冷棚补温控制方法与流程

1.本发明涉及大棚补温技术领域，具体为冷棚补温控制方法。


背景技术：

2.冷棚指的是塑料大棚，一般不需要加盖草笘，只有一层塑料薄膜，而且没有后土墙及山墙。冷棚作为中国设施种植业的主要方式，其规模逐年增加。随着冬季的强冷空气到来，会导致一些地区出现较强的低温过程，冷棚中农作物可能发生冻害而造成减产甚至绝收。所以，冷棚在冬季低温过程中需要进行一定的补温措施。
3.目前，利用简易燃煤补温炉等补温设备加热冷棚内气体的方法较为常见，该方法的缺点是需要人工经常关注冷棚内温度是否降低，不能实现远程或者自动补温，导致人工劳动强度大，且人工成本增加，不适合现代农业向自动化、集约化方向发展。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明提供了冷棚补温控制方法，旨在解决现有技术中冷棚温度补温作业不能实现远程或者自动补温，导致人工劳动强度大、人工成本增加的问题。
5.为实现以上目的，本发明提供了一种冷棚补温控制方法，包括以下步骤：
6.a.配置冷棚补温控制系统；
7.b.设置各工作单元的操作参数；
8.c.采集、存储冷棚内的实时温度数据并在控制终端显示；
9.d.比较实时温度数据与设定的冷棚温度下限阀值，判定是否开启补温单元；
10.e.比较实时温度数据与设定的冷棚温度上限阀值，判定是否关闭补温单元。
11.本发明的进一步改进在于，所述步骤a中，冷棚补温控制系统包括：
12.测温单元，包括采集冷棚内的实时温度数据的温度传感器一，和发送冷棚内的实时温度数据的通信模块一；
13.补温单元，包括对冷棚进行补温的加热组件，检测加热组件温度的温度传感器二，控制加热组件开启或关闭的控制器，和发送补温单元运行状态数据的通信模块二；
14.智能网关，与所述通信模块一、所述通信模块二、服务器相连接，用于接收所述测温单元的状态数据、所述补温单元的状态数据并发送至服务器，以及接收所述服务器的控制数据并发送至所述测温单元、所述补温单元；
15.服务器，与所述智能网关、控制终端连接，用于数据的接收、存储、计算以及发送；
16.控制终端，与所述服务器连接，用于输入控制指令并显示所述冷棚内的实时温度数据和各工作单元的工作状态。
17.本发明的进一步改进在于，所述服务器为云服务器，包括：
18.数据处理模块，用于接收、存储、计算温度数据和补温单元运行状态数据，并发送计算结果；
19.指令处理模块，用于接收、存储、计算并发送指令数据，所述指令数据包括加热组
件开启指令、加热组件关闭指令。
20.本发明的进一步改进在于，所述步骤b中，各工作单元的操作参数设置具体包括：
21.设置测温单元中所述温度传感器一的测温频度一以及所述通信模块一的数据收发频度一；
22.设置补温单元中所述温度传感器二的测温频度二以及所述通信模块二的数据收发频度二；
23.设置智能网关与所述通信模块一、所述通信模块二、所述服务器的连接参数；
24.设置控制终端与所述服务器的连接参数，并设置冷棚温度下限阀值、冷棚温度上限阀值。
25.本发明的进一步改进在于，所述步骤c中，
26.测温单元中所述温度传感器一采集冷棚内的实时温度数据，通信模块一将实时温度数据经智能网关发送至服务器；
27.服务器中所述数据处理模块接收、存储、计算冷棚内的实时温度数据，并将计算结果发送至控制终端；
28.控制终端具有显示计算结果的可视化屏幕，用于接收所述服务器的计算结果，并显示冷棚内的实时温度数据。
29.本发明的进一步改进在于，所述控制终端中，设置控制模式切换按键，用于步骤d、步骤e中比较与判定的完成模式选择，包括手动控制模式和自动控制模式。
30.本发明的进一步改进在于，在所述手动控制模式下，用户根据所述控制终端上显示的冷棚内的实时温度数据和补温单元运行状态，
31.通过控制终端中设置的加热开启按键，向服务器发送加热组件开启指令数据；
32.通过控制终端中设置的加热关闭按键，向服务器发送加热组件关闭指令数据；
33.控制终端中所述可视化屏幕显示补温单元运行状态。
34.本发明的进一步改进在于，在自动控制模式下，所述步骤d中，
35.服务器中所述数据处理模块存储有冷棚温度下限阈值，并将接收的冷棚内的实时温度数据与冷棚温度下限阈值进行比较，将计算结果发送至指令处理模块；
36.服务器中所述指令处理模块接收上述计算结果，若计算结果为冷棚内的实时温度数据小于或等于所述冷棚温度下限阈值，指令处理模块通过智能网关向通信模块二发送加热组件开启指令；
37.补温单元中所述控制器根据所述通信模块二接收的指令数据控制加热组件开启；
