一种温室卷帘装置的控制系统及控制方法与流程
本发明涉及温室设备技术领域，尤其涉及一种温室卷帘装置的控制系统及控制方法。
背景技术：
日光温室卷帘机作为日光温室的重要配套设施，能够减少日光温室在寒冷夜间的热量散失，将温室温度维持在作物生长发育所需较为适宜的范围，且可以在白天太阳光照过强时，用以遮阳或是在雨雪天气为作物提供必要的保护，其重要作用不言而喻。目前市场上卷帘机的种类繁多，分类方式也多，但依照其卷帘形式主要可分为后置固定上拉式卷帘机和棚面自走式卷帘机两类。
上述的两类卷帘机虽有优势但缺陷明显：
(1)后置固定上拉式大棚卷帘机，其工作基本原理是通过主机转动卷杆，卷杆缠绕拉绳，拉绳拉动保温材料，而放落保温材料则利用其自身重量沿棚面坡度滑落而下。其优点在于结构简单，便于实现，卷杆直径小，要求强度低，用料少，成本低，对棚顶的刚度要求不高，可双面卷起卷帘，而且卷帘时对卷帘损伤小，卷帘的使用寿命长。但是，其具有绳索整理繁杂、摆放时间长，特别是在缠线时易发生“缠线混乱”，“叠线”等作业问题，驱动机构被固定安装在后墙顶，操作维修不便，且容易导致意外发生，造成人员伤亡和财产损失。
(2)棚面自走式卷帘机，其基本工作原理是通过主机转动卷杆，卷杆直接拉动草帘或保温被，其优点在于拉放均有动力支持，不受棚面坡度的限制，是目前应用较为广泛的一种卷帘机类型。棚面自走式卷帘机相比较后置固定式大棚卷帘机，操作较为简便，省去了整理绳索的时间，但是其缺点明显，因为减速器往往重量较大，卷帘轴在棚面行走时，易发生意外导致棚面被压塌，造成严重生产事故的发生，且在使用时容易“过位”现象，导致事故发生。
综上所述，棚面自走式卷帘机所存在的作业和安全性问题，由于其卷帘形式的原因，现有的技术和方法难以克服，相比较而言，后置固定上拉式卷帘机则存在较大的改进空间，且卷帘机在使用时，缺乏对温室内部环境的及时感知，对于卷帘机的控制也基本凭借自身的生产经验，依靠人工操作控制，耗时耗力，需要极大的人工成本投入。
技术实现要素：
(一)要解决的技术问题
针对上述背景技术的情况，本发明提供了一种温室卷帘装置的控制系统及控制方法，能够实现自动控制卷帘的铺开和卷收过程，且能够实时获取温室内部的环境因素数据，有效提高对温室内部的环境因素的监测力度。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种温室卷帘装置的控制系统，包括：卷帘装置，所述卷帘装置包括卷帘和驱动机构，所述卷帘设置于温室的棚面上，且可自所述棚面的顶部向下铺开、或者自所述棚面的底部向上卷收，所述驱动机构与卷帘连接，以控制所述卷帘铺开或卷收，所述棚面的顶部和底部分别设置有限位触断开关；环境因素获取装置，设置于所述温室的内部，用于获取所述温室内的环境因素数据；控制平台，分别与所述卷帘、驱动机构、限位触断开关、环境因素获取装置连接，对所述环境因素获取装置获取的温室内的环境因素数据进行分析，根据所述分析的结果控制所述驱动机构驱动卷帘铺开或卷收。
进一步的，所述控制平台包括顺次连接的远程控制中心、ARM控制器和节点控制器，所述节点控制器与卷帘装置连接，所述远程控制中心与环境因素获取装置连接，所述ARM控制器与限位触断开关连接。
进一步的，所述ARM控制器包括核心主板、第一串口、第二串口和USB/HUB扩展模块，所述核心主板分别与显示屏、触摸屏、第一串口、第二串口、USB/HUB扩展模块和限位触断开关连接，所述第一串口与节点控制器连接，所述第二串口通过GPRS模块与所述远程监控中心连接。
进一步的，所述核心主板包括处理器单元、串口模块、USB模块、时钟管理模块、存储模块和I/O模块，所述处理器单元分别与串口模块、USB模块、时钟管理模块、存储模块和I/O模块连接，所述串口模块分别与第一串口和第二串口连接，所述USB模块与USB/HUB扩展模块连接，所述I/O模块与限位触断开关连接。
进一步的，所述远程控制中心包括服务器和智能终端，所述智能终端通过服务器与GPRS模块连接，所述服务器与环境因素获取装置连接。
进一步的，所述驱动机构包括电动机和减速器，所述节点控制器通过电路控制机构与电动机连接，所述ARM控制器与节点控制器连接，以通过所述节点控制器控制电动机的正转、或反转、或停转；所述限位触断开关包括第一限位开关和第二限位开关，所述第一限位开关和第二限位开关分别设置在所述棚面的上下两端，以分别确定所述卷帘卷收和铺开时的极限位置。
