一種下挖式日光溫室土墻溫度檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)一種下挖式日光溫室土墻溫度檢測(cè)系統(tǒng)，包括溫度傳感器組、控制器、人機(jī)界面單元及配套施工安裝方法。所述溫度傳感器組采用多個(gè)DS18B20以總線(xiàn)方式組成。所述主控制器采用32位ARM處理器，支持實(shí)時(shí)時(shí)鐘、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及繼電器組構(gòu)成的多組傳感器輸入接口。人機(jī)界面單元可實(shí)現(xiàn)工程登錄、監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)顯示、系統(tǒng)時(shí)間校對(duì)及數(shù)據(jù)報(bào)表統(tǒng)計(jì)與查詢(xún)功能。所述施工安裝方法為在建造溫室土墻時(shí)根據(jù)土墻的高度和厚度，決定傳感器組數(shù)和個(gè)數(shù)，在施工的同時(shí)埋入土墻中。本實(shí)用新型的應(yīng)用將為下挖式日光溫室土墻墻體合理厚度的研究提供真實(shí)的數(shù)據(jù)支撐，彌補(bǔ)單純理論模擬和仿真的缺陷性，從而在滿(mǎn)足溫室冬季保溫的前提下最大程度提高土地利用率。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種下挖式日光溫室土墻溫度檢測(cè)系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及農(nóng)業(yè)工程應(yīng)用領(lǐng)域，具體涉及一種下挖式日光溫室土墻溫度檢測(cè)系統(tǒng)，特別適用于對(duì)土墻不同層不同點(diǎn)溫度的實(shí)時(shí)檢測(cè)。
【背景技術(shù)】
[0002]中國(guó)特色的日光溫室，是三面環(huán)墻一面透光的被動(dòng)式日光溫室。太陽(yáng)能是其唯一的熱量來(lái)源。白天，太陽(yáng)光線(xiàn)以短波輻射的形式通過(guò)透光面進(jìn)入溫室內(nèi)，被室內(nèi)地面、植物、空氣及墻體等物體吸收，再以熱的形式進(jìn)行交換、傳遞，其中一部分熱量?jī)?chǔ)存到土壤、墻體和后屋面中；夜間，土壤及墻體將在白天貯藏的熱量向室內(nèi)釋放，以維持室內(nèi)溫度。
[0003]保溫性是衡量溫室性能好壞的最重要的依據(jù)之一。只有具備良好保溫性，才能保證溫室具有良好的熱環(huán)境，從而滿(mǎn)足室內(nèi)作物生育的溫度要求。近年來(lái)，為增加日光溫室的保溫性能，出現(xiàn)了下挖式厚土墻日光溫室，并在我國(guó)北方地區(qū)快速推廣使用。但是，由于缺乏理論指導(dǎo)，該類(lèi)型溫室普遍存在墻體厚度過(guò)大、耕作層土壤破壞較大、土地利用率不高的問(wèn)題，需通過(guò)系統(tǒng)研究，明確土墻合理的建造參數(shù)，為生產(chǎn)提供理論指導(dǎo)。
[0004]目前確定墻體合理厚度的方法主要有理論計(jì)算、模擬仿真及其相互結(jié)合的研究方法等。墻體厚度的理論研究，需要簡(jiǎn)化和忽略一些影響因素，這都會(huì)對(duì)結(jié)果有影響，因此只是一種近似的、簡(jiǎn)化的處理方法。所以，要得到墻體最佳的厚度，需要通過(guò)理論模擬和實(shí)際測(cè)試相結(jié)合的方法，最終得到確定墻體合理厚度的適宜方法，為日光溫室墻體的建造提供理論指導(dǎo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)下挖式日光溫室墻體合理厚度研究中缺少墻體內(nèi)部實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種下挖式日光溫室土墻溫度檢測(cè)系統(tǒng)，目的在于實(shí)時(shí)檢測(cè)、記錄土墻內(nèi)部不同土層、不同點(diǎn)的溫度，為溫室建造的相關(guān)理論提供數(shù)據(jù)支撐。