38.补温单元中所述通信模块二将补温单元运行状态数据通过智能网关发送至服务器；
39.控制终端中所述可视化屏幕显示补温单元运行状态。
40.本发明的进一步改进在于，在自动控制模式下，所述步骤e中，
41.服务器中所述数据处理模块存储有冷棚温度上限阈值，并将接收的冷棚内的实时温度数据与冷棚温度上限阈值进行比较，将计算结果发送至指令处理模块；
42.服务器中所述指令处理模块接收上述计算结果，若计算结果为冷棚内的实时温度数据大于或等于所述冷棚温度上限阈值，指令处理模块通过智能网关向通信模块二发送加热组件关闭指令；
43.补温单元中所述控制器根据所述通信模块二接收的指令数据控制加热组件关闭；
44.补温单元中所述通信模块二将补温单元运行状态数据通过智能网关发送至服务器；
45.控制终端中所述可视化屏幕显示补温单元运行状态。
46.本发明的进一步改进在于，所述控制系统中，
47.智能网关与所述通信模块一、所述通信模块二连接的方式为有线通信方式或无线通信方式，所述无线通信方式选择wifi、蓝牙、zigbee的其中一种；
48.服务器与所述智能网关、所述控制终端连接的方式为无线通信方式，所述无线通信方式选择5g、wifi的其中一种。
49.由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：
50.本方案中以测温单元采集温度数据、补温单元对冷棚进行补温作业，通过智能网关与服务器连接，并通过与服务器连接的控制终端对冷棚内温度和补温单元工作状态进行实时监测、控制，实现了冷棚补温作业的远程控制，降低人工劳动强度的同时，还降低了人工成本的支出。
51.上述技术效果主要是由以下详细的技术改进所实现的：
52.测温单元中的温度传感器一检测冷棚内的实时温度数据，经通信模块一发送至智能网关。智能网关通过有线通信方式或无线通信方式，将温度数据发送至服务器进行计算，并得到计算结果。服务器将计算结果发送至控制终端，并在控制终端上显示，从而方便操作人员了解冷棚内部实时温度，并与农作物适宜生长的温度相比较，决定是否对冷棚进行补温作业。
53.补温单元中加热组件用于对冷棚进行加热、补温。温度传感器二用于检测加热组件温度，并以此作为补温单元运行状态数据，通过通信模块二与智能网关连接，发送至服务器进行计算，并得到计算结果，最终传输至控制终端并显示，操作人员因此了解补温单元运行状态。
54.在冷棚补温作业时，可以选择采用手动控制模式或自动控制模式下：
55.1.手动控制模式下，在控制终端能接收信号的范围内，操作人员即可在控制终端上选择加热开启按键，并向服务器发送加热组件开启指令数据，经智能网关、通信模块二发送至控制器，控制加热组件开启，以对冷棚进行补温作业。操作人员根据控制终端显示的补温单元运行状态，判断补温作业是否正常进行，从而实现操作人员对冷棚补温作业的远程控制。
56.补温作业过程中，根据控制终端显示的冷棚内实时温度数据，操作人员判断需要停止补温作业时，在控制终端上选择加热关闭按键，并向服务器发送加热组件关闭指令数据，经智能网关、通信模块二发送至控制器，控制加热组件关闭，以停止对冷棚进行补温作业。操作人员根据控制终端显示的补温单元运行状态，判断补温作业是否停止。
57.2.自动控制模式下，服务器中数据处理模块存储有冷棚温度下限阀值、上限阀值，并根据接收的冷棚内实时温度数据与冷棚温度下限阈值、上限阀值进行比较后，将计算结果发送至指令处理模块。
58.若计算结果为冷棚内的实时温度数据小于或等于冷棚温度下限阈值，指令处理模块通过智能网关向通信模块二发送加热组件开启指令数据，补温单元中控制器根据通信模
块二接收的指令数据控制加热组件开启。同时，补温单元中通信模块二将补温单元运行状态数据通过智能网关发送至服务器，并在控制终端中显示补温单元运行状态。
59.若计算结果为冷棚内的实时温度数据大于冷棚温度上限阈值，指令处理模块通过智能网关向通信模块二发送加热组件关闭指令数据，补温单元中控制器根据通信模块二接收的指令数据控制加热组件关闭。同时，补温单元中通信模块二将补温单元运行状态数据通过智能网关发送至服务器，并在控制终端中显示补温单元运行状态。
附图说明
60.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
61.图1为本发明所述冷棚补温控制系统的示意图；
62.图2为本发明所述控制终端操作界面的示意图；
63.图3为本发明所述手动控制模式的流程图；
64.图4为本发明所述自动控制模式的流程图；
65.图5本发明补温过程中冷棚温度走势图；
66.附图标记说明：
67.10
‑
测温单元，20
‑
补温单元，30
