专利：一种作物温室的环境控制系统.pdf

19 中华 人民共和国 国家知识产权局 12 实用新型专利 10 授权公告 号 45 授权公告日 21 申请 号 202023081939 5 22 申请日 2020 12 18 73 专利权人 沃圃生 北京 农业科技有限公司 地址 101300 北京市顺 义区国门商务区机 场东路2号 72 发明人 王永刚 74 专利代理 机构 北京 维正专利代理有限公司 11508 代理人 李传亮 51 Int Cl G05B 19 05 2006 01 G01D 21 02 2006 01 A01G 9 24 2006 01 54 实用新型名称 一种作物温室的环境控制系统 57 摘要 本申请涉及温室环境控制领域 尤其是涉及 一种作物温室的环境控制系统 其技术方案要点 是包括 温度控制系统 温度控制系统包括设置在 温室侧面上的保温膜 能够将保温膜收卷起来的 卷膜机构以及设置在温室内部的温度传感器 温 度传感器耦接有PLC PLC与卷膜机构 耦接 PLC内 部设定有温度传感器的预设温度范围值 达到了 使作物温室内部的温度控制实现自动化 以使温 室内的环 境温度能够及时地被控制调整 进而促 进作物的生长的目的 权利要求书1页 说明书6页 附图3页 CN 214042096 U 2021 08 24 CN 214042096 U 1 一种作物温室的环境控制系统 其特征在于 包括温度控制系统 1 温度控制系统 1 包括设置在温室侧面上的保温膜 12 能够将保温膜 12 收卷起来的卷膜机构 13 以 及设置在温室内部的温度传 感器 11 温度传感器 11 耦接有PLC PLC与卷膜机构 13 耦 接 PLC内部设定有温度传感器 11 的预设温度范围值 温室上设置有光照控制系统 2 光 照控制系统 2 包括透光膜 21 和遮光布 22 遮光布 22 设置在透光膜 21 上方 遮光布 22 的上端与温室顶部固定连接 遮光布 22 上设置有能够将遮光布 22 收卷或展开的卷 布机构 23 温室内部设置有与PLC耦接的光照传 感器 24 卷布机构 23 与PLC耦接 PLC 内部设定有光照传感器 24 的预设光强范围值 2 根据权利要求1所述的一种作物温室的环境控制系统 其特征在于 卷布机构 23 包 括设置在遮光布 22 上的卷布辊 231 和能够带动卷布辊 231 围绕自身轴线转动的第一 驱动组件 232 遮光布 2 2 的下端与卷布辊 231 的周面固定连接 3 根据权利要求2所述的一种作物温室的环境控制系统 其特征在于 第一驱动组件 232 包括与PLC耦接的第一电机 2321 第一电机 2321 的输出轴与卷布辊 231 固定连 接 温室上设置有圆弧状的第一滑杆 2323 第一滑杆 2323 上套设有设置在第一电机 2321 上的第一套 筒 232 2 第一套 筒 232 2 与第一滑杆 2323 滑动连接 4 根据权利要求1所述的一种作物温室的环境控制系统 其特征在于 卷膜机构 13 共 设置有两个 且分别能够将温室相邻两个侧面上的保温膜 12 收卷或展开 温度控制系统 1 还包括风速传感器 14 和风向传感器 15 风速传感器 14 和风向传感器 15 均 设置 在温室外 部 PLC内部设定有风速传感器 14 的预设风速值 5 根据权利要求4所述的一种作物温室的环境控制系统 其特征在于 卷膜机构 13 包 括设置在保温膜 12 上的卷膜辊 131 和能够带动卷膜辊 131 定轴转动的第二驱动组件 132 保温膜 12 的下端与卷膜辊 131 的周面固定连接 6 根据权利要求5所述的一种作物温室的环境控制系统 其特征在于 第二驱动组件 132 包括输出轴与卷膜辊 131 固定连接的第二电机 1321 第二电机 1321 与PLC耦接 第二电机 1321 上设置有第二套筒 1322 