一种温室内帘幕及控制方法技术

本发明专利技术公开了一种温室内帘幕及控制方法，该内帘幕具有遮阳与保温功能，通过齿轮齿条实现内帘幕的展开与收拢。在传动上，将上、下齿条互为镜像安装，实现了齿条的反向传动，能够将幕布收拢到温室的两侧，减少了温室中央位置收拢幕布的遮阳，提高了温室的采光性与空间利用率。该内帘幕配置红外测距传感模块，实时监测幕布的位置与移动情况，防止意外情况对内帘幕驱动、传动设备的影响以及温室生产的影响。在控制方法上，保温功能采用前馈式控制，提高了温度控制的精确性并减少了加热能耗。遮阳功能采用前馈控制与延时控制，提高了控制的准确性，避免了系统频繁启动与停止对电机和传动设备的影响，并提高了系统运行的稳定性。

A Greenhouse Inner Curtain and Its Control Method

The invention discloses a greenhouse inner curtain and a control method. The inner curtain has the functions of shading and heat preservation, and the inner curtain can be expanded and closed by means of gear racks. In transmission, the upper and lower racks are mirror-mounted to realize the reverse transmission of racks. The curtain can be closed to both sides of the greenhouse, which reduces the sunshade of the curtain in the central position of the greenhouse, and improves the daylighting and space utilization of the greenhouse. The inner curtain is equipped with infrared ranging sensor module, which can monitor the position and movement of the curtain in real time to prevent the impact of accidents on the inner curtain drive, transmission equipment and greenhouse production. In the control method, feedforward control is used to improve the accuracy of temperature control and reduce heating energy consumption. Feedforward control and delay control are adopted in shading function, which improves the accuracy of control, avoids the influence of frequent start and stop of the system on motor and transmission equipment, and improves the stability of the system operation.

【技术实现步骤摘要】
一种温室内帘幕及控制方法
本专利技术涉及温室保温与遮阳
，尤其涉及一种温室内帘幕及控制方法。
技术介绍