‑
智能网关，40
‑
服务器，50
‑
控制终端，51
‑
温度显示栏， 52
‑
状态栏，53
‑
加热开启按键，54
‑
加热关闭按键，55
‑
手动按键，56
‑
自动按键，57
‑
上限阀值按键，58
‑
下限阀值按键。
具体实施方式
68.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
69.本发明提供了一种冷棚补温控制方法，根据说明书附图1至附图5可知，冷棚补温控制方法，包括：以下步骤：
70.a.配置冷棚补温控制系统；
71.b.设置各工作单元的操作参数；
72.c.采集、存储冷棚内的实时温度数据并在控制终端50显示；
73.d.比较实时温度数据与设定的冷棚温度下限阀值，判定是否开启补温单元20；
74.e.比较实时温度数据与设定的冷棚温度上限阀值，判定是否关闭补温单元20。
75.步骤a中，冷棚补温控制系统包括：测温单元10、补温单元20、智能网关30、服务器 40和控制终端50。其中，以测温单元10采集温度数据、补温单元20对冷棚进行补温作业，通过智能网关30与服务器40连接，并通过与服务器40连接的控制终端50对冷棚内温度和补温单元20工作状态进行实时监测、控制，实现了冷棚补温作业的远程控制，降低人工劳动强度
的同时，还降低了人工成本的支出。
76.测温单元10包括采集冷棚内的实时温度数据的温度传感器一，和发送冷棚内的实时温度数据的通信模块一。具体的，温度传感器一型号可以选用dallas品牌的ds18b20温度传感器。设置测温单元10中温度传感器一的测温频度一以及通信模块一的数据收发频度一，温度传感器一检测到的冷棚内实时温度数据，通过通信模块一发送至智能网关30。
77.补温单元20包括对冷棚进行补温的加热组件，检测加热组件温度的温度传感器二，控制加热组件开启或关闭的控制器，和发送补温单元20运行状态数据的通信模块二。
78.加热组件数量为一个，采用电加热器、油汀加热器其中一种；加热组件数量为若干个，采用电加热器、油汀加热器其中一种或多种进行串联或并联组成。与现有技术中使用补温炉相比较，选用电加热器、油汀加热器可以避免燃烧中产生大量有害气体，从而保护人员身体健康以及农作物正常生长。
79.具体的，温度传感器二型号可以选用dallas品牌的ds18b20温度传感器。设置补温单元20中温度传感器二的测温频度二以及通信模块二的数据收发频度二。温度传感器二检测到的加热组件温度数据，并以此作为补温单元20运行状态数据，通过通信模块二发送至智能网关30。
80.控制器可以选用plc或单片机，控制器通过通信模块二接收由智能网关30发送的控制指令，进而控制加热组件的开启或关闭，以实现补温作业的开启或停止。
81.智能网关30与通信模块一、通信模块二、服务器40相连接，用于接收测温单元10的状态数据、补温单元20的状态数据并发送至服务器40，以及接收服务器40的控制数据并发送至测温单元10、补温单元20。
82.设置智能网关30与通信模块一、通信模块二、服务器40的连接参数。测温单元10中温度传感器一采集冷棚内的实时温度数据，通信模块一将实时温度数据经智能网关30发送至服务器40。智能网关30与通信模块一、通信模块二连接的方式为有线通信方式或无线通信方式，无线通信方式选择wifi、蓝牙、zigbee的其中一种。具体的，智能网关30可以选用华为ar531
‑
2c
‑
h物联网关。具体的，智能网关30与通信模块一、通信模块二连接的方式为wifihalow。
83.服务器40与智能网关30、控制终端50连接，用于数据的接收、存储、计算以及发送。服务器40与智能网关30、控制终端50连接的方式为无线通信方式，无线通信方式选择5g、 wifi的其中一种。具体的，服务器40与智能网关30、控制终端50连接的方式为5g。
84.服务器40为云服务器40，包括：数据处理模块和指令处理模块。数据处理模块，用于接收、存储、计算冷棚内实时温度数据和补温单元20运行状态数据，并发送计算结果至控制终端50；指令处理模块，用于接收、存储、计算并发送由控制终端50发送的指令数据，并经智能网管和通信模块二，发送至控制器。云服务器40可以通过电脑、智能手机或平板电脑等互联网终端，利用云服务器40的ip地址、账户名、密码进行登录，以检测各单元器件的连通状态。
85.通过设置控制终端50与服务器40的连接参数，控制终端50与服务器40连接，用于输入控制指令、显示冷棚内的实时温度数据和补温单元20运行状态。通过控制终端50中设置的加热开启按键53，向服务器40发送加热组件开启指令数据；通过控制终端50中设置的加热关闭按键54，向服务器40发送加热组件关闭指令数据。控制终端50具有显示计算结果
