一种温室通风量可调节的物联网蔬菜大棚

技术领域

本发明涉及智能化蔬菜大棚技术领域，尤其是涉及一种温室通风量可调节的物联网蔬菜大棚。

背景技术

温室大棚是通过构件一个半封闭系统，提供一个适应于蔬菜或农作物生成的人造环境，从而实现对反季蔬菜的人工化管理，加快蔬菜生长。

由于温室是一个半封闭系统，当需要提供温室内环境室温时，通常采用密闭覆盖的方式使大棚形成半封闭空间，进而控制内部环境因子，例如温度、湿度、二氧化碳浓度等，但这一定程度上限制了室内空气与室外大气间的气体交换，使室内因植物的生长作用，使温室内存在较低的二氧化碳浓度，或造成温室内高温、高湿和较高的有害气体浓度。因而，为了维持温室内作物的正常生育环境，必须补充二氧化碳浓度和排除有害气体。

通风换气是温室栽培的最重要措施之一，是调节温室内温度、湿度和二氧化碳含量的主要手段。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种温室通风量可调节的物联网蔬菜大棚，通过物联网传输，可同时将多个环境因子传感器和通风窗通信连接起来，并在控制器内配置控制逻辑，实现对蔬菜大棚通风量的智能化控制。

本发明提供的一种温室通风量可调节的物联网蔬菜大棚，包括：

大棚本体，所述大棚本体包括棚顶、与所述棚顶围合成封闭空间的前侧壁、后侧壁左侧壁和右侧壁；

所述棚顶设有第一通风窗，所述前侧壁设有第二通风窗，所述后侧壁设有第三通风窗，所述左侧壁设有第四通风窗，所述右侧壁设有第五通风窗；

所述第一通风窗、所述第二通风窗、所述第三通风窗、所述第四通风窗和所述第五通风窗分别具有开合装置；

其中，所述开合装置包括控制器、电机和连接于所述第一通风窗、所述第二通风窗、所述第三通风窗、所述第四通风窗和所述第五通风窗的收卷轴，所述控制器控制连接于所述电机，所述电机驱动连接于所述收卷轴。

其中，所述第一通风窗、所述第二通风窗、所述第三通风窗、第四通风窗和所述第五通风窗的通风口外侧设有风向传感器，以及内侧设有风温加热器；

分布式传感器组，所述分布式传感器组包括温度传感器、湿度传感器和空气成分含量传感器，所述温度传感器、湿度传感器和空气成分含量传感器沿远离所述棚顶、前侧壁、后侧壁和右侧壁的方向上布置于蔬菜大棚内；

服务器，所述服务器包括无线收发模块、网关、天气预报单元和计时单元，所述天气预报单元用于接收网络天气预报信息，所述计时单元用于同步网络时间信息；

所述温度传感器、所述湿度传感器、所述风向传感器和空气成分含量传感器分别通过所述无线收发模块与所述网关的输入端连接，所述网关的输出端通过所述无线收发模块与所述控制器连接；

所述控制器被配置为：

当判断所述温度传感器、所述湿度传感器和所述空气成分含量传感器中至少之一的输出值大于对应预设阈值时，

所述控制器先根据所述温度传感器、所述湿度传感器和所述空气成分含量传感器中至少之一的输出值控制所述第一通风窗打开或关闭。

本发明一些实施例，所述控制器被配置为：

所述控制器根据所述天气预报单元输出的天气信息控制所述第一通风窗、所述第二通风窗、所述第三通风窗、第四通风窗和第五通风窗的开启时间。

本发明一些实施例，所述控制器被配置为：

当所述天气信息为晴天时，所述第一通风窗、所述第二通风窗、所述第三通风窗、第四通风窗和第五通风窗的开启时间早于所述天气为阴雪天的开启时间。

本发明一些实施例，所述服务器内设有数据处理单元，所述数据处理单元接收所述温度传感器采集的温度值，生成第一信号值传输至控制器，所述第一控制信号为根据所述温度值来控制所述电机的转速和工作时间。

本发明一些实施例，还包括图像传感器，所述图像传感器通过所述无线收发模块与所述网关连接，所述图像传感器用于识别大棚内农作物的种类，所述服务器通过接受所述图片传感器的信息确定大棚内农作物的种类。

本发明一些实施例，所述大棚内农作物的种类为果蔬类蔬菜时，所述服务器接收所述温度传感器的温度值，生成第二信号值传输至所述控制器。

本发明一些实施例，所述温度值为25-28℃时，所述控制器控制所述所述所述第一通风窗、所述第二通风窗、所述第三通风窗、所述第四通风窗和第五通风窗开启；所述温度值小于15℃时，所述控制器控制所述第一通风窗、所述第二通风窗、所述第三通风窗、所述第四通风窗和第五通风窗关闭。