目前，温室的内帘幕的设计上，一般采用电机与减速箱驱动，使用钢丝绳卷动或齿轮座齿轮与齿条传动拉幕。钢丝绳卷动拉幕比较灵活，适用于不同大小、长度的温室，并且钢丝绳能够将小间温室的幕布拉到同一侧，有利于温室的采光与空间利用。但是钢丝绳卷动拉幕运行稳定性较差，故障率较高，所以一般较少采用。齿轮座齿轮与齿条传动拉幕有着较好的系统运行稳定性，故障率低，但是，因传动齿条长度的限制与影响，特别是采用齿轮座齿轮与齿条传动拉幕收拢时，部分幕布会停留在温室的中央，导致温室中央遮阳严重，从而影响温室的采光性与空间利用率，这也使得齿轮座齿轮与齿条传动拉幕在小开间、小面积的温室较少采用。在温室内帘幕运行的安全监控上，一般只是采用根据拉幕行程设定的电机限位控制和电机运行时间控制，这些控制都不能准确反映内帘幕的实时运行状态与幕布的实时位置，且在内帘幕运行发生故障时，不能进行检测、停止与报警，造成过载引起的内帘幕驱动电机损坏或传动设备与部件的变形，而这些破坏一般都很难进行修复。同时，因为自动控制不能检测幕布的实时位置，还会导致内帘幕实时位置的误判，引起高光强对生产植物的灼烧等严重生产事故，带来较大的损失。在温室内帘幕的控制方法上，保温或遮阳功能一般只是采用温度阈值控制或光照强度阈值控制，往往造成内帘幕展开或收拢控制上的提前或滞后，以及电机和传动设备的频繁启动与停止，影响温室内帘幕的正常运行。
技术实现思路
为了克服现有的温室内帘幕的不足，本专利技术提供了一种温室内帘幕及控制方法，该内帘幕具有遮阳与保温功能，齿轮齿条传动实现内帘幕的展开与收拢。在传动上，将上、下齿条互为镜像安装，实现了上、下齿条的反向传动，能够将幕布收拢到温室的两侧，优化了传统内帘幕齿轮齿条传动的设计，减少了温室中央位置收拢幕布的遮阳，提高了温室的采光性与空间利用率。在温室内帘幕运行的安全监控上，该内帘幕配置红外测距传感模块，实时监测幕布的位置与移动情况，并通过互为镜像的两组红外测距传感模块的距离与速度的比较，防止意外情况对内帘幕驱动、传动设备的影响以及温室生产的影响。在控制方法上，该内帘幕保温功能采用前馈式控制，提高了温度控制的精确性并减少了加热能耗。遮阳功能采用前馈控制与延时控制，提高了控制的准确性，避免了系统频繁启动与停止对电机和传动设备的影响，并提高了系统运行的稳定性。该内帘幕特别适合于面积小、对环境控制精度高的科研温室和试验温室。为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：一种温室内帘幕，用于给温室进行保温或遮阳，该内帘幕包括室外辐射传感器、室外气温传感器、风速传感器、第一幕布、第一反光板、上齿条、下齿条、压幕线、电机、传动轴、下齿轮、上齿轮、室内气温传感器、室内辐射传感器、托幕线、第二反光板、第二幕布、第二导杆、长连接杆、下横梁、上横梁、红外测距传感模块、短连接杆、第一导杆、控制器；所述温室的中间位置有上横梁和下横梁，所述上横梁与下横梁固定连接，温室的一侧墙与另一侧墙之间连接若干压幕线和若干托幕线，压幕线位于托幕线的上方；传动轴的两端支承在上横梁和下横梁之间，下齿轮和上齿轮均安装在传动轴上，电机驱动传动轴转动；上齿轮与上齿条啮合传动，上齿条通过短连接杆与第一导杆连接；下齿轮与下齿条啮合传动，下齿条通过长连接杆与第二导杆连接；上齿条和下齿条互为镜像安装；第一导杆、第一幕布、第二导杆和第二幕布均搁置于托幕线上，压幕线压住第一幕布和第二幕布；所述第一幕布的一个侧边固定在温室的一侧墙上，另一个侧边固定在第一导杆上，第二幕布的一个侧边固定温室的另一侧墙上，另一个侧边固定在第二导杆上；所述第一导杆上固定第一反光板，第二导杆上固定第二反光板，红外测距传感模块固定在上横梁的上方，红外测距传感模块、第一反光板以及第二反光板布置在同一光轴上，红外测距传感模块同时给第一反光板和第二反光板发射激光；所述温室外设有室外辐射传感器、室外气温传感器和风速传感器，温室内设有室内气温传感器和室内辐射传感器；所述电机、室外辐射传感器、室外气温传感器、风速传感器、室内气温传感器、室内辐射传感器和红外测距传感模块均与控制器相连。进一步的，所述红外测距传感模块包括第一红外测距传感器和第二红外测距传感器，第一红外测距传感器发出的激光通过第一反光板反射，第二红外测距传感器发出的激光通过第二反光板反射。进一步的，所述上齿轮安装在上齿轮座上，上齿轮座固定于上横梁，下齿轮安装在下齿轮座上，下齿轮座固定于下横梁。进一步的，所述电机输出的动力通过减速箱传递到传动轴上。进一步的，所述电机固定于上横梁与下横梁之间。进一步的，所述减速箱安装固定于上横梁与下横梁之间。进一步的，所述室外辐射传感器、室外气温传感器、室外风速传感器设置在温室室外天沟的上方。进一步的，所述室内气温传感器、室内辐射传感器设置在温室的中央。