的可视化屏幕，其中，温度显示栏51显示冷棚内的实时温度数据，状态栏52显示补温单元20 运行状态，有助于方便操作人员直观的了解冷棚温度情况。
86.具体地，控制终端50为安装有操作系统的智能手机或平板电脑，操作平台为基于 android、ios、windowsphone系统设计的app应用软件。控制终端50可以与互联网相结合，在通讯网络覆盖范围内的任意一点，均可通过控制终端50向服务器40发送指令数据。而且，方便简单的操作模式，也对操作人员的专业知识要求较低，进一步有助于人力成本的降低和产品的推广。
87.通过控制终端50在服务器40内设置冷棚温度上限阀值、冷棚温度下限阀值。控制终端50中设置上限阀值按键57，上限阀值按键57分为温度“ ”、
“‑”
按键，按“ ”或
“‑”
时，控制终端50进入上限放置设定状态，此时温度显示栏51显示数值为上限阀值，并通过“ ”、
“‑”
按键调整至目标上限阀值，待上限阀值设定完成，十五秒内无按键操作后，温度显示栏51自动恢复显示冷棚内的实时温度。同理，控制终端50中设置下限阀值按键58，下限阀值按键58分为温度“ ”、
“‑”
按键，按“ ”或
“‑”
时，控制终端50进入下限放置设定状态，此时温度显示栏51显示数值为下限阀值，并通过“ ”、
“‑”
按键调整至目标下限阀值，待下限阀值设定完成，十五秒内无按键操作后，温度显示栏51自动恢复显示冷棚内的实时温度。
88.在控制终端50中设置控制模式切换按键，用于步骤d、步骤e中比较与判定的完成模式选择，包括手动控制模式和自动控制模式。其中，手动按键55用于切换手动控制模式，自动按键56用于切换自动控制模式。
89.结合说明书附图3～5，对本发明的冷棚补温控制方法中手动控制模式、自动控制模式进一步说明如下：
90.1.手动控制模式下，在控制终端50能接收信号的范围内，操作人员即可在控制终端50 上选择加热开启按键53，并向服务器40发送加热组件开启指令数据，经智能网关30、通信模块二发送至控制器，控制加热组件开启，以对冷棚进行补温作业。操作人员根据控制终端 50显示的补温单元20运行状态，判断补温作业是否正常进行，从而实现操作人员对冷棚补温作业的远程控制。
91.补温作业过程中，根据控制终端50显示的冷棚内实时温度数据，操作人员判断需要停止补温作业时，在控制终端50上选择加热关闭按键54，并向服务器40发送加热组件关闭指令数据，经智能网关30、通信模块二发送至控制器，控制加热组件关闭，以停止对冷棚进行补温作业。操作人员根据控制终端50显示的补温单元20运行状态，判断补温作业是否停止。
92.2.自动控制模式下，服务器40中数据处理模块存储有冷棚温度下限阀值、上限阀值，并根据接收的冷棚内实时温度数据与冷棚温度下限阈值、上限阀值进行比较后，将计算结果发送至指令处理模块。
93.若计算结果为冷棚内的实时温度数据小于或等于冷棚温度下限阈值，指令处理模块通过智能网关30向通信模块二发送加热组件开启指令数据，补温单元20中控制器根据通信模块二接收的指令数据控制加热组件开启。同时，补温单元20中通信模块二将补温单元20运行状态数据通过智能网关30发送至服务器40，并在控制终端50中显示补温单元20运行状态。
94.若计算结果为冷棚内的实时温度数据大于冷棚温度上限阈值，指令处理模块通过
智能网关30向通信模块二发送加热组件关闭指令数据，补温单元20中控制器根据通信模块二接收的指令数据控制加热组件关闭。同时，补温单元20中通信模块二将补温单元20运行状态数据通过智能网关30发送至服务器40，并在控制终端50中显示补温单元20运行状态。
95.本方案中冷棚补温控制方法分为手动控制模式模式和自动控制模式下。根据实际生产需求，使用手动控制模式模式时，操作人员通过控制终端50对冷棚内温度和补温单元20工作状态进行实时监测、控制，实现了冷棚补温作业的远程控制，降低人工劳动强度和人工成本支出；使用自动控制模式下时，操作人员设定温度下限阀值后，服务器40可自动控制加热组件的开启命令，从而实现更方便、快捷的自动化冷棚补温作业。
96.需要说明的是，在本专利申请中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素，在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素”。
97.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。