[0006]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案:
[0007]—種下挖式日光溫室土墻溫度檢測(cè)系統(tǒng)，包括人機(jī)界面單元，與人機(jī)界面單元連接有處理器，與處理器連接有存儲(chǔ)器、時(shí)鐘及電源；與處理器還連接有繼電器組，繼電器組連接多路溫度傳感器組，溫度傳感器組中的溫度傳感器置于土墻內(nèi)；傳感器組以總線(xiàn)方式組成，傳感器組中的每個(gè)傳感器外封裝有外殼，在外殼內(nèi)灌裝有密封膠，與總線(xiàn)構(gòu)成T型結(jié)構(gòu);處理器安裝在小型配電柜中，傳感器組用航空插頭與配電柜中的處理器相連。
[0008]優(yōu)選的，所述的人機(jī)界面單元為觸摸屏。
[0009]優(yōu)選的，傳感器組的組數(shù)為4至6組，每組包括10-40個(gè)傳感器；同一組傳感器等間隔設(shè)置且位于同一水平面上，相鄰兩個(gè)傳感器間距8-12厘米。
[0010]優(yōu)選的，繼電器組由7個(gè)單刀單擲繼電器組成，可連接8組傳感器，其中預(yù)留2-4組；在采集不同組的溫度值時(shí)，通過(guò)切換不同繼電器動(dòng)作，將相應(yīng)組的輸入與處理器端口相連。[0011 ]下挖式日光溫室土墻溫度檢測(cè)系統(tǒng)的施工安裝方法:
[0012]A、用PVC方形管將總線(xiàn)主線(xiàn)部分裝入，將傳感器探頭分支留在外面；
[0013]B、在建溫室后墻時(shí)，沿后墻的高度上，在將T型傳感器總線(xiàn)在施工時(shí)埋入土墻一層壓實(shí)后，放傳感器，保證傳感器探頭充分與土層接觸;再壓實(shí)下一層。
[0014]本下挖式日光溫室土墻溫度檢測(cè)系統(tǒng)，包括溫度傳感器組、控制器、人機(jī)界面單元及配套施工安裝方法。
[0015]所述人機(jī)界面單元采用觸摸屏，可實(shí)現(xiàn)工程登錄、監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)顯示、系統(tǒng)時(shí)間校對(duì)及數(shù)據(jù)報(bào)表統(tǒng)計(jì)與查詢(xún)功能。觸摸屏與控制器的通信采用標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議連通，觸摸屏作為主機(jī)，控制器作為從機(jī)。在觸摸屏進(jìn)入數(shù)據(jù)顯示界面、系統(tǒng)時(shí)間校對(duì)及報(bào)表統(tǒng)計(jì)與查詢(xún)界面時(shí)，主動(dòng)向控制器要數(shù)據(jù)或?qū)?shù)據(jù)發(fā)給控制器，控制器根據(jù)命令格式做出回應(yīng)。
[0016]所述溫度傳感器組采用總線(xiàn)方式組成，每個(gè)傳感器采用外殼封裝，密封膠灌封，與總線(xiàn)構(gòu)成T型結(jié)構(gòu)。
[0017]存儲(chǔ)器用來(lái)存儲(chǔ)對(duì)各點(diǎn)的采集時(shí)間及對(duì)應(yīng)時(shí)間下的溫度值，可操作支持FATFS文件系統(tǒng)，生產(chǎn)的記錄數(shù)據(jù)可直接導(dǎo)入EXCEL軟件中進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。
[0018]所述繼電器組由7個(gè)單刀單擲繼電器組成，在采集不同組的溫度值時(shí)，通過(guò)切換不同繼電器動(dòng)作，將相應(yīng)組的輸入與處理器端口相連。
[0019]施工安裝方法為在T型傳感器總線(xiàn)施工埋入土墻前，用PVC方形管將總線(xiàn)主線(xiàn)部分裝入，將傳感器探頭分支留在外面，這樣既可以起到在土墻壓實(shí)時(shí)防止損壞總線(xiàn)，又可以保證傳感器探頭充分與土層接觸，保證測(cè)量的準(zhǔn)確性。主控制器安裝在小型配電柜中，傳感器組用航空插頭與配電柜中的控制器相連，配電柜與傳感器組間的接線(xiàn)要盡可能短。
