双侧温室自动铺卷帘幕装置的研究

李延国 李建军 任慧 赵红星 黄雷 杨眉 孙雪娇 欧志鹏 何禹 张航

摘  要：双侧温室自动铺卷帘幕装置包括温室、固定杆、帘幕、铺卷杆、移动轨道、减速电机、支撑杆、连接杆、铰链销、挡片、L型支架、底座、自动控制中心;该装置为对称结构，具有2个帘幕、铺卷杆、减速电机、支撑杆、连接杆和L型支架;帘幕一端与铺卷杆相连，另一端被固定杆固定在温室棚顶;铺卷杆一端沿着轨道运动，另一端与减速电机驱动轴连接;支撑杆顶端与减速电机外壳连接，底端与连接杆构成滑动伸缩结构;连接杆底端开有销孔，与铰链销外径形成滑动配合;整个装置固定在底座上，铰链销垂直穿过L型支架、连接杆和挡片。本实用新型能实现上下往复运动，将温室帘幕收卷起来或铺放在温室棚顶表面，保持温室内植物的正常生长环境。

关键词：双侧温室;铺卷;帘幕;生长环境

中图分类号：S-3                                  文献标识码：A                                          DOI：10.11974/nyyjs.20181032022

1     研究的背景

温室是设施农业的核心部分，是采用工程技术手段，营造相对可控的植物生长环境，进行高效生产的一种现代农业方式。与露天植物种植相比，设施温室不仅能在冬季有效的利用自然光，生产出反季节的蔬菜、花卉等;同时还能减少病虫害、降低农药残留，培育出安全和优质的农产品，满足消费者的生活需求。因此，为了提高溫室的利用效率，创造和改善相应的温室配套设施成为了其实现的关键点。

温度和光照是影响植物生长发育的重要环境因素，温室内部环境易受外界温度和光照的影响。在温室的棚顶和侧壁铺设帘幕设施，有助于维护温室内部环境的稳定，为植物生长提供最佳的生长环境，提高温室的利用效率。当外界光照强、温度高，致使温室内部温度高于植物生长的最佳温度时，可以在温室外部铺设遮阳帘幕，有助于降低温室内部温度，避免强光灼伤植物，尤其在夏季的中午最为明显。当外界温度过低时，直接导致温室内部温度低于植物生长的适宜温度，可以在温室外部铺设保温帘幕，来维持温室的内部温度，在冬季最为常用。除此之外，帘幕有助于抵挡外界风沙、雨雪等恶劣的环境气候对温室性能结构的侵蚀，提高温室的使用寿命。

帘幕是温室外部设施的重要组成部分，能抵御温室外部环境的大幅度变化，保护温室结构性能的稳定，调控温室内部环境，维护植物正常生长。与单侧日光温室相比，双侧温室具有采光量大，采光时间长等优点，但相应的抵御外界环境变化的能力较弱，铺设遮阳网、保温被等帘幕的难度远高于单侧日光温室。目前，紧贴双侧温室表面铺卷遮阳网难度大，多是在温室棚顶搭设遮阳棚，这种做法易受太阳入射角影响，效果欠佳;保温被铺卷的机械化程度较低，多数双侧温室仍存在人工铺卷，浪费人力物力，而且具有一定的危险性。因此，需要研究开发一种合理、简便的双侧温室自动铺卷帘幕装置。

2     技术要点

双侧温室自动铺卷帘幕装置可用于双侧温室外部遮阳网、保温被等帘幕的铺放或收卷，可上下往复的将帘幕铺放到温室棚顶和侧壁，能够抵挡外界环境的大幅度变化，维持植物的正常生长环境，延长温室的使用寿命，同时解决了温室外侧帘幕收卷不便及机械化程度低等问题，还节省人力物力，提高了温室的利用效率。

该装置能同时实现温室两侧帘幕上下往复运动，将温室帘幕收卷起来或铺放在温室棚顶表面，保证温室内植物的正常生长环境的稳定而不受外界环境变化的影响。

3     自动铺卷帘幕装置构成及附图说明

3.1    显示的是自动铺卷帘幕装置工作状态下的整体透视结构示意图

如图1所示。

3.2 显示的是自动铺卷帘幕装置工作状态下的正视图

如图2所示。

1.双侧温室;2.固定杆;3.帘幕;4.铺卷杆，5.移动轨道;6.减速电机;7.支撑杆;8.连接杆;9.铰链销;10.挡片;11.L型支架;12.底座;13.自动控制中心