进一步的，所述电路控制机构包括交流接触器、熔断器和第一控制电路，所述交流接触器包括第一主触头、第二主触头、第一辅助触头、第二辅助触头、第一线圈和第二线圈；所述第一控制电路包括串联连接的主控电路和控制回路，所述主控电路和控制回路之间串联有停车触位开关，所述控制回路包括并联连接的正转控制回路和反转控制回路；所述主控电路包括所述第一主触头、第二主触头、熔断器和电动机，所述第一主触头和第二主触头并联，且并联后的所述第一主触头和第二主触头的两端分别与停车触位开关和熔断器串联，所述熔断器与电动机串联，所述电动机的一端接地；所述正转控制回路包括串联连接的第一辅助触头和第一线圈，所述第一辅助触头的两端并联有第一触位开关，所述第一辅助触头与第一线圈之间还分别串联有第二自锁开关和第一限位开关；所述反转控制回路包括串联连接的第二辅助触头和第二线圈，所述第二辅助触头的两端并联有第二触位开关，所述第二辅助触头与第二线圈之间还分别串联有第一自锁开关和第二限位开关；所述第一自锁开关用于锁定所述第一触位开关的开闭状态；所述第二自锁开关用于锁定所述第二触位开关的开闭状态。
进一步的，所述卷帘装置还包括牵引机构和收放线机构，所述牵引机构安装于所述温室的后墙的顶部，所述收放线机构和驱动机构分别安装于所述后墙的底部，所述驱动机构与收放线机构连接，所述收放线机构通过多个绳索顺次连接牵引机构和卷帘，以通过拉放所述绳索带动卷帘自后墙的顶部沿棚面向下铺开、或者卷收于所述后墙的顶部的卷轴上。
进一步的，所述环境因素获取装置包括光照强度传感器、空气温度传感器和土壤温度传感器，所述光照强度传感器、空气温度传感器和土壤温度传感器分别与远程控制中心连接，所述光照强度传感器和空气温度传感器布设在所述温室内高于地平面的位置，所述土壤温度传感器布设在所述温室内的地平面上；所述光照强度传感器的工作温度范围为-40℃～85℃，存储温度为-40℃～100℃，波长范围为400nm～730nm；所述空气温度传感器和土壤温度传感器的分辨率的范围均为0.01℃～0.04℃，且所述分辨率的范围均满足12bit～14bit；所述空气温度传感器和土壤温度传感器的精度的范围均为-0.5℃～0.5℃，重复性的范围均为-0.1℃～0.1℃，工作温度的范围均为-40℃～123.8℃。
本发明还提供了一种如上所述的温室卷帘装置的控制系统的控制方法，包括如下步骤：通过环境因素获取装置获取温室内的环境因素数据；通过服务器将获取的所述环境因素数据发送至ARM控制器中；利用所述ARM控制器对所述环境因素数据进行分析；根据对所述环境因素数据进行分析的结果，利用节点控制器控制驱动机构的电动机正转、或反转、或停转；通过所述电动机正转驱动所述卷帘卷收，卷收过程中的所述卷帘触及设置于棚面顶部的限位触断开关时，设置于所述棚面顶部的所述限位触断开关断开，此时所述电动机停转，将所述电动机停转的信号通过所述ARM控制器反馈至远程监控中心；通过所述电动机反转驱动所述卷帘铺开，铺开过程中的所述卷帘触及设置于棚面底部的限位触断开关时，设置于所述棚面底部的所述限位触断开关断开，此时所述电动机停转，将所述电动机停转的信号通过所述ARM控制器反馈至远程监控中心。
(三)有益效果
本发明的上述技术方案具有以下有益效果：本发明的温室卷帘装置的控制系统包括：卷帘装置的卷帘设置于温室的棚面上，且可自棚面的顶部向下铺开、或者自棚面的底部向上卷收，驱动机构与卷帘连接，棚面的顶部和底部分别设置有限位触断开关；环境因素获取装置，设置于温室的内部，用于获取温室内的环境因素数据；控制平台，用以对环境因素获取装置获取的温室内的环境因素数据进行分析，根据分析的结果控制驱动机构驱动卷帘铺开或卷收。该温室卷帘装置的控制系统及控制方法，能够实现自动控制卷帘的铺开和卷收过程，且能够实时获取温室内部的环境因素数据，有效提高对温室内部的环境因素的监测力度。
附图说明
图1为本发明实施例的卷帘装置的结构示意图；
图2为本发明实施例的牵引机构的结构示意图；
图3为本发明实施例的牵引机构的正视图；
图4为本发明实施例的收放线装置的外部结构示意图；
图5为本发明实施例的收放线装置的内部结构示意图；
图6为本发明实施例的驱动装置的传动图；
图7为本发明实施例的第一控制电路的电路结构图；
图8为本发明实施例的环境因素获取装置的布设图；