[0020]本實(shí)用新型具有的有益效果如下:
[0021]1、實(shí)現(xiàn)了下挖式日光溫室土墻不同土層、不同點(diǎn)的溫度實(shí)時(shí)采集，可得到溫室溫度與土墻溫度及室外溫度的實(shí)際對(duì)應(yīng)關(guān)系，了解土墻內(nèi)溫度變化趨勢(shì)與規(guī)律，得到土墻保溫的最佳厚度，節(jié)約土地。
[0022]2、系統(tǒng)可支持8路傳感器組輸入，在輸入端口有剩余的情況下，可以將剩余端口用來(lái)多點(diǎn)檢測(cè)溫室內(nèi)低溫及薄膜表面溫度。
[0023]3、系統(tǒng)通信采用標(biāo)準(zhǔn)Modbus RTU通信協(xié)議，方便擴(kuò)展支持本協(xié)議的設(shè)備及儀器，降低用戶(hù)整個(gè)系統(tǒng)成本。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1是下挖式日光溫室土墻溫度檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0025]圖2是傳感器分層布置安裝示意圖；
[0026]圖3是單串傳感器埋入土墻前預(yù)處理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0028]如圖1、圖2、圖3所示，所述下挖式日光溫室土墻溫度檢測(cè)系統(tǒng)，包括溫度傳感器組、控制器、人機(jī)界面單元及配套施工安裝方法。
[0029]具體連接關(guān)系如下:人機(jī)界面單元與控制器連接，與主控制器連接有各個(gè)接口、存儲(chǔ)器、時(shí)鐘電源等。
[0030]所述人機(jī)界面單元采用觸摸屏18的形式，觸摸屏18與控制器11的通信采用ModbusRTU標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，觸摸屏18作為主機(jī)，控制器11作為從機(jī)。在觸摸屏18進(jìn)入數(shù)據(jù)顯示界面、系統(tǒng)時(shí)間校對(duì)及報(bào)表統(tǒng)計(jì)與查詢(xún)界面時(shí)，主動(dòng)向控制器11要數(shù)據(jù)或?qū)?shù)據(jù)發(fā)給控制器U，控制器11根據(jù)命令格式做出回應(yīng)。
[0031]本實(shí)施例中:
[0032]觸摸屏18采用昆侖通態(tài)7寸觸摸屏，可實(shí)現(xiàn)工程登錄、監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)顯示、系統(tǒng)時(shí)間校對(duì)及數(shù)據(jù)報(bào)表統(tǒng)計(jì)與查詢(xún)功能。觸摸屏與控制器兩者通過(guò)RS485進(jìn)行連接。
[0033]控制器11采用32位ARM處理器STM32F103C8T6，具備有以下功能或者連接口:
[0034]JTAG下載調(diào)試接口 13、實(shí)時(shí)時(shí)鐘14、SD卡數(shù)據(jù)存儲(chǔ)接口、傳感器接口、RS485通信接□ 15。
[0035]SD卡數(shù)據(jù)存儲(chǔ)接口配合SD卡存儲(chǔ)器12，SD卡用來(lái)存儲(chǔ)對(duì)各點(diǎn)的采集時(shí)間及對(duì)應(yīng)時(shí)間下的溫度值，SD卡操作支持FATFS文件系統(tǒng)，生產(chǎn)的記錄數(shù)據(jù)可直接導(dǎo)入EXCEL軟件中進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。
[0036]所述溫度傳感器組20采用多個(gè)DS18B20溫度傳感器以總線(xiàn)方式組成，每個(gè)傳感器采用不銹鋼外殼封裝，密封膠灌封，與總線(xiàn)構(gòu)成T型結(jié)構(gòu)。
[0037]所述繼電器組19由7個(gè)單刀單擲繼電器組成，在采集不同組的溫度值時(shí)，通過(guò)繼電器驅(qū)動(dòng)電路17切換不同繼電器動(dòng)作，將相應(yīng)組的輸入經(jīng)數(shù)據(jù)接口 16與處理器端口相連。