贯穿第二套筒 1322 设置有竖直的第二滑杆 1323 第二套 筒 132 2 与第二滑杆 1323 滑动连接 7 根据权利要求1所述的一种作物温室的环境控制系统 其特征在于 温室内部设置有 湿度控制系统 3 湿度控制系统 3 包括和PLC耦接的空气湿度传感器 31 和与PLC耦接的 增湿机构 32 PLC内部设定有空气湿度传感器 31 的预设湿度值 8 根据权利要求7所述的一种作物温室的环境控制系统 其特征在于 增湿机构 32 包 括与PLC耦接的负 压风机 321 和与PLC耦接的水泵 3221 负压风机 321 设置在温室的一 个侧面上 水泵 3221 设置在温室的与设置有负压风机 321 的侧面相对的一侧 水泵 3221 的输入端连接有储水槽 3224 水泵 3221 的输出端连接有水管 3222 水管 3222 向温室顶部延伸并能够朝向储水槽 32 24 内部喷水 权 利 要 求 书 1 1 页 2 CN 214042096 U 一种 作物温室的环境控制系统 技术领域 0001 本申请涉及温室环境控制领域 尤其是 涉及一种作物温室的环境控制系统 背景技术 0002 温室是指有加温 加湿和透光等设施以供冬季培育喜温植物的房间 温室环境的 控制即温度 湿度和光照强度的控制对作物生长 十分重要 0003 温室内部的温度常常会高于利于作物生长的范围值 此时需要对 温室内部进行降 温 温室的降温多采用放风降温的方法 当温室内部温度过高时 农民将温室的保温膜打 开 进而使温室内部与外界环 境连通 温室内部与外界环境进 行热量交换 进而使温室内部 的温度下降到合 适的温度值 0004 针对上述相关技术方案 发明人发现 人工对温室环境进行控制 无法做到及时地 对温室温度进行调整 一定程度上影响温室内部作物的生长 实用新型内容 0005 为了使作物温室内部的温度控制实现自动化 以使 温室内的环境温度能够及时地 被控制调整 进 而促进作物的生长 本申请提供一种作物温室的环境控制系统 0006 本申请提供的一种作物温室的环境控制系统采用如下的技 术方案 0007 一种作物温室的环境控制系统 包括温度控制系统 温度控制系统包括设置在温 室侧面上的保温膜 能够将保温膜收卷起来的卷膜机构以及设置在温室内部的温度传感 器 温度传感器耦接有PLC PLC与卷膜机构耦接 PLC内部设定有温度传感器的预设温度范 围值 0008 通过采用上述技术方案 当温室内部温度 高于温度传感器的预设温度范围值时 PLC控制卷膜机构启动 卷膜机构将保温膜卷起 温室内部与外界环境连通 温室内部进而 与外界环境进行热量交换 温室内部温度升高 当温室内部温度低于温度传感器的预设温 度范围值时 PLC控制卷膜机构反向启动 卷膜机构将保温膜展开 保温膜进而将温室内部 与外界环境隔离开来 温室内部在太阳辐 射的作用下温度升高 温度传感器能够对温室内 部的温度进 行实时监测并将该温度值输送给PLC PLC将温度值与预设温度范围值进 行比较 并立即控制卷膜机构做出相应的执行动作 这样 使作物温室内部的温度控制实现自动化 以使温室内的环境温度能够 及时地被控制调整 进 而促进作物的生长 0009 优选的 温室上设置有光照控制系统 光照控制系统包括透光膜和遮光布 遮光布 设置在透光膜上方 遮光布的上端与温室顶部固定连接 遮光布上设置有能够将遮光布收 卷或展开的卷布机构 温室内部设置有与PLC耦接的光照传感器 卷布机构与PLC耦接 PLC 内部设定有光照传感器的预设光强范围值 0010 通过采用上述技术方案 光照辐射强度对作物的生长也起到一定的作用 光照强 度过低会影响作物的光合作用 而光照强度过高会使作物表面温度升高 作物叶片气孔关 闭也不利于作物的过合作用 因此对温室内部光照强度的控制也十分重要 当光照强度高 说 明 书 1 6 页 3 CN 214042096 