一种智能种植大棚及控制方法技术

本发明专利技术涉及一种智能种植大棚及控制方法，智能种植大棚包括尖顶棚体、顶部矩形框架、棚门、控制箱、监控单元、外遮阳帘、内遮阳帘等，控制方法包括利用传感器获取室内外环境信息并根据获取信息对执行机构进行控制的方法；本发明专利技术能有效降低大规模种植大棚的人工成本，自动化程度高，具有较高的实用性，能产生一定的经济效益和社会效益。

An Intelligent Planting Greenhouse and Its Control Method

The invention relates to an intelligent planting greenhouse and a control method. The intelligent planting greenhouse includes a spire roof, a rectangular frame at the top, a shed door, a control box, a monitoring unit, an external shade curtain, an internal shade curtain, etc. The control method includes using sensors to obtain indoor and outdoor environmental information and controlling the executing mechanism according to the information obtained. The invention can effectively reduce the labor cost of large-scale planting greenhouse, has high automation degree, high practicability, and can produce certain economic and social benefits.

【技术实现步骤摘要】
一种智能种植大棚及控制方法
本专利技术属于科技农业种植
，具体涉及一种智能种植大棚及控制方法。
技术介绍
我国作为传统的农业大国，目前温室面积居世界之首。但在种植方式上，我国大部分温室大棚仍采用的是纯人工粗放式管理方式，不仅浪费人力、物力，而且农作物的产量低、质量差。因此，改变温室大棚低效率的管理经营状况，研制开发用于管理温室大棚的新技术，实现温室大棚大型化、集约化、智能化、产业化、网络化管理刻不容缓。目前许多农作物因环境、地理等原因都种植在农业大棚中，种植在大棚中的农作物的生长状况与良好的通风和适当的水分供应有很大关系。目前用于农作物的农作物种植大棚是将农作物的种植区进行整体覆盖，这样虽然起到了避雨、适量保温、防风等作用，但是导致棚内通风效果不好，影响农作物的良好生长，并且传统的农作物养殖大棚大多由挡风墙和棚架盖以塑料薄膜而成，大棚内的温度、光照、湿度都是由人工控制，环境条件往往达不到作物生长的最佳要求，而且还增加了种植人员大工作量。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种能自动采集棚内环境数据并控制大棚环境因素的智能种植大棚及控制方法。为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种智能种植大棚，其包括尖顶棚体和固定设置在尖顶棚体外侧顶部且与尖顶棚体顶部边缘相适配的矩形框架；所述尖顶棚体的前侧面设有棚门；在所述尖顶棚体的前侧面外壁设有控制箱，在所述控制箱内设有用于监测大棚环境控制大棚设施的监控单元；所述矩形框架的顶部设有外遮阳帘轨道，在外遮阳帘轨道上设有能够沿外遮阳帘轨道水平伸缩的外遮阳帘，外遮阳帘通过传动机构与设置在矩形框架上的外遮阳帘拉动电机连接；在尖顶棚体顶部左右两侧内边缘设