一种连栋大棚棚型测试系统及方法

本发明涉及智能化种植大棚，更具体地说，本发明为一种连栋大棚棚型测试系统及方法。

背景技术：

1、连栋大棚是温室的一种升级存在，可理解为一种扩建，把原有的独立单间温室，通过科学的手段、合理的设计、优质的材料将原有的独立单间模式温室连起来，从而形成一个大棚型，连体大棚相较传统温室空间更统一，对空间利用率更高、操作更科学、并且节约时间、提高种植效率，随着我国农业产业结构的调整与升级，设施大棚作为一种周期短、见效快、效益高的生产模式在各地区得到了空前的发展。

2、但目前设施棚型、蔬菜品种、自然环境条件和病虫害防治等各项因素都能够直接影响设施蔬菜产量、品质和效益，还有一些针对本地区冬季低温、夏季高温、阴雨湿冷和弱光照的自然环境条件，传统设施大棚现场人工测量、测试、传输数据和人工控制方式落后，生产数据采集滞后残缺，对设施大棚内蔬菜的不同生长环境各项指标判断不准确，也容易造成设施大棚环境调控工作延误、发生灾情；

3、并且目前连栋大棚内部，用于土壤内各项数据监测的土壤墒情传感器在使用时，操作员需根据传感器的表面刻度，完成对不同深度土壤进行插入式监测（一般土壤墒情传感器的插入深度，即监测深度范围在0~15cm），然而在手动操作中，极易出现传感器本身与地面间发生倾斜，导致刻度与实际的插入深度之间存在误差，从而影响后期对不同土壤深度的监测数据的准确性，同时在大棚内部进行灌溉时，土壤内含水量剧增会导致土壤内部弹性和蓬松度发生变化，从而导致原本固定完成的土壤墒情传感器发生倾斜、倒伏以及扭转的问题，影响其土壤墒情传感器长期的稳定工作。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种连栋大棚棚型测试系统及方法，通过设置智慧农业控制中心、室外环境采集点、温室自动控制系统、温室摄像监控系统、温室环境异常紧急短信报警系统和智慧农业大数据综合管理云平台，通过对不同棚型的对比试验，探究不同棚型对作物产量与品质、土壤性质、夏季通风降温效果、冬季增温保温效果等方面的影响，筛选出最适宜种植当地的气候、土壤状况的冬季保温、夏季遮阴、通风降湿的优势棚型，为蔬菜产业高质量发展提供科技支撑，最大化利用设备智能监测，同时通过设置弹性支架、乳突结构ⅰ和乳突结构ⅱ以及固定套，以保证土壤墒情传感器在竖直插入时，被其进行反弹夹持，从而阻止其发生倾斜，同时在土壤墒情传感器插入固定完成后，扭转变形后的乳突结构ⅰ和乳突结构ⅱ能够将其限位锁死，有效阻止土壤墒情传感器向上冒出以及扭转偏移的问题，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种连栋大棚棚型测试系统及方法，包括智慧农业控制中心、室外环境采集点、温室自动控制系统、温室摄像监控系统、温室环境异常紧急短信报警系统和智慧农业大数据综合管理云平台；

3、其中，智慧农业控制中心包括控制中心和led显示屏，室外环境采集点包括3套室外环境气象指标测量点，用于监测温室大棚外温度、湿度、光照强度、co2浓度，采集数据通过无线通讯网发送到云平台，通过外接设备可登录云平台查看实时数据、历史曲线和报表并下载数据；

4、温室自动控制系统包括温度、湿度、光照强度、二氧化碳浓度集成传感器结构和土壤墒情传感器结构以及物联网温室控制系统和悬挂式led显示屏，物联网温室控制系统可对连栋大棚内的内外遮阳装置、顶开窗、风机、湿帘降温系统、环流风扇、灌溉系统装置进行自动控制，并且能对温室进行高温报警、低温报警、高湿报警、低湿报警，同时对温室的环境数据进行采集、记录并自动生成数据报表和曲线图，悬挂式led显示屏可对连栋大棚内的温度、湿度、光照强度、co2浓度、土壤温度、土壤湿度的各项指标进行实时展现；

5、温室摄像监控系统包括连栋大棚的四个角及棚区中间进出口处安装的一套360°全景球形摄像机主件及配件；

6、温室环境异常紧急短信报警系统，通过设置连栋大棚内的环境各项数值的最高限值和最低限值，为温室作业提供环境异常紧急短信报警；

7、智慧农业大数据综合管理云平台，定期传输和存储连栋大棚内测试环境、作物生长、虫情测报的数据与图片，形成园区各个温室的环境数据、变化曲线、实时图像和影像、设备状态、各个温室栽培的蔬菜、栽培面积的实时趋势统计历史图表，并且存储在云平台，对温室大棚环境异常作出反应与操作控制，工作人员可随时调用各项数据用于农业生产示范与科研分析，同时显示各个测试温室大棚内的温度、湿度、土壤温度、土壤湿度、co2浓度以及光照强度的信息长期趋势变化规律；

8、所述土壤墒情传感器结构包括固定框架，所述固定框架的顶端等距均分固定有多个支撑杆，多个所述支撑杆的顶端共同固定安装有固定套，所述固定套的内部固定套装有软质橡胶圈，所述软质橡胶圈的内壁依次形成有多个弧形面，多个所述弧形面的凸面均指向所述软质橡胶圈的圆心位置，多个所述弧形面之间的夹角大于90°，所述固定框架和固定套的整体从上至下依次呈锥形结构，且多个所述支撑杆整体呈倾斜状分布；