U 于光照传感器的预设光 强范围值时 PLC控制卷布机构将遮光布展开 遮光布进而遮挡 住透 光膜以阻碍阳光通过透光膜辐 射入温室内 温室内的光强下降 当光照 强度低于光照传感 器的预设光强范围值时 PLC控制卷布机构将遮光布收卷起来 透光膜直接接受阳光辐射 阳光透过透光膜进入到温室内部 温室内的光强升高 0011 优选的 卷布机构包括设置在遮光布上的卷布 辊和能够带动卷布 辊围绕自身轴线 转动的第一驱动组件 遮光布的下端与卷布辊的周面固定连接 0012 通过采用上述技术方案 当需要将遮光布展开或收卷起来时 第一驱动组件驱动 卷布辊定轴转动 由于遮光布的下端与卷布辊的周面固定连接 卷布辊转动的过程中能够 带动遮光布的下端围绕卷布辊的轴线收卷或展开 进 而实现透光膜的暴露或遮挡 0013 优选的 第一驱动组件包括与P LC耦接的第一电机 第一电机的输出轴与卷布辊 固 定连接 温室上设置有圆弧状的第一滑杆 第一滑杆上套设有设置在第一电机上 的第一套 筒 第一套 筒与第一滑杆滑动连接 0014 通过采用上述技术方案 当需要将遮光布收卷起来时 P LC控制第一电机的输出轴 做相应的转动 第一电机进而 带动卷布辊转动 卷布辊将遮光布收卷起来的过程中 遮光布 的下端也会随之不断向温室顶部移动 第一电机进而被卷布辊向上拉动 第一套筒随之在 第一滑杆 上滑动 第一滑杆对整个机构起到支撑和运动导向作用 0015 优选 的 卷膜机构共设置有两个 且分别能够将温室相邻两个侧面上的保温膜 收 卷或展开 温度控制系统还包括风速传感器和 风向传感器 风速传感器和风向传感器均设 置在温室外 部 PLC内部设定有风速传感器的预设风速值 0016 通过采用上述技术方案 温度传感器先对温室内部 的温度进行检测 当温室内部 温度较高时 风速传感器再对外界环境的风速进行检测 当外界风速较低时 PLC控制卷膜 机构做出相应的执行动作进而使保温膜收卷开来 温室内部温度下降 当外界风速较高时 风向传感器再对外界环境的风向进行检测判断 PLC进而控制与风向平行的保温膜上 的卷 膜机构做出相应的执行动作进而使该保温膜收卷开来 而与风向垂 直的保温膜仍保持展开 状态 这样 在 对温室内部进 行降温的同时 能够阻碍大风直接吹入温室中而造成温室内部 降温过 快且湿度大量 流失 0017 优选的 卷膜机构包括设置在保温膜上的卷膜 辊和能够带动卷膜 辊定轴转动的第 二驱动组件 保温膜的下端与卷膜辊的周面固定连接 0018 通过采用上述技术方案 当需要将保温膜展开或收卷起来时 第二驱动组件驱动 卷膜辊定轴转动 由于保温膜的下端与卷膜辊的周面固定连接 卷膜辊转动的过程中能够 带动保温膜的下端围绕卷膜辊的轴线收卷或展开 进 而实现对保温膜的暴露或遮挡 0019 优选的 第二驱动组件包括输出轴与卷膜 辊 固定连接的第二电机 第二电机与P LC 耦接 第二电机上设置有第二套筒 贯穿第二套筒设置有竖直的第二滑杆 第二套筒与第二 滑杆滑动连接 0020 通过采用上述技术方案 当需要将保温膜展开时 P LC控制第二电机做相应方向的 转动 卷膜辊也随之将保温膜收卷起来 在保温膜收卷起来的过程中 保温膜的下端不断向 上移动 卷膜辊也随之向上移动 第二套筒向上在第二滑杆上滑动 第二滑杆为整个机构的 移动起到导向作用 0021 优选的 温室 内部设置有湿度控制系统 湿度 控制系统包括和PLC耦接的空气湿度 说 明 书 2 6 页 4 CN 214042096 U 传感器和与PLC耦接的增湿机构 PLC内部设定有空气湿度传感器的预设湿度值 0022 通过采用上述技术方案 温室内部 的湿度 需要保持在一定湿度值以上 以促进作 物的生长 当温室内部湿度下降到空气 湿度传感器的预设湿度值以下时 PLC控制增湿机构 启动 增湿机构进 而增 加温室内部的湿度 以使温室内部的湿度回升 至预设湿度值以上 