有内遮阳帘轨道，在内遮阳帘轨道上设有能够沿内遮阳帘轨道水平伸缩的内遮阳帘，内遮阳帘通过传动机构与设置在尖顶棚体顶部的内遮阳帘拉动电机连接；所述监控单元包括控制器、二氧化碳光照度温湿度四合一传感器、温湿度光照度三合一传感器、土壤温湿度传感器、RS485电路、继电器驱动电路、RS232电路、触摸屏、显示器、TTL-232接口电路、通信模块、存储电路、USB电路、时钟电路、低压采集电路、内遮阳帘拉动电机继电器和外遮阳帘拉动电机继电器；所述二氧化碳光照度温湿度四合一传感器设置在尖顶棚体内；所述土壤温湿度传感器设置在尖顶棚体内种植土壤中；所述温湿度光照度三合一传感器设置在尖顶棚体外壁上；所述二氧化碳光照度温湿度四合一传感器、温湿度光照度三合一传感器、土壤温湿度传感器分别与RS485电路的相应端口双向连接；所述RS485电路与控制器的相应端口双向连接；所述控制器的控制输出端接继电器驱动电路的控制输入端；内遮阳帘拉动电机继电器和外遮阳帘拉动电机继电器的控制输入端分别接继电器驱动电路的相应控制输出端；内遮阳帘拉动电机继电器的输出端接内遮阳帘拉动电机；外遮阳帘拉动电机继电器的输出端接外遮阳帘拉动电机连接；触摸屏经RS232电路与控制器的相应端口双向连接；所述显示器的输入端接控制器的相应输出端口；所述通信模块经TTL-232接口电路接控制器的相应端口；所述存储电路与控制器的相应端口双向连接；所述USB电路与控制器的相应端口双向连接；所述时钟电路与与控制器的相应端口双向连接；所述低压采集电路的输入端接外部直流电源，所述低压采集电路的输出端接控制器的相应端口。本专利技术技术方案还涉及一种基于智能种植大棚实现的控制方法，包括如下步骤：（1）利用二氧化碳光照度温湿度四合一传感器获取室内温度、室内湿度、室内光照强度、室内二氧化碳浓度信息；利用温湿度光照度三合一传感器获取室外温度、室外湿度、室外光照强度信息；利用土壤温湿度传感器获取土壤温度及土壤湿度信息；（2）控制器设有专家系统模块，所述专家系统模块存储有最适合棚内植物生长的历史环境温度、历史环境湿度、历史二氧化碳浓度、历史光照强度、历史土壤温度及历史土壤湿度信息；控制器接收到所述室内温度、室内湿度、室内光照强度、室内二氧化碳浓度、室外温度、室外湿度、室外光照强度、土壤温度及土壤湿度信息后，分别与历史环境温度、历史环境湿度、历史二氧化碳浓度、历史光照强度、历史土壤温度及历史土壤湿度信息进行比较；（3）当室内温度超过历史环境温度上限时，控制器给继电器驱动电路输出控制信号，使继电器驱动电路控制外遮阳帘拉动电机继电器工作，使外遮阳帘拉动电机启动关闭外遮阳帘；当室内温度低于历史环境温度下限时，控制器给继电器驱动电路输出控制信号，使继电器驱动电路控制外遮阳帘拉动电机继电器工作，使外遮阳帘拉动电机启动打开外遮阳帘；（4）当室内温度超过历史环境温度上限时，控制器给继电器驱动电路输出控制信号，使继电器驱动电路控制内遮阳帘拉动电机继电器工作，使内遮阳帘拉动电机启动关闭内遮阳帘；当室内温度低于历史环境温度下限时，控制器给继电器驱动电路输出控制信号，使继电器驱动电路控制内遮阳帘拉动电机继电器工作，使内遮阳帘拉动电机启动打开内遮阳帘；（5）当室内湿度超过历史环境湿度上限时，控制器给继电器驱动电路输出控制信号，使继电器驱动电路控制加湿泵继电器工作，使加湿泵停止工作；当室内湿度低于历史环境湿度下限时，控制器给继电器驱动电路输出控制信号，使继电器驱动电路控制加湿泵继电器工作，使加湿泵启动工作；（6）当室内湿度超过历史环境湿度上限时，控制器给继电器驱动电路输出控制信号，使继电器驱动电路控制风机继电器工作，使风机启动工作；当室内湿度低于历史环境湿度下限时，控制器给继电器驱动电路输出控制信号，使继电器驱动电路控制风机继电器工作，使风机停止工作；（7）当室内二氧化碳浓度超过历史二氧化碳浓度上限时，控制器给继电器驱动电路输出控制信号，使继电器驱动电路控制风机继电器工作，使风机启动工作；当室内二氧