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連片大棚窗式聯動通風調溫自動控制管理系統.pdf

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連片 大棚 聯動 通風 調溫 自動控制 管理 系統
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摘要
申請專利號:

CN201310034961.X

申請日:

20130128

公開號:

CN103053368B

公開日:

20140604

當前法律狀態:

有效性:

失效

法律詳情:
IPC分類號: A01G9/24 主分類號: A01G9/24
申請人: 馬興華,馬炟
發明人: 馬興華,馬炟
地址: 226500 江蘇省如皋市如城鎮解放路如皋市農業技術推廣中心
優先權: CN201310034961A
專利代理機構: 代理人:
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201310034961.X

授權公告號:

法律狀態公告日:

法律狀態類型:

摘要

連片大棚窗式聯動通風調溫自動控制管理系統屬于設施農業生產領域大棚內環境調控管理。棚體整膜覆蓋,交替開設頂通風口和側通風口,通風口安裝滑動窗并由繩與滑輪組合的從傳動繩牽動相向平移實現同步啟閉,棚區相同橫向位置的從傳動繩又都由橫跨棚區的繩與滑輪、鏈條和齒輪組合的主傳動繩牽動,實現橫向同步聯動,齒輪都同軸安裝在縱向轉動軸上,轉動軸與自動控制電機輸出軸連接作正向或反向轉動,實現縱向同步聯動,帶動所有滑動窗同步平移,自動完成所有通風口同步啟閉。本發明使棚體密閉保溫性能更好、通風更趨科學,實現了連片單體大棚通風調溫自動化管理,適用于單體大棚規模化、現代化農業生產。

權利要求書

1.一種連片大棚窗式聯動通風調溫自動控制管理系統,大棚通過開啟棚膜進行通風換氣排濕降溫和閉合棚膜進行密閉升溫保溫,調控棚內環境以適宜作物生長發育,其特征是:連片單體大棚整膜覆蓋并在棚頂和棚側分別開設頂通風口和側通風口,通風口設置滑動窗,滑動窗與牽拉其平移的從傳動繩連接聯動,從傳動繩再與牽拉其傳動的主傳動繩連接同步聯動,主傳動繩對接鏈條并與滑輪、齒輪、轉動軸組合連接構成整體同步傳動,轉動軸一端安裝手動轉輪并與自動控制電機轉動裝置輸出軸連接,設置棚溫區限自動控制電機轉動方向并牽動棚區所有滑動窗聯動,同步啟閉所有通風口,自動完成連片大棚溫濕度環境統一調控管理。2.根據權利要求1所述的連片大棚窗式聯動通風調溫自動控制管理系統,其特征是:棚頂通風口和棚側通風口間隔交替開設,且棚區大棚相同位置的通風口類型相同并同處一條橫向線上,通風口安裝滑動窗,利用滑動窗與棚膜平移來啟閉通風口。3.根據權利要求1所述的連片大棚窗式聯動通風調溫自動控制管理系統,其特征是:從傳動繩跨越棚體與棚體兩側定滑輪連接,滑動窗連接于從傳動繩,從傳動繩牽動兩個滑動窗相向滑動平移并同步啟閉通風口。4.根據權利要求1所述的連片大棚窗式聯動通風調溫自動控制管理系統,其特征是:主傳動繩與棚區一側定滑輪連接,橫跨棚區大棚再與棚區另一側齒輪上鏈條兩頭對接,棚區橫向相同位置從傳動繩都分別相切連接于同一主傳動繩并同步聯動。5.根據權利要求1所述的連片大棚窗式聯動通風調溫自動控制管理系統,其特征是:齒輪都同軸安裝于棚區棚體方向一致的同一根縱向轉動軸上并同軸同步轉動,所有齒輪上鏈條隨之同步牽動相連接的主傳動繩同步傳動。