本发明一些实施例，所述服务器根据所述天气信息生成第三信号值传输至控制器。

本发明一些实施例，所述控制器被配置为：

所述控制器根据所述风向传感器控制所述第二通风窗、所述第三通风窗、所述第四通风窗和第五通风窗开启顺序，所述开启顺序为沿风向的顺风向依次开启所述第二通风窗，和或所述第三通风窗、所述第四通风窗和所述第五通风窗。

本发明一些实施例，所述控制器被配置为：所述风温加热装置分别与所述第二通风窗、所述第三通风窗、所第四通风窗和第五通风窗同时开启或关闭。。

本发明提供的一种温室通风量可调节的物联网蔬菜大棚，依据通风量的原则：

一、通风量由小到大，由多到少依据温度高低来控制，避免通风量直接开或直接闭。二、并且通风时，先开上，后开下，并顺风向通风，并且通风口出设有风温加热装置，避免寒风直接吹袭秧苗。

三、同时，根据气流流动规律，热气流集中在顶部，因此，先开上部通风口，便于快速排出热气，避免热空气回流直接伤害秧苗。

四、根据天气和室温变化通风，晴天升温快，可早通风，阴雪天升温慢，可晚通风。在冬季，连续阴雪天下，室温不高，但湿度过大，应在中午少通风湿换气，采用自然通风效果较佳。

五、果菜类蔬菜应在25-28℃时通风，低于15℃闭棚。避免因阴天不通风而招致温度过高，病害严重。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的温室通风量可调节的物联网蔬菜大棚的框图。

附图标记：

服务器10；

数据处理单元11；

网关12；

无线收发模块13；

天气预报单元14；

计时单元15；

显示设备/输入设备101；

第一通风窗21；

第二通风窗22；

第三通风窗23；

第四通风窗24；

第五通风窗25；

控制器30；

电机31；

收卷轴32；

风温加热器40；

温度传感器41；

湿度传感器42；

空气成分含量传感器43；

图像传感器44；

风向传感器45。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面详细描述本发明的实施例。

下面参考图1描述根据本发明实施例提供的一种温室通风量可调节的物联网蔬菜大棚。

如图1所示，本发明实施例的温室通风量可调节的物联网蔬菜大棚，包括：

大棚本体，大棚本体包括棚顶、与棚顶围合成封闭空间的前侧壁、后侧壁左侧壁和右侧壁，大棚本体形成温室空间，通常大棚本体可通过不透风塑料幕布结合混凝土结构搭建而成，从而，通过塑料幕布的开合形成温室空间的半封闭空间。

其中，为保持温室大棚内外的环境的互通，棚顶设有第一通风窗21，前侧壁设有第二通风窗22，后侧壁设有第三通风窗23，左侧壁设有第四通风窗24，右侧壁设有第五通风窗25，具体地，可在大棚本体各侧壁搭建时安装对应的通风窗，形成可控制通风与关闭的半封闭空间。

具体而言，第一通风窗21、第二通风窗22、第三通风窗23、第四通风窗24和第五通风窗25分别具有开合装置。开合装置可被控制以实现打开或关闭各通风窗。

其中，开合装置包括控制器30、电机31和连接于第一通风窗21、第二通风窗22、第三通风窗23、第四通风窗24和第五通风窗25的收卷轴32，控制器30控制连接于电机31，电机31驱动连接于收卷轴32。

举例说明，当需要控制第一通风窗21打开时，控制器30发送对应的控制信号至第一通风窗21对应的电机31，并驱动电机31的输出轴转动驱动收卷轴32沿打开第一通风窗21的方向旋转，并且电机31的工作时间和转速也可设置参数，电机31的工作时间对应第一通风窗21的打开开口大小，电机31的转速对应第一通风窗21的打开速度，从而实现对第一通风窗21打开速度和打开开口大小的控制。

另外，第二通风窗22、第三通风窗23、第四通风窗24和第五通风窗25的打开的控制同第一通风窗21相同，在次不予赘述。

其中，第一通风窗21、第二通风窗22、第三通风窗23、第四通风窗24和第五通风窗25的通风口外侧设有风向传感器45，以及内侧设有风温加热器40。

为了实现对温室大棚内部空间的高效通风，通常选择开启风向顺风向的通风窗打开，并且沿顺风向，来自外部环境的风依次通过顺风向的第二通风窗22或第三通风窗23或第四通风窗24或第五通风窗25，经棚顶的第一通风窗21流出，实现对温室大棚内环境的通风换气。