化碳浓度低于历史二氧化碳浓度下限时，控制器给继电器驱动电路输出控制信号，使继电器驱动电路控制风机继电器工作，使风机停止工作；（8）当室内光照强度超过历史光照强度上限时，控制器给继电器驱动电路输出控制信号，使继电器驱动电路控制补光灯继电器及补光灯升降杆拉动电机继电器工作，使补光灯打开，并使补光灯升降杆拉动电机工作，拉动补光灯升降杆升高或降低；当室内光照强度低于历史光照强度上限时，控制器给继电器驱动电路输出控制信号，使继电器驱动电路控制补光灯继电器工作，使补光灯关闭，并使补光灯升降杆拉动电机工作，拉动补光灯升降杆升高或降低；（9）当室内湿度超过历史环境湿度上限时，控制器给继电器驱动电路输出控制信号，使继电器驱动电路控制湿帘加压泵继电器和排风扇继电器工作，使湿帘加压泵和排风扇停止工作；当室内湿度低于历史环境湿度下限时，控制器给继电器驱动电路输出控制信号，使继电器驱动电路控制湿帘加压泵继电器和排风扇继电器，使湿帘加压泵和排风扇启动工作。本专利技术的有益效果是：本专利技术能有效降低大规模种植大棚的人工成本；本专利技术自动化程度高，智能方便，降低对人员的素质要求，解决招工难、用工难问题；使用单片机作为主控单元，具有灵活多变、配置丰富、成本低廉的特点；可根据大棚后期改造，结合现场情况，对系统控制进行远程升级，以便适应多变的环境。本专利技术具有较高的实用性，具有一定的经济效益和社会效益。附图说明图1为智能种植大棚外部结构示意图。图2为外遮阳帘打开伸展后智能种植大棚外部结本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智能种植大棚，其特征在于：包括尖顶棚体（1）和固定设置在尖顶棚体（1）外侧顶部且与尖顶棚体（1）顶部边缘相适配的矩形框架（2）；所述尖顶棚体（1）的前侧面设有棚门（1‑1）；在所述尖顶棚体（1）的前侧面外壁设有控制箱（3），在所述控制箱（3）内设有用于监测大棚环境控制大棚设施的监控单元；所述矩形框架（2）的顶部设有外遮阳帘轨道（2‑1），在外遮阳帘轨道（2‑1）上设有能够沿外遮阳帘轨道（2‑1）水平伸缩的外遮阳帘（6），外遮阳帘（6）通过传动机构与设置在矩形框架（2）上的外遮阳帘拉动电机连接；在尖顶棚体（1）顶部左右两侧内边缘设有内遮阳帘轨道（7），在内遮阳帘轨道（7）上设有能够沿内遮阳帘轨道（7）水平伸缩的内遮阳帘（8），内遮阳帘（8）通过传动机构与设置在尖顶棚体（1）顶部的内遮阳帘拉动电机连接；所述监控单元包括控制器、二氧化碳光照度温湿度四合一传感器、温湿度光照度三合一传感器、土壤温湿度传感器、RS485电路、继电器驱动电路、RS232电路、触摸屏、显示器、TTL‑232接口电路、通信模块、存储电路、USB电路、时钟电路、低压采集电路、内遮阳帘拉动电机继电器和外遮阳帘拉动电机继电器；所述二氧化碳光照度温湿度四合一传感器设置在尖顶棚体（1）内；所述土壤温湿度传感器设置在尖顶棚体（1）内种植土壤中；所述温湿度光照度三合一传感器设置在尖顶棚体（1）外壁上；所述二氧化碳光照度温湿度四合一传感器、温湿度光照度三合一传感器、土壤温湿度传感器分别与RS485电路的相应端口双向连接；所述RS485电路与控制器的相应端口双向连接；所述控制器的控制输出端接继电器驱动电路的控制输入端；内遮阳帘拉动电机继电器和外遮阳帘拉动电机继电器的控制输入端分别接继电器驱动电路的相应控制输出端；内遮阳帘拉动电机继电器的输出端接内遮阳帘拉动电机；外遮阳帘拉动电机继电器的输出端接外遮阳帘拉动电机连接；触摸屏经RS232电路与控制器的相应端口双向连接；所述显示器的输入端接控制器的相应输出端口；所述通信模块经TTL‑232接口电路接控制器的相应端口；所述存储电路与控制器的相应端口双向连接；所述USB电路与控制器的相应端口双向连接；所述时钟电路与与控制器的相应端口双向连接；所述低压采集电路的输入端接外部直流电源，所述低压采集电路的输出端接控制器的相应端口。...