說明書

所屬技術領域

本發明屬于設施農業領域農用拱圓形大棚通風調溫控制裝置和管理,特別是規模連片單體拱圓形大棚日常通風調溫一體化自動控制管理。

背景技術

隨著經濟的發展和農業投入的加大,我國已成為世界上設施農業面積最大的國家,其中單體大棚面積已達10萬公頃。近年來,全國各地也引進和建造了比較先進的連棟溫室及其自動控制系統,但多因投資大、能耗多、運營成本較高,在我國除科研試驗示范和少量高檔花卉苗木培育應用外,其它實際生產上未能產生良好的經濟效益,大面積生產上更沒有推廣應用優勢。目前,在我國大部分地區設施農業的主要類型仍然是半拱圓形單體鋼架大棚。對于大棚農業生產,最重要的技術之一就是大棚通風調溫控制管理,適宜的環境能促進作物優質高產,若棚溫太低,棚內作物就會被凍死或停止生長,棚溫過高,作物又會被燒死或生長受抑制。一般標準鋼架拱圓形大棚是由棚架覆蓋棚膜而成,棚架是由拱架、頂拉桿、卡槽、搖膜器等構件組裝而成,棚膜是由兩側裙膜加頂膜共三塊塑料薄膜覆蓋成的。大棚覆蓋塑料薄膜后形成了相對封閉與露地不同的特殊小氣候環境,生產上為了控制大棚內溫度、濕度和氣體環境達到棚內作物適宜的生長發育條件,主要通過人工逐個揭開棚側頂膜下邊使之與裙膜間形成側向通風口來通風換氣降溫降濕或放下棚側膜關閉通風口升溫保溫。大棚的這種通風調溫方式和方法不僅使日常管理費時費工,而且側向通風效果容易受到外界風力、風向的影響而難以平穩及時掌控,很容易發生偏差,不利于棚內作物優質高產;大棚頂膜與裙膜間僅靠簡單重疊,棚體密封性相對較差,影響低溫季節大棚的保溫效果,且容易發生大風吹翻毀棚或大風穿堂爆棚現象,時常給生產造成很大的損失;更為突出的問題是我國當前設施農業上應用面積最大、范圍最廣的這種單體大棚在實際規模生產中還無法實現通風調溫的自動控制管理,而隨著農村勞動力數量的減少和勞動力用工成本的增加,將會越來越嚴重制約這種勞動密集型產業的發展,特別是蔬菜大棚的規模發展,影響“菜藍子”供應安全,也影響農業現代化整體進程。

發明內容

發明目的:為了解決目前設施農業生產上廣泛應用的單體大棚存在用多塊棚膜覆蓋因密閉不嚴而影響棚體保溫性能及其穩固性、側向通風效果偏差且難以及時平穩掌控、日常通風調溫人工操作管理費時費工又難以準確調控的問題,破解單體大棚特別是規模連片單體大棚日常通風調溫管理不能一體化自動調控的難題,本發明通過改變棚膜覆蓋方式,科學設置通風口和啟閉方法,應用原理簡明、結構簡約、構思獨特、經濟實用的通風調溫及自動監測整體聯動控制設置,來簡化棚體結構、改善棚體密閉保溫性能,巧妙實現規模連片單體大棚小氣候環境全天候自動監測整體聯動即時調控管理,推動單體棚日常管理的規模化、現代化,顯著減輕勞動強度、減少勞動用工、提高勞動效率,促進農業設施裝備水平和管理技術水平的全面提升,推動我國農業現代化的發展。