图9为本发明实施例的控制系统的工作原理图；
图10为本发明实施例的ARM控制器的结构示意图。
其中；1、卷轴；2、限位触断开关；3、导线支架；4、卷帘；5、拉杆；6、汇线器；7、绳索；8、后墙；9、收放线机构；10、联轴器；11、减速器；12、电动机；13、基座；14、壳罩；15、导杆；16、第一传动齿轮；17、第二传动齿轮；18、丝杠；19、绕线杆；20、导线器；21、绕线筒；22、卡爪；23、限位销；24、限位齿轮；100、空气温度传感器；200、光照强度传感器；300、土壤湿度传感器；400、排水沟；500、栽培区；KM1-1、第一主触头；KM1-2、第一辅助触头；KM1-3、第一线圈；KM2-1、第二主触头；KM2-2、第二辅助触头；KM2-3、第二线圈；SQ1、第一限位开关；SQ2、第二限位开关；SB1、停车触位开关；SB2、第一触位开关；SB2’、第一自锁开关；SB3、第二触位开关；SB3’、第二自锁开关；QS、刀开关。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
如图1～图10所示，本实施例提供的温室卷帘装置的控制系统包括卷帘装置、环境因素获取装置和控制平面。
本实施例中，卷帘装置的卷帘4设置于温室的棚面上，且可自棚面的顶部向下铺开、或者自棚面的底部向上卷收，驱动机构与卷帘4连接，以控制卷帘4铺开或卷收，棚面的顶部和底部分别设置有限位触断开关2，能够实现自动控制驱动机构运转，以控制卷帘4的铺开和卷收过程，通过设置在棚面顶部和底部的限位触断开关2来确定卷帘4卷收和铺开的极限位置。
以下通过实施例详细介绍该卷帘装置。
如图1所示，本实施例的卷帘装置包括卷帘4、牵引机构、收放线机构9、驱动机构和用于控制驱动机构的电路控制机构，牵引机构安装于温室的后墙8的顶部，收放线机构9和驱动机构分别安装于后墙8的底部，驱动机构与收放线机构9连接，收放线机构9通过多个绳索7顺次连接牵引机构和卷帘4，以通过拉放绳索7带动卷帘4自后墙8的顶部沿棚面向下铺开、或者卷收于后墙8的顶部的卷轴1上；棚面的上下两端分别设有限位触断开关2，优选限位触断开关2包括第一限位开关SQ1和第二限位开关SQ2，第一限位开关SQ1和第二限位开关SQ2分别设置在棚面的上下两端，以分别确定卷帘4卷收和铺开时的极限位置。
如图2、图3所示，本实施例的牵引机构包括汇线器6和多个导线支架3，多个导线支架3与多个绳索7一一对应设置，且以预设间距顺次设置，多个导线支架3之间顺次穿设有拉杆5，拉杆5水平设置于后墙8的顶部；汇线器6固定于导线支架3的一侧，以将经过各个导线支架3的绳索7顺次整理后，分别与收放线机构9连接。
本实施例中，汇线器6包括壳罩13、过线轮和导线轮，过线轮水平设置于壳罩13内，过线轮上均匀排列有多个与绳索7的数量对应设置的过线槽，过线槽用于为各个绳索7提供预定轨道，多个绳索7逐一穿过各个过线槽后，通过导线轮与收放线机构9连接。
即是说，卷帘4由多个绳索7牵引沿棚面的表面上升，绳索7经过多个导线支架3被引导到一个汇线器6上面，将绳索7分别引导到预定轨道，防止发生绳线缠绕交错，影响作业；将导线支架3按一定的间隔均匀的布置在后墙8上，汇线器6则一般放置在后墙8中间位置，优选放置在与多个导线支架3对应的中间的位置；绳索7穿过导线支架3后，再穿过汇线器6，被牵引到地面的收放线机构9上，线头被固定到收放线机构9的绕线筒21上。
具体的，日光温室的卷帘4由多根绳索7牵引，沿棚面被卷起，绳索7的一端栓接在拉杆5上，绳索7经过导线支架3，被引导至汇线器6，汇线器6中的导线轮呈等腰梯形交错排布，能够有效的防止绳索7在牵引过程中发生干涉情况。通过导线支架3，汇线器6所组成的绳索牵引结构，可以将绳索7分别引导到预定轨道上，有效地防止牵引绳索7发生缠绕交错、产生干涉等现象而影响日光温室卷帘作业。
其中，为了确保多个导线支架3的设置能满足卷帘4的卷轴1的结构强度，多个所述导线支架3之间的预设间距满足：
为了保证绳索7满足强度要求，绳索7的线径满足：
其中：
G为所述卷帘4和卷轴1的自重之和；
α为温室棚面与地面的夹角；
S为多个所述导线支架3之间的预设间距；
n为所述导线支架3的数量；
L为所述卷轴1的总长度；
D为所述卷轴1的外径；
d为所述卷轴1的内径；
d绳为所述绳索7的线径；
σS为所述卷轴1所用材料的许用应力；