【技术特征摘要】
1.一种智能种植大棚，其特征在于：包括尖顶棚体（1）和固定设置在尖顶棚体（1）外侧顶部且与尖顶棚体（1）顶部边缘相适配的矩形框架（2）；所述尖顶棚体（1）的前侧面设有棚门（1-1）；在所述尖顶棚体（1）的前侧面外壁设有控制箱（3），在所述控制箱（3）内设有用于监测大棚环境控制大棚设施的监控单元；所述矩形框架（2）的顶部设有外遮阳帘轨道（2-1），在外遮阳帘轨道（2-1）上设有能够沿外遮阳帘轨道（2-1）水平伸缩的外遮阳帘（6），外遮阳帘（6）通过传动机构与设置在矩形框架（2）上的外遮阳帘拉动电机连接；在尖顶棚体（1）顶部左右两侧内边缘设有内遮阳帘轨道（7），在内遮阳帘轨道（7）上设有能够沿内遮阳帘轨道（7）水平伸缩的内遮阳帘（8），内遮阳帘（8）通过传动机构与设置在尖顶棚体（1）顶部的内遮阳帘拉动电机连接；所述监控单元包括控制器、二氧化碳光照度温湿度四合一传感器、温湿度光照度三合一传感器、土壤温湿度传感器、RS485电路、继电器驱动电路、RS232电路、触摸屏、显示器、TTL-232接口电路、通信模块、存储电路、USB电路、时钟电路、低压采集电路、内遮阳帘拉动电机继电器和外遮阳帘拉动电机继电器；所述二氧化碳光照度温湿度四合一传感器设置在尖顶棚体（1）内；所述土壤温湿度传感器设置在尖顶棚体（1）内种植土壤中；所述温湿度光照度三合一传感器设置在尖顶棚体（1）外壁上；所述二氧化碳光照度温湿度四合一传感器、温湿度光照度三合一传感器、土壤温湿度传感器分别与RS485电路的相应端口双向连接；所述RS485电路与控制器的相应端口双向连接；所述控制器的控制输出端接继电器驱动电路的控制输入端；内遮阳帘拉动电机继电器和外遮阳帘拉动电机继电器的控制输入端分别接继电器驱动电路的相应控制输出端；内遮阳帘拉动电机继电器的输出端接内遮阳帘拉动电机；外遮阳帘拉动电机继电器的输出端接外遮阳帘拉动电机连接；触摸屏经RS232电路与控制器的相应端口双向连接；所述显示器的输入端接控制器的相应输出端口；所述通信模块经TTL-232接口电路接控制器的相应端口；所述存储电路与控制器的相应端口双向连接；所述USB电路与控制器的相应端口双向连接；所述时钟电路与与控制器的相应端口双向连接；所述低压采集电路的输入端接外部直流电源，所述低压采集电路的输出端接控制器的相应端口。2.根据权利要求1所述的一种智能种植大棚，其特征在于：所述控制器是由型号为stm32f103vet6单片机及其外围电路构成；所述RS485电路是由型号为TLP2362光耦、型号为MAX485ESA收发器及外围电路构成；所述继电器驱动电路是由型号为74HC595的位移缓存器、型号为ULN2803的驱动芯片及外围电路构成；所述RS232电路是由型号为SP3232E的串口转换芯片及其外围电路构成；所述存储电路是由型号为SP3232E存储芯片及其外围电路构成；所述TTL-232接口电路是由型号为2N5551三极管及其外围电路构成；所述USB电路是由型号为CH376S的USB芯片及其外围电路构成；所述时钟电路是由型号为8025T的时钟芯片及其外围电路构成；所述低压采集电路是由型号为HT7033的稳压模块及其外围电路构成；所述二氧化碳光照度温湿度四合一传感器的型号为SM3390B；所述温湿度光照度三合一传感器的型号为KM6391B；所述土壤温湿度传感器的型号为SM3002B。3.根据权利要求2所述的一种智能种植大棚，其特征在于：所述监控单元还包括电源电路，所述电源电路是由型号为TDK-ZJYS_2/2A的电感、型号为ASM1117的稳压器、型号为B0505LS-1WR2的电源模块、型号为TPS54233的电源芯片及其外围电路构成；所述电源电路输入24V直流电压，输出分别为5V、3.3V、隔离5V直流电压；其中输出5V为USB电路和TTL_232接口供电；输出3.3V为控制器、低电压采集电路、继电器驱动电路、时钟电路、USB电路、RS485电路、RS232电路、存储电路供电；输出隔离5V为RS485电路供电。4.根据权利要求3所述的一种智能种植大棚，其特征在于：所述通信模块为GPRS通信模块、串口转以太网模块、WIFI模块或无线模块。5.根据权利要求4所述的一种智能种植大棚，其特征在于：在尖顶棚体（1）内还设有补光灯升降杆（12），补光灯升降杆（12）上设有一个以上的补光灯（13），补光灯升降杆（12）通过设置在尖顶棚体（1）顶部的升降架（12-2）悬吊起来，升降架（12-2）通过传动机构与设置在尖顶棚体（1）顶部的补光灯升降杆拉动电机（12-1）相连接；所述监控单元还包括补光灯升降杆拉动电机继电器和补光灯继电器；所述补光灯升降杆拉动...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈嘉兴，赵华，刘万明，张书景，王立安，陈爱萍，刘亚川，靳慧龙，孙军英，吕清，
申请(专利权)人：河北师范大学，
类型：发明
国别省市：河北,13