9、所述固定框架的内壁两端呈对称状分布设置有一对固定圆柱，一对所述固定圆柱的端部共同固定有固定圆环，所述固定框架、固定套、软质橡胶圈以及固定圆环的圆心均呈共心分布，所述固定圆环的内壁面等距安装有多个弹性支架，多个所述弹性支架的表面均镶嵌安装有固定筋，所述弹性支架的端部从上至下依次形成有乳突结构ⅰ、乳突结构ⅱ和内凹面，所述固定框架的底端水平高度位于固定圆环的底端水平高度之下；

10、所述弹性支架整体呈片状结构，且所述弹性支架的尾端高度值与固定圆环的高度保持一致，所述固定筋的整体分为上下两部分的波浪状折线结构，且呈对称状分布，并在波浪状折线结构的整体多个拐角处形成垂直夹角，所述波浪状折线结构从外至内的长度依次等比例递减，且拐角处的分布密集程度从外之内依次增加，所述乳突结构ⅰ从远离乳突结构ⅱ的一侧至另一侧的表面曲率逐渐递增，并在与乳突结构ⅱ的连接处位置曲率达到最大值，所述乳突结构ⅱ远离乳突结构ⅰ的一侧至另一侧的表面曲率逐渐递减，并在与乳突结构ⅰ的连接处位置曲率达到最小值，并且乳突结构ⅰ与乳突结构ⅱ的连接处逐渐形成v字形态的内凹槽结构，所述乳突结构ⅱ与内凹面之间采用无缝连接，所述内凹面的内凹处中部位置指向乳突结构ⅰ的一侧方向。

11、在一个优选地实施方式中，所述弹性支架的前端与固定套之间在竖向空间内设置有重合范围，所述弧形面整体为高弹性橡胶材料，所述弹性支架、乳突结构ⅰ和乳突结构ⅱ的整体结构均为高弹性pp聚合物材料。

12、在一个优选地实施方式中，连栋大棚内的采集点布置方法如下：包括以下步骤，

13、s1、在不同棚型中采用“s”型取点法，预设测定点，并在棚外设置3个环境条件采样点，初步预设定为：a十五连栋薄膜温室采用15个测试点；b1六连栋薄膜温室采用4个测试点；b2三连栋廊道型薄膜温室采用3个测试点；b3四连栋薄膜温室采用4个测试点；c1四连栋双拱薄膜温室采用4个测试点；c2三连栋锯齿形薄膜温室采用3个测试点；c3四连栋屋面全开型薄膜温室采用4个测试点，共计33个测试点；

14、s2、同时呈“s”型布设的测定点满足以下规律：从棚室的一侧至另一侧依次采取棚顶、棚中间层和地下10cm的三个立体空间内进行依次布设；

15、s3、在棚型内采用“s”型布点法，分为三个不同高度，具体要求如下：地下10cm层：需要采集土壤温度、土壤湿度和土壤大量元素氮、磷、钾的养分含量；棚中间层、棚顶：需要采集空气温度、空气湿度、co2浓度、光照强度指标；棚外另外设的3个环境采样点，需要采集空气温度、空气湿度、co2浓度、光照强度。

16、在一个优选地实施方式中，将所有连栋大棚的大气温度、大气湿度、光照强度、二氧化碳、土壤温度、土壤湿度数据统一采集，集中显示、长周期记录与分析，为工作人员第一时间提供各个温室的生长状况参数，并计划给出各棚内及棚外每日最高、最低温度及最高、最低光照强度用于试验数据采集，同时将所有连栋大棚的土壤养分变化指标：氮、磷、钾养分的含量统一采集，长期记录，以便工作人员了解土壤养分状况及试验需要，同时在连栋大棚内及设施蔬菜基地四周安装视频监控，用于观察和采集作物长势及防盗安全。

17、在一个优选地实施方式中，通过设置温室大棚内环境各项数值的最高和最低阀值，为温室作业提供环境异常紧急短信报警系统。

18、在一个优选地实施方式中，四参数集成传感器，包含空气温度、空气湿度、光照强度、二氧化碳浓度数据；土壤墒情传感器结构，包含土壤温度、土壤湿度；土壤养分传感器结构，包含土壤氮、磷、钾含量。

19、本发明的技术效果和优点：

20、本发明通过设置智慧农业控制中心、室外环境采集点、温室自动控制系统、温室摄像监控系统、温室环境异常紧急短信报警系统和智慧农业大数据综合管理云平台等控制系统，通过对不同棚型进行对比试验，探究不同棚型对作物产量与品质、土壤性质、夏季通风降温效果、冬季增温保温效果等方面的影响，筛选出最适宜当地种植的气候、土壤状况的冬季保温、夏季遮阴、通风降湿的优势棚型，为蔬菜产业高质量发展提供科技支撑，减小自然灾害对大棚的影响，最大化利用设备智能监测，提升蔬菜种植产业整体的自动化程度；

21、通过设置弹性支架、乳突结构ⅰ和乳突结构ⅱ以及固定套，以保证土壤墒情传感器在竖直插入时，被其进行反弹夹持，从而阻止其发生倾斜，同时在土壤墒情传感器插入固定完成后，扭转变形后的乳突结构ⅰ和乳突结构ⅱ能够将其限位锁死，有效阻止土壤墒情传感器向上冒出以及扭转偏移的问题，进一步的提升其对土壤墒情传感器的固定效果，从而保证土壤墒情传感器的固定精度，确保其对数据采样的精准程度。