技術解決方案:連片區域內每個單體棚的標準、方向基本一致,單體棚采用一塊棚膜整體覆蓋,棚側各安裝一條卡槽固定棚膜,棚膜四周用土壓緊壓實。與標準棚相比,少安裝了兩條卡槽和兩邊的搖膜器,簡化了棚體結構,也減少了棚體安裝用工,而棚體支撐結構沒有改變,其承重承壓性能也基本不受影響;整膜棚體覆蓋,四周底部由大量土壤重壓,使棚體密閉保溫性能達到最佳、穩固性更強。在棚體頂部和棚兩側下部按一定的間隔距離交替開設棚頂通風口和側通風口,利用濕熱空氣升騰自然拔風原理,棚內濕熱氣體會自動從開啟的處于棚體最高位置的頂通風口排出,棚外新鮮冷空氣由棚兩側下部較低位置的側通風口進入,提高了大棚自主通風換氣排濕調溫效果,增加了通風調溫的穩定性,因而這種通風方式較原單純側向通風更趨科學合理。通風口棚膜固定和通風窗安裝可采用特制的窗軌和滑動窗,也可安裝簡易的壓膜卡和滑動膜窗,簡易安裝方法:通風口棚膜用壓膜卡固定在相鄰的拱架上,通風口上安裝滑動膜窗,滑動膜窗是用比通風口略大的棚膜將其側邊熱粘合成管狀邊,通風口相鄰兩邊拱間壓膜線從窗膜邊管中分別穿過,作為窗膜固定的滑動軌道并在其上自由滑動,窗膜上下兩邊各穿入與窗膜等寬的短桿,短桿中心都固定于從傳動繩上,從傳動繩為經通風口中心線橫跨棚體并與棚體外側底部設置的兩個定滑輪組合成可自由牽拉傳動的閉合繩環,牽動從傳動繩可使處于相同位置通風口的兩個膜窗作相反方向滑動,完成通風口的開啟和閉合;特制的定型窗軌和滑動窗安裝:窗軌將通風口棚膜一起固定在相鄰的拱架上,滑動窗直接安裝在窗軌上滑動,滑動窗仍由從傳動繩牽動在窗軌上滑動,完成通風口的開啟和閉合。同一區域內所有單體大棚相同位置的同類型通風口設在同一橫向線上,在棚區邊棚外側設置固定支架,用以固定一根于棚體方向和高度一致的縱向轉動軸,在轉動軸與所有通風口橫向位置處同軸安裝齒輪,齒輪整體同步轉動,棚區另一側通風口相應橫線與棚高位置處用支架固定設置定滑輪,主傳動繩穿過定滑輪橫向跨越棚區大棚再與轉動軸相應齒輪上的鏈條(或同步帶)兩頭對接,每條棚處于同一橫線位置上的從傳動繩與主傳動繩相切連接,實現橫向所有滑動窗同步聯動,轉動軸一端再安裝手動轉輪或搖臂,以便在停電狀態下由人工手動轉動調控,轉動軸再與離合器、減速器和電動機組合的電機輸出軸連接,實現機械轉動控制,溫控儀通過棚內探測器按設定區限自動控制電機正向或反向轉動(溫控儀有兩支流:一支串聯接高溫繼電器、高溫行程開關和電機的反轉電極;另一支串聯接低溫繼電器、低溫行程開關到電機的正轉電極),在電機控制箱上安裝手動控制按鈕,人工隨時控制電機的運行,鏈條上設置一行程限位器,當通風口完全打開或關閉時觸動限位器開關,使電機自動停止運行,這樣在任何狀態下都可實現連片大棚內溫濕度環境全天候一體化整體調控。當棚溫超過設定適溫上限時,控溫儀起動電機反轉,電機帶動轉動軸轉動所有齒輪,齒輪上鏈條隨之同步拉動主傳動繩同步聯動,主傳動繩又牽動從傳動繩同步運行,從傳動繩運行把滑動膜窗拉開,所有通風口同步開啟,大棚開始通風換氣降溫;當棚溫降至設定溫度下限時,控溫儀起動電機作正轉,同樣帶動所有主傳動繩聯動,并牽動從傳動繩反向同步移動,又把滑動膜窗帶動回位,所有通風口同步關閉,大棚進行閉棚升溫保溫;調節行程限位器的位置,可控制通風口開啟或關閉的大小,以適應不同季節、不同天氣和不同作物對棚溫的要求。根據季節的不同需要,側向通風口的滑動窗可調節向上或向下滑動;連片區域某個棚若不需統一調控,只要斷開其主傳動繩與從傳動繩之間的連接即可;冬季棚區要減少大棚通風量,斷開其中一個主傳動繩與鏈條的連接就能減少一排橫向通風口。控制箱安裝計算機系統和控制主板,還可實現大棚通風調溫全天候自動遠程智能精準即時調控。

技術效果:本發明與標準棚相比,每畝標準大棚少安裝了220米的卡槽和搖膜器,相應減少棚架材料成本1400元/畝,連片安裝這種大棚滑動窗式通風調溫自動控制系統更能降低整體成本,且規模越大平均成本越小,節本效果越明顯,因而該系統既能減小成本投入又能簡化棚架;棚體采用整膜覆蓋周邊由大量土壤重壓,使大棚密閉性更好、保溫性能更佳、穩固性更強、更能抵御風災和寒潮;在棚體頂部和兩側下部交替開設通風口,利用濕熱空氣上升拔風原理實現棚內外氣體自動對流交換,提高了大棚通風換氣調溫效果,增加了通風調溫的穩定性,特別是排濕降濕效果更突出,較棚單純側向通風更趨科學合理;巧妙地將農藝操作與機電結合,完成了規模連片單體大棚日常通風調溫自動監測整體聯動調控,實現了單體大棚規模化、機械化、自動化日常管理,大幅度減輕勞動強度、減少勞動用工,提高勞動效率,降低設施農業生產成本,促進農業設施裝備水平和設施生產管理技術水平的全面提升,推動設施農業現代化飛躍發展,具有十分顯著的經濟效益和社會效益。