σS’为所述绳索7的许用应力。
针对于现有的后置固定式卷帘4机因为牵引绳索7无法被很好的限制，在收、放线时容易出现绕线混乱，“叠线”等作业问题，整理起来耗时耗力，且存在很大的作业危险等问题，设计了本实施例的收放线机构9。
如图4、图5所示，该收放线机构9包括绕线杆19、丝杠18和多个导线器20，多个导线器20对应套装于丝杠18外，丝杠18通过齿轮组传动与绕线杆19连接，通过绕线杆19带动丝杠18的转动，以带动多个导线器20水平向上平动；绕线杆19外套装有用于绳索7缠绕的绕线筒21，绕线杆19还连接有自锁单元，自锁单元和齿轮组分别设置于绕线杆19的两端。
齿轮组包括第一传动齿轮16和第二传动齿轮17，第一传动齿轮16和第二传动齿轮17分别套装于丝杠18和绕线杆19外，第一传动齿轮16和第二传动齿轮17啮合，以实现丝杠18和绕线杆19之间的传动连接。
由于驱动机构的减速机的输出轴通过联轴器10与收放线机构9中的绕线杆19固结联动，绕线杆19在转动绕线的同时通过齿轮传动方式带动丝杠18的转动，而与丝杠18配套的、有相同螺纹内圈的导线器20因为丝杠18传动和导杆15的限制，只能做水平方向上的平动。
由汇线器6引入的多个绳索7分别穿过导线器20上的小孔，各个线头被分别固定在绕线筒21上，多个绳索7共同缠绕在绕线筒21上进行绕线作业，同时多个绳索7还会在导线器20的绕线小孔的限制下，作水平方向上的移动，如此一来，绳索7就会在绕线筒21表面按照一定的间隔依序缠绕，从而避免“叠线”，“绕线混乱”等作业问题。
收放线机构9在收放线时，需满足一定的配合条件，才能避免出现叠线。绕线杆19和丝杠18的齿轮分别选用齿数n1和n2，模数均为m的齿轮，传动比为n1：n2。此时的绕线筒21每转动一圈，丝杠18也转动圈n2/n1，导线器20水平移动n2/n1个导程，所以此时只须绳索7的线径小于n2/n1个丝杠18的导程大小的距离，即可避免叠线，即是说：
本实施例的丝杠18的导程满足：
绳索7缠绕在绕线筒21上的圈数满足：
其中：
d绳为绳索7的线径；
n1为第二传动齿轮17的齿数；
n2为第一传动齿轮16的齿数；
l为丝杠18的导程；
W为棚面的宽度；
D1为绕线筒21的直径；
N为绳索7缠绕在绕线筒21上的圈数。
所以导线器20在收线结束后，共水平移动N×l的距离，故四个导线器20之间的间隔须大于N×l，以防止因为间距过小造成干涉而产生“叠线”的作业问题，整根丝杠18的螺纹长度大于n×N×l，n为导线器20的数量，也是导线支架3对应的数量。
收放线机构9的外表装有壳罩13，一方面防止雨雪天气及外部因素对绕线造成干扰，另一方面能防止使用者的衣物或是肢体被绳索7牵扯，造成使用者的人身伤亡，导线支架3及汇线器6也有类似结构，作用与之相仿，都作为一种安全保护结构。
在收放线机构9上安装有自锁单元，自锁单元包括卡爪22、限位销23和限位齿轮24，限位齿轮24固定套装于绕线杆19的一端外，卡爪22通过限位销23与限位齿轮24对应设置，以通过限位销23将卡爪22卡固在限位齿轮24上。
优选的，收放线机构9的与齿轮组相对的另一侧面上的输出轴上通过键连接有一个限位齿轮24，配套安装一个卡爪22和限位销23，在收放线工作完成后，可将卡爪22卡紧限位齿轮24，用限位销23抵紧，用以实现自锁。
使用时，因为驱动机构所使用的减速机为蜗轮蜗杆柱齿轮减速机，其自身具有自锁功能，当卷帘4的铺开或卷收工作完成时，在收放线机构9上实现自锁，就可将减速机和交流电动机12拆下，用以下一个温室大棚的收放卷帘4工作，实现“一机多用”，降低生产成本，当卷帘4需要放下时，再将减速机装上，抽出限位销23，拨开卡爪22，即可通电将大棚卷帘4放下，放下后又可以进行自锁卡死，操作简单方便。
传统的大棚卷帘4机的驱动机构中，减速机为了实现较大的传动比，通常使用直齿轮多级减速传动，其结构复杂、机体笨重，而且这种传动方式会造成传动齿轮的巨大磨损，减速机的寿命不长，并且因为只是简单的直齿轮传动减速，不具备自锁功能，人员在操作过程中，也会因为操作不当等原因，造成人身财产损失，十分不安全；而具有自锁功能的蜗轮蜗杆减速机又往往因为无法实现较大的传动比需要，不能使用。
为了使本实施例的驱动机构满足卷帘装置的传动比要求，如图6所示，驱动机构包括电动机12和减速器11，电动机12通过减速器11与收放线机构9连接，减速器11为蜗轮蜗杆柱齿轮减速器。