具体实现时，每个通风窗外侧设有风向传感器45，风向传感器45感知对应通风窗位置处的风向，并将风向数据传输至服务器10，服务器10根据内置处理算法或内置处理程序判断对应通风窗处的风向，并通过网关12和无线收发模块13发送控制信号至沿顺风向的通风窗，实现对沿顺风向通风窗打开和关闭的物联网控制。

并且连接服务器10有显示设备/输入设备101，显示设备可显示当前大棚内的温度值、湿度值和空气成分含量信息，输入设备可输入服务器10的相关参数值，以实现内部数据处理单元11的可修改编程。

具体地，风向传感器45可为电磁式风向传感器45或光电式风向传感器45或电阻式风向传感器45，其中，电磁式风向传感器45：利用电磁原理设计，由于原理种类较多，所以结构与有所不同，目前部分此类传感器已经开始利用陀螺仪芯片或者电子罗盘作为基本元件，其测量精度得到了进一步的提高；光电式风向传感器45：这种风向传感器45采用绝对式格雷码盘作为基本元件，并且使用了特殊定制的编码，以光电信号转换原理，可以准确的输出相对应的风向信息；电阻式风向传感器45：这种风向传感器45采用类似滑动变阻器的结构，将产生的电阻值的最大值与最小值分别标成360°与0°，当风向标产生转动的时候，滑动变阻器的滑杆会随着顶部的风向标一起转动，而产生的不同的电压变化就可以计算出风向的角度或者方向了。

并且通风口出设有风温加热装置，避免寒风直接吹袭秧苗。尤其在冬季，风温加热器40可对来自外部环境的风和空气进行加热处理，避免寒风直接吹袭秧苗，造成秧苗受到寒风吹袭，影响到秧苗的生长。

为了对温室大棚内主要环境因子的监测，其内设置有分布式传感器组，对于蔬菜大棚，其内影响蔬菜生成的主要环境因子为温度、湿度和二氧化碳含量，分布式传感器组包括温度传感器41、湿度传感器42和空气成分含量传感器43，温度传感器41、湿度传感器42和空气成分含量传感器43沿远离棚顶、前侧壁、后侧壁和右侧壁的方向上布置于蔬菜大棚内。

其中，温度传感器41可监测温室大棚内的温度值，将大棚内的温度值实时反馈至服务器10；湿度传感器42可监测温室大棚内的湿度值，将大棚内的湿度值实时反馈至服务器10；空气成分含量传感器43可监测空气中的各气体成分，包括二氧化碳、氧气含量等，并且二氧化碳、氧气含量等实时反馈至服务器10。

上述的服务器10可置于大棚内部，构成大棚的主控上位机，该服务器10为物联网蔬菜大棚的数据处理和控制中心，服务器10包括无线收发模块13、网关12、天气预报单元14和计时单元15，天气预报单元14用于接收网络天气预报信息，计时单元15用于同步网络时间信息；无线收发模块13可通过无线WiFi的方式通信连接于大棚内功能传感器和一些功能设备。

具体为，温度传感器41、湿度传感器42、风向传感器45和空气成分含量传感器43分别通过无线收发模块13与网关12的输入端连接，网关12的输出端通过无线收发模块13与控制器30连接。

其中，温度传感器41、湿度传感器42和风向传感器45以及空气成分含量传感器43内部连接有模拟量到数字量转换模块(A/D转换模块)，各传感器检测的模拟量经A/D转换为数字量，继而通过无线收发模块13和网关12输入值服务器10的数据处理单元11。

另外，数字信号经无线收发模块13和网关12传输至服务器10的工作原理在此不予赘述。

上述各传感器检测额环境因子信息，经数据处理单元11处理判断，产生控制器30可识别的信号值，并通过网关12的输出端与无线收发模块13传输至控制器30。

控制器30被配置为：

控制器30内预设有温度传感器41、湿度传感器42和空气成分含量传感器43的判断基准值，该基准值可根据大棚内适宜于蔬菜生长的环境确定，当判断温度传感器41、湿度传感器42和空气成分含量传感器43中至少之一的输出值大于对应预设阈值时，