附圖說明

圖1.是連片大棚窗式聯動通風調溫自動控制管理系統在棚區中單體棚俯視結構圖

圖2.是連片大棚窗式聯動通風調溫自動控制管理系統在棚區的整體俯視結構圖

圖中①整體塑料薄膜,②壓膜卡槽,③大棚鋼管拱架,④大棚頂拉桿,⑤壓膜線,⑥棚側底部定滑輪,⑦從傳動繩,⑧滑動窗框或滑動膜窗短桿邊框,⑨頂通風口,⑩頂滑動窗邊框中心與從傳動繩固定連接處,滑動窗或滑動膜窗,側通風口,側滑動窗邊框中心與從傳動繩固定連接處,主傳動繩,從傳動繩與主傳動繩固定連接處,主傳動繩側邊定滑輪,轉動軸固定立架,轉動軸,鏈條或同步帶,齒輪,手動轉輪,電機(離合器、減速器和電動機的組合裝置),棚溫探測儀,控制箱,行程限位器。

具體實施方式

圖1.大棚采用整體塑料薄膜①覆蓋,棚側各安裝一條卡槽②固定棚膜,棚膜四周底部用土壓緊壓實。在棚體頂部頂拉桿④兩側和棚兩側下部按一定的間隔距離交替開設頂通風口⑨和側通風口通風口棚膜用壓膜卡固定在相鄰的拱架③上,通風口上安裝滑動膜窗滑動窗膜側邊熱粘合成管狀邊,兩根壓膜線⑤分別穿過窗膜邊管并拴在通風口相鄰兩邊拱架外側地錨上,拴壓膜線不能過緊或過松,以窗膜在兩條壓膜線上自由平移滑動為度,窗膜上下兩邊各穿入短桿作為窗膜邊框⑧,頂窗和側窗的短桿中心⑩、都固定于從傳動繩⑦,從傳動繩通過棚體外側底部兩個定滑輪⑥牽拉運動,使處于同側通風口或頂通風口的兩個窗膜作相反方向同步滑動,完成通風口的開啟和閉合;通風口也可安裝專業特制的定型窗軌和滑動窗,窗軌將通風口棚膜一起固定在相鄰的拱架上,滑動窗替代上述的滑動膜窗,滑動窗仍由從傳動繩牽動在窗軌上滑動,完成通風口的開啟和閉合。每個從傳動繩在棚頂與橫跨棚區的主傳動繩連接于相切處實現棚區橫向通風口的整體聯動同步啟閉。

圖2.主傳動繩通過棚區外側定滑輪橫向跨越棚區所有單體大棚與另一側轉動軸相應位置齒輪上的鏈條(或同步帶)兩頭對接,轉動軸由支架固定支撐,同一主傳動繩位置上的通風口類型相同,轉動軸一端安裝手動轉輪(或搖臂),在停電狀態下可手動轉輪進行控制,轉動軸再連接電機輸出軸,電機的運行由控制箱內溫控儀和手動控制按鈕控制,溫控儀根據棚溫設置區限通過棚內溫度探測儀采集數據并自動控制電機作相應方向轉動(溫控儀有兩支流:一支串聯接高溫繼電器、高溫行程開關和電機的反轉電極;另一支串聯接低溫繼電器、低溫行程開關和電機的正轉電極),安裝手動控制按鈕,為需要時人工操作電機的運行,鏈條上設置一行程限位器當通風口完全打開或關閉時觸動限位器開關,使電機自動停止運行。在日常大棚管理中,當溫度探測儀探測到棚溫超過設置棚溫上限時,控溫儀自動起動電機,電機帶動轉動軸轉動齒輪,齒輪上鏈條隨之拉動主傳動繩同步聯動,主傳動繩又牽動從傳動繩同步聯動運行,從傳動繩運行中把滑動窗拉開,所有通風口同步開啟,大棚開始通風換氣降溫;當棚溫降至設置棚溫下限時,控溫儀起動電機作反向運轉,從傳動繩又反向牽動把滑動窗帶動回位,所有通風口同步關閉,大棚進行閉棚升溫保溫。通過調節行程限位器的位置,實現通風口開啟或關閉的大小,以適應不同季節、不同天氣和不同作物對棚溫的要求。根據季節的不同需要,側向通風口的滑動窗可設置向上或向下滑動;連片區域某個棚若不需統一調控,只要斷開主傳動繩與其從傳動繩之間的連接即可;同樣要減少通風口數量,斷開其主傳動繩與鏈條的連接就能實現。控制箱內再安裝計算機系統和控制主板,還可實現大棚通風調溫全天候自動遠程智能精準即時調控。

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