本实施例的驱动机构中，减速器11采用蜗轮蜗杆柱齿轮减速机，采用蜗轮蜗杆柱齿轮减速机，一级传动采用蜗轮蜗杆传动，与动力输入端相接，可以有效增加传动效率，二级传动采用齿轮传动，与动力输出端(负载端)相接可以有效减少传动损耗，在传动方式上兼具蜗轮蜗杆减速机和柱齿轮传动的优点，在实现自锁功能，保证工作安全的同时，实现了卷帘装置对较大传动比的需要，而且本实施例的驱动机构的整体结构更加紧凑，简单，使用轻便，在运行过程中，齿轮磨损程度轻，运行平稳，振动、噪声小，使用寿命长，其传动路线为:电动机12--联轴器10--蜗轮蜗杆柱齿轮减速机--联轴器10--绕线杆19。
为了便于对电动机12的控制，本实施例的电路控制机构通过低压电器控制的方式直接控制电动机12的正、反转和停转，操作简单且便于实现。此外，由于本实施例中，通过在沿棚面表面运动的卷帘4的上、下极限位置分别加上第一限位开关SQ1和第二限位开关SQ2，并将其分别接入控制回路中，并形成反馈闭环控制回路，且第一限位开关SQ1和第二限位开关SQ2的安装为配合电动机12拆卸，同样可以设置为可拆卸式，随时可从控制回路中拆下或装入，不影响其使用，做到“随插随拔随用”简单方便。
具体的，本实施例的电路控制机构包括交流接触器、熔断器和第一控制电路，交流接触器包括第一主触头KM1-1、第二主触头KM2-1、第一辅助触头KM1-2、第二辅助触头KM2-2、第一线圈KM1-3和第二线圈KM2-3；如图7所示，第一控制电路包括串联连接的主控电路和控制回路，主控电路和控制回路之间串联有停车触位开关SB1，控制回路包括并联连接的正转控制回路和反转控制回路，通过使用普通的交流接触器、熔断器等低压电器实现对电动机12动作的控制，控制方式便于实现，操作可靠性高，第一限位开关SQ1和第二限位开关SQ2均为触断开关，可以直接接入第一控制电路中实现自动停车、及限位保护的作用，并且电路设计机械电气联合互锁，安全性高。
其中，主控电路包括第一主触头KM1-1、第二主触头KM2-1、熔断器和电动机12，第一主触头KM1-1和第二主触头KM2-1并联，且并联后的第一主触头KM1-1和第二主触头KM2-1的两端分别与停车触位开关SB1和熔断器串联，熔断器与电动机12串联，电动机12的一端接地。
正转控制回路包括串联连接的第一辅助触头KM1-2和第一线圈KM1-3，第一辅助触头KM1-2的两端并联有第一触位开关SB2，第一辅助触头KM1-2与第一线圈KM1-3之间还分别串联有第二自锁开关SB3’和第一限位开关SQ1。
反转控制回路包括串联连接的第二辅助触头KM2-2和第二线圈KM2-3，第二辅助触头KM2-2的两端并联有第二触位开关SB3，第二辅助触头KM2-2与第二线圈KM2-3之间还分别串联有第一自锁开关SB2’和第二限位开关SQ2。
第一自锁开关SB2’用于锁定第一触位开关SB2的开闭状态，第二自锁开关SB3’用于锁定第二触位开关SB3的开闭状态。
当需要电动机12正转时：按下第一触位开关SB2，使得第一线圈KM1-3通电且自锁，即自动触发与第一触位开关SB2联动的第一自锁开关SB2’自动由常闭状态锁定为常开状态，以保证反转控制回路始终锁定为断路状态，并同时触发第一辅助触头KM1-2和第一主触头KM1-1闭合，从而保证正转控制回路锁定为通路状态、且电动机12正向启动，驱动卷帘装置工作，卷帘4沿棚面卷收上升；当卷帘4碰到第一限位开关SQ1时，第一限位开关SQ1由常闭状态切换为常开状态，则正转控制回路断开，使得第一线圈KM1-3断电，则第一主触头KM1-1和第一辅助触头KM1-2同时自动断开，电动机12停止运行。
当需要电动机12反转时：按下第二触位开关SB3，使得第二线圈KM2-3通电且自锁，即自动触发与第二触位开关SB3联动的第二自锁开关SB3’自动由常闭状态锁定为常开状态，以保证正转控制回路始终锁定为断路状态，并同时触发第二辅助触头KM2-2和第二主触头KM2-1闭合，从而保证正转控制回路锁定为通路状态、且电动机12反向启动，驱动卷帘装置工作，卷帘4沿棚面铺开放下；当卷帘4碰到第二限位开关SQ2时，第二限位开关SQ2由常闭状态切换为常开状态，则反转控制回路断开，使得第二线圈KM2-3断电，则第二主触头KM2-1和第二辅助触头KM2-2同时自动断开，电动机12停止运行。