0023 优选的 增湿机构包括与PLC耦接的负压风机和与PLC耦接的水泵 负压风机设置 在温室的一个侧 面上 水泵设置在温室的与设置有负压风机的侧 面相对的一侧 水泵的输 入端连接有储水槽 水泵的输出端连接有水管 水管向温室顶部延伸并能够朝向储水槽内 部喷水 0024 通过采用上述技术方案 当需要对温室 内部增湿时 P LC控制与负压风机相对设置 的第二电机 负压风机和水泵启动 第二电机驱动卷膜辊将与负压风机相对设置的保温膜 收卷起来 温室进而通过负压风机和保温膜收卷起来的通口与外界环境形成空气对流 水 泵将储水槽中的水泵入水管中 水进而通过水管朝向地面流动形成水幕 由于负压风机使 温室内部的气压低于外界环境的气压 外界环境的空气被负压风机抽入温室中 在该过程 中 空气流经 水幕进 而 使空气湿度增 加 高湿度的空气进入到温室中进 而 使温室湿度增 加 0025 综上 所述 本申请具有以下技 术效果 0026 1 通过设置了温度控制系统 使作物温室内部的温度控制实现自动化 以使温室 内的环境温度能够 及时地被控制调整 进 而促进作物的生长 0027 2 通过设置了光照控制系统 使作物温室的光强控制实现自动化 以使温室内的 光照强度能够 及时地被控制调整 进 而促进作物的生长 0028 3 通过设置了湿度控制系统 使作物温室内部的增湿实现自动化 以使温室内的 环境湿度能够 及时地升高至作物生长需求 值 进 而促进作物的生长 附图说明 0029 图1是本申请实施例中的环境控制系统的整体结构图 0030 图2是本申请实施例中的环境控制系统在另一视角的整体结构图 0031 图3是图2中A处的局部放大图 0032 图中 1 温度控制系统 11 温度传感器 2 保温膜 3 卷膜机构 131 卷膜辊 132 第二驱动组件 1321 第二电机 1322 第二套筒 1323 第二滑杆 14 风速传感器 5 风向传感器 2 光照控制系统 21 透光膜 遮光布 3 卷布机构 1 卷布辊 232 第一 驱动组件 2321 第一电机 322 第一套筒 323 第一滑杆 4 光照 传感器 3 湿度控制系 统 31 空气湿度传感器 2 增湿机构 1 负压风机 322 供水组 3 21 水泵 3222 水管 3223 喷 嘴 32 24 储水槽 具体实施方式 0033 以下 结合附图对本申请作进一 步详细说明 0034 参照图1 本申请提供了一种作物温室的环境控制系统 包括分别能够对 温室内部 的温度 湿度和光照强度进行调节的温度控制系统1 湿度控制系统3和光照控制系统2 温 室顶部为半圆形结构 温度控制系统1能够实时对温室内部的温度进 行监测 当温室内部的 温度过高或过低时 温度控制系统1能够及时使温室内部的温度降低或升高至作物生长合 说 明 书 3 6 页 5 CN 214042096 U 适的温度值范围内 湿度控制系统3能够 对温室内部的湿度进 行监测 当温室内部的湿度过 低时 湿度控制系统3能够及时使温室内部的湿度升高至作 物生长合适的湿度值以上 光照 控制系统2能够实时对温室内部的光照辐 射强度进行监测 当温室内部的光照 强度过高或 过低时 光照控制系统2 能够及时使温室内部的光照 强度值降低 或升高至作物生长合适的 光照强度范围值以内 这样 环境控制系统 能够使温室内部的温度 湿度和光照强度的控制 调节实现自动化 以使温室内部的环境条件能够及时地被调节至适合作 物生长的条件范围 内 进 而促进温室内部作物的生长 0035 参照图1和图2 光照控制系统 包括固定在温室顶部的透光膜21 透光膜21能够使 太阳光辐射进入到温室内部进而使作物能够接收到太阳光照射以进 行光合作用 透光膜21 远离温室内部的一侧设置有遮光布22 遮光布 2的上端侧边固定在温室上且遮光布22的下 端为自由端 