本专利技术的另一目的是提供一种上述的温室内帘幕的控制方法，该方法包括如下步骤：步骤一、首先在控制器上设定室内启动保温的温度阈值Th、启动保温的辐射阈值Rh；启动遮阳的辐射阈值Rs；控制器实时接收室外辐射强度传感器、室外气温传感器、室外风速传感器、室内气温传感器以及室内辐射强度传感器传递来的信息；步骤二、室外气温传感器、室外风速传感器将检测到的气温信号以及辐射强度传感器检测到的室外太阳辐射值传递给控制器，控制器根据接收到的室外气温以及辐射强度和风速对室内温度的影响值计算室内期望气温，室内期望气温Tq计算如下：Tq＝TS+To+Tr+TwTO＝k1×(t1-t0)Tr＝k2×(r1-r0)Tw＝k3×(s-s0)式中Tq为室内期望气温；TS为设定的标准温度；To为室外温度对室内温度的影响值；Tr为太阳辐射强度对室内温度的影响值；Tw为室外风速对室内温度的影响值；k1为计算室外温度对室内温度影响值的影响系数，t1为当前室外温度，t0为指定的室外温度参考值，k2为计算太阳辐射强度室内温度影响值的影响系数，r1为当前室外辐射强度，r0为指定的室外辐射强度参考值；k3为计算室外风速室内温度影响值的影响系数，s为当前室外风速，s0为指定的室外风速参考值；步骤三、控制器每隔5分钟进行一次信号检测，如检测到的实时室外辐射强度r1(n)≥Rh，内帘幕进入遮阳模式；在遮阳模式下，实时室外辐射强度r1(n)≥RS，且前5分钟检测到的室外辐射强度r1(n-1)≥Rs，系统启动内帘幕展开；如检测到的实时室外辐射强度r1(n)<RS，且前5分钟检测到的室外辐射强度r1(n-1)<RS，系统启动内帘幕收拢；控制器遮阳模式下内帘幕的展开与收拢状态计算如下：式中PS为内帘幕遮阳模式下的展开或收拢状态，+1为展开，-1为收拢；Rh为设定内帘幕启动保温的阈值辐射强度；RS为设定内帘幕启动遮阳的阈值辐射强度；r1(n)为当前室外辐射强度；r1(n-1)为前5分钟检测到的室外辐射强度；控制器根据检测到的实时室外辐射强度r1(n)<Rh，内帘幕进入保温模式；在保温模式下，如室内期望温度小于室内设定的保温阈值温度，即Tq(n)≤Th,室内辐射强度r2(n)小于设定内帘幕启动保温的阈值辐射强度Rh，前5分钟检测到的室内辐射强度r2(n-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种温室内帘幕，用于给温室进行保温或遮阳，其特征在于，该内帘幕包括室外辐射传感器(1)、室外气温传感器(2)、风速传感器(3)、第一幕布(4)、第一反光板(5)、上齿条(6)、下齿条(7)、压幕线(8)、电机(9)、传动轴(11)、下齿轮(12)、上齿轮(13)、室内气温传感器(14)、室内辐射传感器(15)、托幕线(16)、第二反光板(17)、第二幕布(18)、第二导杆(19)、长连接杆(20)、下横梁(21)、上横梁(23)、红外测距传感模块(24)、短连接杆(25)、第一导杆(26)、控制器等；所述温室的中间位置有上横梁(23)和下横梁(21)，所述上横梁(23)与下横梁(21)固定连接，温室的一侧墙与另一侧墙之间连接若干压幕线(8)和若干托幕线(16)，压幕线(8)位于托幕线(16)的上方；传动轴(11)的两端支承在上横梁(23)和下横梁(21)之间，下齿轮(12)和上齿轮(13)均安装在传动轴(11)上，电机(9)驱动传动轴(11)转动；上齿轮(13)与上齿条(6)啮合传动，上齿条(6)通过短连接杆(25)与第一导杆(26)连接；下齿轮(12)与下齿条(7)啮合传动，下齿条(7)通过长连接杆(20)与第二导杆(19)连接；上齿条(6)和下齿条(7)互为镜像安装；第一导杆(26)、第一幕布(4)、第二导杆(19)和第二幕布(18)均搁置于托幕线(16)上，压幕线(8)压住第一幕布(4)和第二幕布(18)；所述第一幕布(4)的一个侧边固定在温室的一侧墙上，另一个侧边固定在第一导杆(26)上，第二幕布(18)的一个侧边固定温室的另一侧墙上，另一个侧边固定在第二导杆(19)上；所述第一导杆(26)上固定第一反光板(5)，第二导杆(19)上固定第二反光板(17)，红外测距传感模块(24)固定在上横梁(23)的上方，红外测距传感模块(24)、第一反光板(5)以及第二反光板(17)布置在同一光轴上，红外测距传感模块(24)同时给第一反光板(5)和第二反光板(17)发射激光；所述温室外设有室外辐射传感器(1)、室外气温传感器(2)和风速传感器(3)，温室内设有室内气温传感器(14)和室内辐射传感器(15)；所述电机(9)、室外辐射传感器(1)、室外气温传感器(2)、风速传感器(3)、室内气温传感器(14)、室内辐射传感器(15)和红外测距传感模块(24)均与控制器相连。...