为了进一步便于控制卷帘装置的驱动机构工作，如图8所示，本实施例的电路控制机构包括继电器、控制器和第二控制电路，继电器控制采用信号自锁方式，控制器所发射的无线信号控制继电器的开合，从而控制电动机12工作。
如图8所示，本实施例的环境因素获取装置设置于温室的内部，用于获取温室内的环境因素数据。进一步的，为了便于实时获取温室内的环境因素数据，以便于根据所获得数据来控制卷帘装置工作，从而保证温室内的作物处于良好的成长环境；本实施例的环境因素获取装置包括光照强度传感器200、空气温度传感器100和土壤湿度传感器300，光照强度传感器200、空气温度传感器100和土壤湿度传感器300分别与远程控制中心连接，光照强度传感器200和空气温度传感器100布设在温室内高于地平面的位置，土壤湿度传感器300布设在温室内的地平面上；此外，在温室棚面外设置排水沟400。
为了保证环境因素获取精准性高，本实施例中，优选光照强度传感器200的工作温度范围为-40℃～85℃，存储温度为-40℃～100℃，波长范围为400nm～730nm；空气温度传感器100和土壤湿度传感器300的分辨率的范围均为0.01℃～0.04℃，且分辨率的范围均满足12bit～14bit；空气温度传感器100和土壤湿度传感器300的精度的范围均为-0.5℃～0.5℃，重复性的范围均为-0.1℃～0.1℃，工作温度的范围均为-40℃～123.8℃。
以下以设施辣椒种植为例，进行详细说明。
为了进一步保证设施辣椒种植时的环境因素获取精准性高，本实施例中，选取的温室尺寸为：温室总宽度8.5m，后墙8的高度为2.2m，厚度为0.5m。优选将空气温度传感器100和光照强度传感器200并列设置于温室内的中间位置，即距离后墙4.0m的位置，且高于地面0.8m；优选排水沟400的深度为0.5m，宽度为0.5m。
辣椒作为生活中常见的蔬菜类型，具有很高的营养价值及药用价值，辣椒种植遍布世界各地，但辣椒具有一定的种植生长环境要求。就其所需光照条件而言，辣椒是喜光植物，其光饱和点为30～40klx，光补偿点为1.5～2klx，生长发育所需日照时数达到1000小时上，因此辣椒属中光性植物，辣椒种植生长所需温度条件方面，辣椒属于喜温作物，辣椒种子发芽的适宜温度为15℃～30℃，最适温度为25℃左右；生长发育最适温度白天27℃～28℃，夜间18℃～20℃，地温17℃～26℃，而且，辣椒生长发育需要较为干燥的环境。
辣椒喜光、喜温、耐旱，且相对于其他的果菜类蔬菜，辣椒比较耐阴，适合进行设施早熟栽培，辣椒是设施蔬菜主要种植蔬菜类型之一。当然，在设施辣椒种植过程中，特别是在北方冬春栽培季节，需要增加设施内的光照，确保光照度达到25klx以上，为达到辣椒的设施种植条件，辣椒种植温室需要架设温室卷帘装置用于保温和保证光照条件。夜间，通过在温室棚面上覆盖保温材料，如本实施例的卷帘4，维持温室内的温度，白天则将保温材料打开，所种植的辣椒接受光照，温室室内温度上升，提供辣椒生长发育所需的光照与温度。
为了对设施辣椒智能卷帘装置进行精准的控制，需要对温室的光照条件、及温室内的温度进行及时的监测，需要在温室内布设光照强度传感器200和空气温度传感器100及土壤湿度传感器300。空气温度传感器100要求分辨率0.01～0.04℃，且在12～14bit范围内，精度在±0.5℃，重复性在±0.1℃范围内，可完全互换，工作范围-40～123.8℃；土壤湿度传感器300范围要求与空气温度传感器100范围要求基本相同；光照传感器要求工作温度范围-40～85℃，存储温度-40～100℃，波长范围400～730nm。因为对象是设施辣椒，温室大棚地面为设施辣椒种植用的栽培区500。辣椒的株高一般为50～60cm，为不影响作业和数据采集精度，在竖直方向上的传感器布设方案为光照强度传感器200，空气温度传感器100高度均于0.8m左右，而在温室横面方向上，为保证采集数据的准确性，在考虑温室结构后，三种传感器可在温室纵向中间位置，沿横向方向均匀布设。
其中，各类传感器沿横向方向的具体间距和所布设的传感器数量可视需求而定，若所需信息较为准确，可加大布置密度，反之则减小。传感器布设完成后，通过ZigBee、Wi-Fi等有线或无线的方式，实现信息的传输，形成监测传感通信网络，以实现对温室辣椒生长环境的感知，这些所采集的数据也是控制温室卷帘装置的依据所在，将日光温室环境信息传输给远程监控中心，远程监控中心可以在现场对卷帘装置等日光温室配套农业机械设备进行现场控制，或是通过GSM、GPRS、CDMA等远程通信方式实现远程控制。