[0038]所述RS485通信接口15用來(lái)與7寸觸摸屏進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
[0039]每組傳感器的個(gè)數(shù)可根據(jù)實(shí)際實(shí)驗(yàn)土墻厚度決定，通常可取最小的組上10個(gè)，最多的組上40個(gè)，同一組上相鄰兩個(gè)傳感器間距約10厘米。使用傳感器組數(shù)可根據(jù)土墻高度做調(diào)整，一般在4至6組。
[0040]在圖2實(shí)施例中，后面土墻高度為450cm，頂部南北向?qū)挾葹?00cm，底部南北向?qū)挾葹?50cm。埋入傳感器5組(圖中矩形點(diǎn)為傳感器，水平上下設(shè)有五組)，離地高度分別為50cm、140 cm、2 30 cm、3 20 cm及410 cm，兩個(gè)傳感器間距為10cm; 土墻頂部寬10cm，底部寬350cm，每串傳感器個(gè)數(shù)分別為18個(gè)、21個(gè)、25個(gè)、29個(gè)、33個(gè)。
[0041 ]所述施工安裝方法:
[0042]傳感器組埋在日光溫室后墻東西方向的中間位置，每一組傳感器沿南北方向水平排列。
[0043]在T型傳感器總線(xiàn)31施工埋入土墻前，用PVC方形管32將總線(xiàn)主線(xiàn)部分裝入，將傳感器探頭33分支留在外面，既可以起到在土墻壓實(shí)時(shí)防止損壞總線(xiàn)，又可以保證傳感器探頭充分與土層接觸，保證測(cè)量的準(zhǔn)確性。
[0044]主控制器安裝在小型配電柜中，傳感器組用航空插頭與配電柜中的控制器相連，配電柜與傳感器組間的接線(xiàn)要盡可能短。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種下挖式日光溫室土墻溫度檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:包括人機(jī)界面單元，與人機(jī)界面單元連接有處理器，與處理器連接有存儲(chǔ)器、時(shí)鐘及電源；與處理器還連接有繼電器組，繼電器組連接多路溫度傳感器組，溫度傳感器組中的溫度傳感器置于土墻內(nèi)；傳感器組以總線(xiàn)方式組成，傳感器組中的每個(gè)傳感器外封裝有外殼，在外殼內(nèi)灌裝有密封膠，與總線(xiàn)構(gòu)成T型結(jié)構(gòu);處理器安裝在小型配電柜中，傳感器組用航空插頭與配電柜中的處理器相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的下挖式日光溫室土墻溫度檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述的人機(jī)界面單元為觸摸屏。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的下挖式日光溫室土墻溫度檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:傳感器組的組數(shù)為4至6組，每組包括10-40個(gè)傳感器；同一組傳感器等間隔設(shè)置且位于同一水平面上，相鄰兩個(gè)傳感器間距8-12厘米。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的下挖式日光溫室土墻溫度檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:繼電器組由7個(gè)單刀單擲繼電器組成，可連接8組傳感器，其中預(yù)留2-4組;在采集不同組的溫度值時(shí)，通過(guò)切換不同繼電器動(dòng)作，將相應(yīng)組的輸入與處理器端口相連。
【文檔編號(hào)】G01K1/14GK205670052SQ201620586307
【公開(kāi)日】2016年11月2日
【申請(qǐng)日】2016年6月15日
【發(fā)明人】李天華, 史宇亮, 侯加林, 魏珉, 李清明, 劉付浩, 李錦冰
【申請(qǐng)人】山東農(nóng)業(yè)大學(xué)