遮光布22上设置有能够使遮光布22收卷或展开以透光膜21暴露或被遮盖的卷 布机构23 温室内部设置有光照传感器24 光照传感器24耦接有PLC PLC同时与卷布机构23 耦接且PLC内部设定有光照传感器24的预设光照范围值 PLC将光照传感器24监测到的光照 强度值与预设光照范围值进行比较 当实际光照强度值大于预设光照范围值的最大值时 PLC控制卷布机构23将遮光布22展开 遮光布 2进而将透光膜21遮挡以阻碍太阳光辐射直 接射入温室内部 温室内部的光照 强度进而降低 当实际光照强度值小于预设光照范围值 的最小值时 PLC控制卷布机构23将遮光布22收卷起来 遮光布 2进而使透光膜21暴露在太 阳光阻碍太阳光辐射透过透光膜 21直接射入温室内部 温室内部的光照强度进 而升高 0036 参照图2和图3 卷布机构23包括设置在遮光布22下端的卷布辊231 卷布辊231的 轴线 水平设置且遮光布22的下端侧边与卷布辊231的周面固定连接 卷布辊231的一端设置 有能够驱动卷布辊231围绕自身轴线定轴转动的第一 驱动组件232 当遮光布 2需要收卷起 来时 第一 驱动组件232驱动卷布辊231转动 卷布辊231转动的过程中带动遮光布22的下端 侧边也随之定轴转动 遮光布22进而不断地被收卷在卷布辊231的周面上 当遮光布22需要 展开时 第一 驱动组件232驱动卷布辊231反向转动 卷布辊231转动的过程中带动遮光布22 的下端侧边 也随之定轴转动 遮光布 22进 而不断地被展开在透光膜 21上 0037 参照图2和图3 第一驱动组件232包括输出轴与卷布辊23 1一端固定连接的第一电 机2321 第一电机2321与PLC耦接 卷布辊231远离第一电机2321的一端和第一电机2321上 均固定有圆弧形的第一套筒2322 温室顶部固定有两个圆弧状的分别与两个第一套筒 322 中的一个相适配的第一滑杆2323 第一套筒2322与第一滑杆2323滑动连接 第一电机2321 驱动卷布辊231转动 卷布辊231进而将遮光布22收卷起来 在此过程中 遮光布 的下端不 断向靠近上端移动 遮光布22进而拉动卷布辊231向上移动 卷布辊231和第一电机2321继 而通过第一套 筒232 2沿着第一滑杆2323的延伸方向随之向上运动 0038 参照图1和图2 温度控制系统1包括设置在温室四周侧面上的保温膜12和设置在 温室内部的温度传感器11 其中 与当地常有的两个风向垂直的两个相邻的保温膜 2的上 端与温室固定连接 且这两个保温膜12的下端均设置有能够将保温膜12收卷或展开的卷膜 机构13 温度传感器11与PLC耦接 PLC与卷膜机构13耦接且PLC内部设定有温度传感器11的 预设温度范围值 PLC将温度传感器11监测到的温室内部的实际温度值与预设温度范围值 进 行比较 当实际温度值大于预设温度范围值的最大值时 PLC控制卷膜机构13将保温膜12 收卷起来 这样 温室内部与外界环 境连通 温室内部温度较高的空气与外界环境温度较低 说 明 书 4 6 页 6 CN 214042096 U 的空气进行热量交换 进而实现温室内部的降温 当实际温度值小于预设温度范围值的最 小值时 PLC控制卷膜机构13将保温膜12展开 这样 温室内部与外界环 境隔离开来 进而实 现温室内部的升温 0039 参照图1和图2 温室外侧的顶部设置有风速传感器14和风向传感器15 风速传感 器14和风向传感器15均与PLC耦接 PLC内部设定有风速传感器14的预设风速值 当温度传 感器11监测 到的实际温度值大于预设温度范围值的最大值时 PLC将风速传感器14监测 到 的实际风速值与预设风速值进 行比较 当实际风速值小于预设风速值时 PLC直接控制两个 卷膜机构13将相应的保温膜12打开 当实际风速值小于预设风速值时 PLC对风向传感器15 监测到的风向进 行判断 