为了实现卷帘装置的自动化控制，本实施例的控制平台分别与卷帘4、驱动机构、限位触断开关2、环境因素获取装置连接，对环境因素获取装置获取的温室内的环境因素数据进行分析，根据分析的结果控制驱动机构驱动卷帘4铺开或卷收。
如图9所示，控制平台包括顺次连接的远程控制中心、ARM控制器和节点控制器，节点控制器与卷帘装置连接，远程控制中心与环境因素获取装置连接，ARM控制器与限位触断开关2连接。
如图10所示，ARM控制器包括核心主板、第一串口、第二串口和USB/HUB扩展模块，核心主板分别与显示屏、触摸屏、第一串口、第二串口、USB/HUB扩展模块和限位触断开关2连接，第一串口与节点控制器连接，第二串口通过GPRS模块与远程监控中心连接；优选的，显示屏为7寸液晶显示屏，触摸屏为电容式触摸屏。
核心主板包括处理器单元、串口模块、USB模块、时钟管理模块、存储模块和I/O模块，处理器单元分别与串口模块、USB模块、时钟管理模块、存储模块和I/O模块连接，串口模块分别与第一串口和第二串口连接，USB模块与USB/HUB扩展模块连接，I/O模块与限位触断开关2连接；进一步的，本实施例中，时钟管理模块为RTC实时时钟，存储模块为内存条(规格型号为512M DDR2RAM)和闪存条(规格型号为512M SLC NAND Flash)。
节点控制器通过上述的电路控制机构与电动机12连接，ARM控制器与节点控制器连接，以通过节点控制器控制电动机12的正转、或反转、或停转。
本实施例中，依靠ARM控制器实现人机交互界面，能通过节点控制器对电动机12的继电器和交流接触器的通断进行控制，实现电动机12的“正-反-停”控制，并通过设置限位触断开关2来保证卷帘装置的安全可靠运转。其中，ARM控制器以处理器单元为核心，以实现人机交互、数据处理和串口通信，人机交互可采用触摸屏显(或是鼠标和键盘通过USB/HUB扩展模块连接)实现节点控制器串口和ARM控制器连接，执行ARM控制器输入的控制指令，控制卷帘装置的继电器和/或交流接触器的开关，由继电器控制第一控制电路中的开关，即控制第一控制电路的停车触位开关SB1、第一触位开关SB2和第二触位开关SB3的开启和闭合，以达到对卷帘装置的电动机12动作的控制，电源模块为ARM控制器提供各个模块所需的电源如此可实现智能卷帘4的现场控制功能。
为了将整个控制系统建立成一套智能控制系统，从而提高生产效率和操作可行性，本实施例的远程控制中心包括服务器和智能终端，智能终端通过服务器与GPRS模块连接，服务器与环境因素获取装置连接。本实施例的智能终端可以为便携式计算机、PC终端、智能手机、智能平板电脑、智能手写板等终端设备，其中，服务器可通过internet网络、或3G网络、或4G网络、或Wi-Fi、或Wlan、或Lan等有线或无线连接方式分别与上述的智能终端建立网络连接。
温室卷帘4的智能控制首先需要通过传感器通信网络对影响卷帘装置工作的环境因素数据(包括光照、空气温度和土壤温度等数据)进行采集，再通过ARM控制器中的串口连接远程通信模块(如GPRS模块)，将所采集的设施辣椒环境信息(如数据、视频等)通过该模块，经过信号发射塔被传输回远程监控中心的服务器的数据库中，进行分类、计算和储存，将得到的结果与事先人工设定好的各数据阀值进行比对，这些数据阀值同样可由核心主板所采用的温室环境模型、控制算法(如模糊算法和BP人工神经网络)自动计算处理得到，当出现环境数据不满足条件或不匹配时，自动发出控制指令，对现场的卷帘装置的卷帘4动作(包括卷收、铺开及卷帘4开度大小)进行实时控制，调节温室内的环境因素，整个控制过程并不需要人工参与，如此形成对温室卷帘装置的无人化智能控制。
此外，本实施例还提供了一种温室卷帘装置的控制系统的控制方法，包括如下步骤：
通过环境因素获取装置获取温室内的环境因素数据；
通过服务器将获取的环境因素数据发送至ARM控制器中；
利用ARM控制器对环境因素数据进行分析；
根据对环境因素数据进行分析的结果，利用节点控制器控制驱动机构的电动机12正转、或反转、或停转；
通过电动机12正转驱动卷帘4卷收，卷收过程中的卷帘4触及设置于棚面顶部的限位触断开关2时，设置于棚面顶部的限位触断开关2断开，此时电动机12停转，将电动机12停转的信号通过ARM控制器反馈至远程监控中心；