控制器30先根据温度传感器41、湿度传感器42和空气成分含量传感器43中至少之一的输出值控制第一通风窗21打开或关闭。

其中，当接收到温度传感器41监测到大棚内的温度值时，具体工作原理为：服务器10内设有数据处理单元11，数据处理单元11接收温度传感器41采集的温度值，生成第一信号值传输至控制器30，第一信号值为根据温度值来控制电机31的转速和工作时间，当第一信号值大于控制器30内预设温度判断基准值时，控制器30则以第一信号值对应的电机31转速和工作时间控制第一通风窗21的打开开口大小和打开速度，实现对大棚内顶部高温的排出。

即，该物联网大棚先根据内部的环境因子值控制棚顶的第一通风窗21打开或关闭。这是由于，根据气流流动规律，热气流集中在顶部，因此，先开上部通风口，便于快速排出热气，避免热空气回流直接伤害秧苗，且通风量由小到大，由多到少依据温度高低来控制，避免通风量直接开或直接闭。

进一步地，由于不同的天气对大棚通风时间有不同的要求，根据天气和室温变化通风，晴天升温快，可早通风，阴雪天升温慢，可晚通风。在冬季，连续阴雪天下，室温不高，但湿度过大，应在中午少通一会峰排湿换气。

首先，服务器10根据天气信息生成第三信号值传输至控制器30。

具体实现时，控制器30被配置为：

控制器30根据天气预报单元14输出的天气信息控制第一通风窗21、第二通风窗22、第三通风窗23、第四通风窗24和第五通风窗25的开启时间。

具体地，控制器30被配置为：

当天气信息为晴天时，第一通风窗21、第二通风窗22、第三通风窗23、第四通风窗24和第五通风窗25的开启时间早于天气为阴雪天的开启时间。

举例说明，晴天时，将控制器30配置为早上八点开启第一通风窗21、第二通风窗22、第三通风窗23、第四通风窗24和第五通风窗25开启，阴雪天时，将控制器30配置为上午十开启第一通风窗21第一通风窗21、第二通风窗22、第三通风窗23、第四通风窗24和第五通风窗25。

结合先控制棚顶第一通风窗21的方案，控制器30被配置为：晴天时，将第一通风窗21、第二通风窗22、第三通风窗23、第四通风窗24和第五通风窗25开启时间设置为8点，执行时，先控制第一通风窗21根据先根据内部的环境因子值控制棚顶的第一通风窗21打开一段时间，再依次打开述第二通风窗22、第三通风窗23、第四通风窗24和第五通风窗25中的一个或多个。阴雪天时，将第一通风窗21、第二通风窗22、第三通风窗23、第四通风窗24和第五通风窗25开启时间设置为十点，执行时，先控制第一通风窗21根据先根据内部的环境因子值控制棚顶的第一通风窗21打开一段时间，再依次打开述第二通风窗22、第三通风窗23、第四通风窗24和第五通风窗25中的一个或多个。

为了结合农作物类型，来具体控制大棚温室环境的通风，还包括图像传感器44，图像传感器44通过无线收发模块13与网关12连接，图像传感器44用于识别大棚内农作物的种类，服务器10通过接受图片传感器的信息确定大棚内农作物的种类。

大棚内农作物的种类为果蔬类蔬菜时，服务器10接收温度传感器41的温度值，生成第二信号值传输至控制器30。

具体地，温度值为25-28℃时，控制器30控制第一通风窗21、第二通风窗22、第三通风窗23、第四通风窗24和第五通风窗25开启；温度值小于15℃时，控制器30控制第一通风窗21、第二通风窗22、第三通风窗23、第四通风窗24和第五通风窗25关闭。

为了实现顺风向通风，控制器30根据风向传感器45控制第二通风窗22、第三通风窗23、第四通风窗24和第五通风窗25开启顺序，开启顺序为沿风向的顺风向依次开启第二通风窗22，和或第三通风窗23、第四通风窗24和第五通风窗25。

为了避免在大棚未通风时工作，导致大棚内温度异常升温，控制器30被配置为：风温加热装置分别与第二通风窗22、第三通风窗23、所第四通风窗24和第五通风窗25同时开启或关闭。

因此，本发明提供的一种温室通风量可调节的物联网蔬菜大棚，根据气流流动规律，热气流集中在顶部，因此，先开上部通风口，便于快速排出热气，避免热空气回流直接伤害秧苗。且根据天气和室温变化通风，晴天升温快，可早通风，阴雪天升温慢，可晚通风。在冬季，连续阴雪天下，室温不高，但湿度过大，应在中午少通风排湿换气，采用自然通风效果较佳。实现对温室大棚的智能化控制，比人工通风更具有科学性，并且大棚采用物理网系统，各传感器因素都可被实时利用，提高了大棚通风的有效性和及时性，给蔬菜提供适宜生长的环境。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。