进而控制与风向平行的保温膜12上的卷膜机构13执行相应的动作 以使 该保温膜12打开 而与之垂 直的另一个保温膜12保持展开状态 这样 在能满足温室防 风降温的同时 能够减少大风直接吹入温室内部 进而降低 温室内部降温过快或降温过多 而影响作物发育的可能性 0040 参照图2和图3 卷膜机构13包括设置在保温膜12下端侧边上的卷膜辊13 1 卷膜辊 131的轴线水平设置且保温膜12的下端与卷膜辊131的周面固定连接 卷膜辊131的一端设 置有能够使卷膜辊131围绕自身轴线定轴转动的第二 驱动组件132 当需要将保温膜12收卷 起来时 第二 驱动组件132驱动卷膜辊131转动 卷膜辊 31进而带动保温膜12的下端围绕卷 膜辊131的轴线转动 保温膜 2进 而收卷在卷膜辊131的周面上 0041 参照图2和图3 第二驱动组件132包括输出轴与卷膜辊13 1一端固定连接的第二电 机1321 第二电机 321与PLC耦接 卷膜辊131远离第二电机1321的一端和第二电机1321上 均固定有轴线 竖直设置的第二套筒1322 地面上竖直固定有两个 分别与两个第二套筒1322 中的一个相适配的第二滑杆1323 第二套筒1322与第二滑杆1323滑动连接 第二电机1321 驱动卷膜辊131转动 卷膜辊 31进而将保温膜12收卷起来 在此过程中 保温膜 的下端不 断向靠近上端移动 保温膜12进而拉动卷膜辊131向上移动 第二电机1321和卷膜辊131继 而通过第二套 筒132 2沿着第二滑杆1323的延伸方向随之向上运动 0042 参照图1和图2 湿度控制系统3包括设置在温室 内部的空气湿度传感器3 1 空气湿 度传感器31与PLC耦接 PLC内部设定有空气湿度传感器31的预设湿度值 PLC耦接有能偶使 温室内部增湿的增湿机构32 PLC将空气湿度传感器31监测 到的实际湿度值与预设湿度值 进 行比较 当实际湿度值小于预设湿度值时 PLC控制增湿机构32执行相应的动作以使温室 内部湿度升高至预设湿度值以上 0043 参照图1和图2 增湿机构32包括分别设置在温室的两个相对的侧面上的负压风机 321和供水 组322 供水 组322设置在温室的两个 设置有卷膜机构13的侧面中的一个上 供水 组322包括水泵3221 水泵3221 的出水端连接有水管3222 水管3222向温室顶部延伸 水泵 3221的入水端连通有储水槽3224 储水槽3224设置在水管3222的正下方 水管3222的周面 上设置有多个与水管3222内部连通的喷嘴3223 喷嘴 223的输出口竖直向下朝向储水槽 3224 当需要使温室内部增湿时 PLC首先控制温室上设置有供水组322的一侧的第二电机 1321启动以使相应的保温膜12打开 PLC接着启动负压风机321与水泵3221同时启动 水泵 3221将储水槽3224中的水泵3221入水管3222中 水通过喷嘴3223重新流至储 水槽3224中进 而 形成水循环 并在水竖直下落至储水槽3224的过程中形成水幕 由于负 压风机321的作用 使外界环境的空气经过水幕抽入温室中 在此过程中空气湿度增加 进而使温室内部的空 说 明 书 5 6 页 7 CN 214042096 U 气湿度增 加以达 到温室内部的增湿效果 0044 本具体实施例仅仅是对本申请的解释 其并不是对本申请的限制 本领域技术人 员在阅读完本 说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改 但只要在本 申请的权利要求范围内都受到专利法的保护 说 明 书 6 6 页 8 CN 214042096 U 图1 说 明 书 附 图 1 3 页 9 CN 214042096 U 图2 说 明 书 附 图 2 3 页 10 CN 214042096 U 图3 说 明 书 附 图 3 3 页 11 CN 214042096 U