线，也可以通过转动轮上的齿轮之间啮合从而实现正反方向拉线或放线。

实施例六

本实施例是转动盘组件的另一种实施方式，如图12所示，采用棘轮机构来锁定转轴204，进而在驱动机构离开转轴204后继续对其转动进行锁定。包括棘轮211、棘爪212及棘轮解锁装置213。虽然结构不同，但可以实现和实施例五中转动盘相同的功能。

实施例七

本实施例是上述位移组件的另一种实施方式，如图13所示，转盘架呈鼓形，顶部盖设圆形盖板503，底部安装圆形电器箱402与支架403，在鼓形转盘架表面布满转动盘组件2。

如图14、图15和图16所示，其位移组件也是三个维度，包括升降组件、圆周旋转组件和径向运动组件，升降组件包括导轨和升降电机，圆周旋转组件包括旋转驱动电机110和圆盘。圆盘安装在转盘架内部的中轴线上，被伞形齿轮111带动其旋转运动。导轨112竖直安装在圆盘上，并与中轴线平行，在导轨112上安装有升降台，升降电机113安装在升降台上，利用丝杆114控制其升降。径向运动组件包括横向电机115、齿轮齿条机构及导向机构，转盘驱动电机301及转盘咬合机构与实施例一的形式相同，并在驱动组件底部也安装电器箱触发杆304，用于触发电器箱上的按钮开关401。

实施例八

本实施例是传感器扫描装置的另一种实施方式，功能与实例二类似，不同地方在于将传感器扫描杆606上传感器换成喷水装置，通过两端拉线拉动传感器挂架608在大棚内部来回运动，实现大棚自动化喷水功能。也可以单纯做为喷水功能在大棚外使用。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化，在本发明的原理和技术思想的范围内，对这些实施方式进行多种变化、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 (10)

1.一种传感器扫描装置，其特征在于：包括两立杆及连接两立杆的导轨，在导轨上布置有传感器集成组件，所述传感器集成组件与拉线连接，所述拉线将传感器集成组件送达需采集数据的位置。

2.根据权利要求1所述的传感器扫描装置，其特征在于：所述立杆是上下升降杆，所述导轨是工字钢、钢管、铝型材或拉绳。

3.根据权利要求2所述的传感器扫描装置，其特征在于：所述传感器集成组件是传感器扫描杆，所述传感器扫描杆滑轮架和杆件，所述滑轮架与拉绳连接，所述杆件一端铰接于滑轮组上，杆件的另一端安装有传感器，所述杆件与滑轮架上布置有拉线环，所述拉线环内穿设有拉线。

4.根据权利要求2所述的传感器扫描装置，其特征在于：所述传感器集成组件是传感器挂架，所述传感器挂架的上方具有与导轨配合的滑轮组，所述传感器挂架的底部挂设有一组可上下移动传感器，所述传感器挂架与两端拉线相连。

5.根据权利要求2所述的传感器扫描装置，其特征在于：所述上下升降杆与平移导轨相联接。

6.根据权利要求1所述的传感器扫描装置，其特征在于：所述传感器包括温度传感器、湿度传感器、二氧化碳传感器和光照传感器。

7.一种智能大棚，其特征在于：包括大棚控制柜和权利要求1-6之任一所述的传感器扫描装置，所述传感器扫描装置布置在大棚内，大棚控制柜通过拉线连接传感器扫描装置及大棚上的通气窗和拉帘；

所述大棚控制柜内具有转动盘组件、位移组件和驱动组件，

所述转动盘组件包括转盘架和若干线盘，所述线盘通过各自的转轴安装于转盘架的正面；

所述驱动组件安装于转盘架的背面，所述驱动组件包括转盘驱动电机和转轴咬合机构，所述转轴咬合机构安装转盘驱动电机的输出轴上；

所述位移组件用于移动转轴咬合机构与转盘架上的任一转轴对齐，选择性地将电机转动输出到相应的线盘上。

8.根据权利要求7所述的大棚控制柜，其特征在于：所述大棚控制柜的的两侧具有导线板、盖板，电器箱组件，导线板上设有用于导向或导线滚轮。

9.根据权利要求8所述的大棚控制柜，其特征在于：所述线轮与转盘架之间设有转轴锁定装置，当驱动组件与转盘联接时，所述转轴锁定装置解锁。

10.根据权利要求9所述的大棚控制柜，其特征在于：所述转轴锁定装置包括法兰盘、锁紧装置，解锁伸缩杆和自锁盘，所述锁紧装置具有铰接的弹性臂，解锁伸缩杆与弹性臂的端部接触，所述弹性臂上还具有可插入自锁盘上锁孔的凸榫。