通过电动机12反转驱动卷帘4铺开，铺开过程中的卷帘4触及设置于棚面底部的限位触断开关2时，设置于棚面底部的限位触断开关2断开，此时电动机12停转，将电动机12停转的信号通过ARM控制器反馈至远程监控中心。
本实施例的卷帘装置及控制系统的工作过程如下：根据对象温室的棚长，计算出所需的导线支架3的数量，将其依照计算的间距，用水泥固结螺钉的方式，安装布置在温室的后墙8上，拉杆5通过导线支架3底部特定孔位的方式被固定，将多个绳索7的一端通过栓接的方式固结在拉杆5上，将多个绳索7整齐铺放在棚面上，人工将卷帘4运至后墙8上，将卷帘4的一端栓接固定在后墙8上，然后平铺在棚面上，在卷帘4的另一端栓接卷轴1，将绳索7的另一端穿过导线支架3及汇线器6中的过线轮和导线轮，绳索7被牵引至收放线机构9上，绳索7通过收放线机构9中的导线器20，通过栓接的方式被固定在绕线筒21上，每条绳索7依次如此操作，收放线机构9的基座13用地脚螺钉固定在地面上，将减速器11通过联轴器10与收放线机构9的输入轴即绕线杆19固结，再将电动机12优选为交流电动机12同样通过联轴器10的方式与减速器11连接，温室卷帘4这里采用直接的手动控制，在棚面上的卷帘4限定位置固定安装限位触断开关2，并将其分别接入第一控制电路和第二控制电路中。
通过第一控制电路实现对电动机12正-反-停的控制，合上刀开关QS，按下第一触位开关SB2，即可实现电动机12正向启动，通过减速器11带动收放线机构9中绕线杆19转动，绕线筒21开始绕线，第一传动齿轮16和第二传动齿轮17通过键连接分别与绕线杆19及丝杠18固结，动力通过第一传动齿轮16和第二传动齿轮17的啮合作用传递到丝杠18使之转动，此时丝杠18上导线器20由于丝杠18传动和导杆15的共同作用，只能做水平方向上平动，如此，即可带动绳索7也做沿着丝杠18做水平方向上平动，如此绳索7在实现缠绕绕线筒21的同时，实现水平方向的平动，避免“绕线混乱”、“叠线”等作业问题；绳索7将卷帘4拉起，当到达上限定位置时，卷轴1压到上限定位置的限位触断开关2即第一限位开关SQ1时，对应第一控制电路的第一限位开关SQ1自动断电，由于减速器11为蜗轮蜗杆柱减速器11，具有自锁作用，卷帘4停在当前位置，此时可将收放线机构9上的限位销23拔出，将卡爪22卡住限位齿轮24，再将限位销23插入抵紧卡爪22，由于限位齿轮24通过键连接与绕线杆19固结，如此实现收放线机构9上的自锁；此时可将减速器11和电动机12从收放线机构9上拆下用于下一个温室的卷帘4工作，实现“一机多用”，以降低生产成本。
若需将卷帘4放下，可重新连接电动机12和减速器11，拔出限位销23，将卡爪22回复到原先位置，再插入限位销23，防止卡爪22滑下，接入上、下限位的限位触断开关2，然后合上刀开关QS，按下第二触位开关SB3，电动机12反转，通过减速器11带动收放线机构9放线，卷帘4在重力作用下下放铺开，当铺开至下限位位置，卷轴1压到下限位位置的限位触断开关2即第二限位开关SQ2，其对应第一控制电路中的第二限位开关SQ2，实现自动断电，此时可如同收线时一样，将收放线机构9自锁，再将电动机12和减速器11拆下，去实现其他温室大棚的放线工作，若在收放线作业中出现紧急情况，可按下紧急停车开关及时断电，保证安全，卷帘4在卷收和铺开时，需要安装上收放线机构9壳罩13，以保证生产作业安全。
综上所述，本实施例的温室卷帘装置的控制系统包括：卷帘装置的卷帘4设置于温室的棚面上，且可自棚面的顶部向下铺开、或者自棚面的底部向上卷收，驱动机构与卷帘4连接，棚面的顶部和底部分别设置有限位触断开关2；环境因素获取装置，设置于温室的内部，用于获取温室内的环境因素数据；控制平台，用以对环境因素获取装置获取的温室内的环境因素数据进行分析，根据分析的结果控制驱动机构驱动卷帘4铺开或卷收。该温室卷帘装置的控制系统及控制方法，能够实现自动控制卷帘4的铺开和卷收过程，且能够实时获取温室内部的环境因素数据，有效提高对温室内部的环境因素的监测力度。
本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
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