【技术特征摘要】
1.一种温室内帘幕，用于给温室进行保温或遮阳，其特征在于，该内帘幕包括室外辐射传感器(1)、室外气温传感器(2)、风速传感器(3)、第一幕布(4)、第一反光板(5)、上齿条(6)、下齿条(7)、压幕线(8)、电机(9)、传动轴(11)、下齿轮(12)、上齿轮(13)、室内气温传感器(14)、室内辐射传感器(15)、托幕线(16)、第二反光板(17)、第二幕布(18)、第二导杆(19)、长连接杆(20)、下横梁(21)、上横梁(23)、红外测距传感模块(24)、短连接杆(25)、第一导杆(26)、控制器等；所述温室的中间位置有上横梁(23)和下横梁(21)，所述上横梁(23)与下横梁(21)固定连接，温室的一侧墙与另一侧墙之间连接若干压幕线(8)和若干托幕线(16)，压幕线(8)位于托幕线(16)的上方；传动轴(11)的两端支承在上横梁(23)和下横梁(21)之间，下齿轮(12)和上齿轮(13)均安装在传动轴(11)上，电机(9)驱动传动轴(11)转动；上齿轮(13)与上齿条(6)啮合传动，上齿条(6)通过短连接杆(25)与第一导杆(26)连接；下齿轮(12)与下齿条(7)啮合传动，下齿条(7)通过长连接杆(20)与第二导杆(19)连接；上齿条(6)和下齿条(7)互为镜像安装；第一导杆(26)、第一幕布(4)、第二导杆(19)和第二幕布(18)均搁置于托幕线(16)上，压幕线(8)压住第一幕布(4)和第二幕布(18)；所述第一幕布(4)的一个侧边固定在温室的一侧墙上，另一个侧边固定在第一导杆(26)上，第二幕布(18)的一个侧边固定温室的另一侧墙上，另一个侧边固定在第二导杆(19)上；所述第一导杆(26)上固定第一反光板(5)，第二导杆(19)上固定第二反光板(17)，红外测距传感模块(24)固定在上横梁(23)的上方，红外测距传感模块(24)、第一反光板(5)以及第二反光板(17)布置在同一光轴上，红外测距传感模块(24)同时给第一反光板(5)和第二反光板(17)发射激光；所述温室外设有室外辐射传感器(1)、室外气温传感器(2)和风速传感器(3)，温室内设有室内气温传感器(14)和室内辐射传感器(15)；所述电机(9)、室外辐射传感器(1)、室外气温传感器(2)、风速传感器(3)、室内气温传感器(14)、室内辐射传感器(15)和红外测距传感模块(24)均与控制器相连。2.根据权利要求1所述的一种温室内帘幕，其特征在于，所述红外测距传感模块(24)包括第一红外测距传感器和第二红外测距传感器，第一红外测距传感器发出的激光通过第一反光板(5)反射，第二红外测距传感器发出的激光通过第二反光板(17)反射。3.根据权利要求1所述的一种温室内帘幕，其特征在于，所述上齿轮(13)安装在上齿轮座上，上齿轮座固定于上横梁(23)，下齿轮(12)安装在下齿轮座上，下齿轮座固定于下横梁(21)。4.根据权利要求1所述的一种温室内帘幕，其特征在于，所述电机(9)输出的动力通过减速箱(10)传递到传动轴(11)上。5.根据权利要求4所述的一种温室内帘幕，其特征在于，所述电机(9)固定于上横梁(23)与下横梁(21)之间。6.根据权利要求5所述的一种温室内帘幕，其特征在于，所述减速箱(10)安装固定于上横梁(23)与下横梁(21)之间。7.根据权利要求1所述的一种温室内帘幕，其特征在于，所述室外辐射传感器(1)、室外气温传感器(2)、室外风速传感器(3)设置在温室室外天沟的上方。8.根据权利要求3所述的一种加湿与降温风机湿帘装置，其特征在于，所述室内气温传感器(14)、室内辐射传感器(15)设置在温室的中央。9.一种权利要求1-8任一项所述的温室内帘幕的控制方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：步骤一、首先在控制器上设定室内启动保温的温度阈值Th、启动保温的辐射阈值Rh；启动遮阳的辐射阈值Rs；控制器实时接收室外辐射强度传感器、室外气温传感器、室外风速传感器、室内气温传感器以及室内辐射强度传感器传递来的信息；步骤二、室外气温传感器、室外风速传感器将检测到的气温信号以及辐射强度传感器检测到的室外太阳...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐振宇，周杰，孔德栋，金蓉，洪之奇，吕秉韬，王慧泉，胡卫珍，胡美华，蔡林生，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33