4     自动铺卷帘幕装置工作原理

结合图1和图2说明如下：双侧温室自动铺卷帘幕装置包括双侧温室1、固定杆2、帘幕3、铺卷杆4、移动轨道5、减速电机6、支撑杆7、连接杆8、铰链销9、挡片10、L型支架11、底座12、自动控制中心13;所述的装置为对称结构，符合双侧温室1的结构形式，具有两个帘幕3、铺卷杆4、减速电机6、支撑杆7、连接杆8和L型支架11;所述的减速电机6外壳与支撑杆7刚性连接，减速电机6的驱动轴与铺卷杆4刚性连接;铺卷杆4带动帘幕3，沿着移动轨道5进行铺放或收卷。连接杆8与支撑杆7的底端构成可滑动的伸缩结构，连接杆8底端的销孔内径与铰链销9外径进行滑动配合;铰链销9垂直穿过L型支架11、连接杆8和挡片10。

帘幕3完全展开后呈长方形，长度和宽度要比双侧温室1侧壁边长略长，一端被固定杆2固定，另一端与铺卷杆4相连。选用的铺设帘幕3为柔性材料，耐磨性好，且长时间暴露在恶劣气候条件下，不易损坏和侵蚀。柔性材料可选用塑料材料、机织织物及复合材料等，比如夏季可采用性能好的遮阳塑料材料，冬季可选用具有一定厚度的保温复合材料。

固定杆2位于双侧温室1棚顶，纵向轴线与双侧温室1棚顶的脊线重合，为刚性或半刚性的长方形构件，可以通过螺栓、铆钉等方式把帘幕3固定在双侧温室1棚顶。其作用是将帘幕3的一端固定在双侧温室1棚顶，便于帘幕3的铺放或收卷，材料可选用带有防护涂层的金属材料、塑料或其他复合材料，便于拆卸安装。

铺卷杆4为刚性的实心或空心的圆柱形构件，要比双侧温室1的长度略长。要求构件的材料坚固，具有很强的承重能力，且不宜变形，能够承受帘幕3铺放或收卷的所有重力，可选用带有防护涂层的金属材料或其他复合材料。

移动轨道5处于双侧温室1长方向的一端，与减速电机6所在端相对。移动轨道5是铺卷杆4铺放或收卷帘幕3的移动轨道，为铺卷杆4转动时的着力点，材料可以选用带有涂料的矩形金属板，完成一定的弧度，经螺栓或焊接等方式形成移动轨道5并通过支架安装在双侧温室1上。

减速电机6为一端封闭的壳体结构，驱动轴输出端与铺卷杆4同轴刚性连接，比如螺栓连接、焊接等方式实现。当减速电机6收到程序控制命令时，驱动轴沿顺时针或者逆时针转动，带动铺卷杆4转动，完成帘幕3的铺放或收卷。

支撑杆7为刚性的空心圆柱形构件，具有很强机械强度且不易变形，长度要比温室的高度要长。其顶端与减速电机6的壳体刚性连接，如采用焊接、螺栓或螺钉连接等，底端与连接杆8形成可滑动的伸缩配合。

连接杆8为刚性的实心圆柱形构件，底端部分开有圆柱形销孔，垂直于支撑杆7的纵向轴线。连接杆8与支撑杆7底端形成可伸缩的滑动结构，有利于帘幕3更好的铺放或收卷。连接杆8底端的销孔内径与铰链销9外径相连，形成滑动配合。

铰链销9垂直穿過L型支架11、连接杆8和挡片10，其位于双侧温室1一端正中间或者相对的双侧温室1另一端，轴线与双侧温室1长方向的轴线一致。铰链销9的外径与支撑杆7的销孔形成滑动配合连接，材料必须坚固，能够承受较大的压力而不会变形和弯曲。

挡片10一端固定在铰链销9上，另一端固定在底座12上，位于两个连接杆8之间，作用是防止连接杆8移动时产生相互摩擦而影响装置的运行。

L型支架11，为坚固不易变形的金属材料，具有很强的承重能力。

底座12为承重构件，主要是起到固定作用，使帘幕3铺放或收卷时能平稳进行，有效防止运行时发生倾斜或剧烈震动。

自动控制中心13内部含有控制模块、定时模块、传感器、电路等。自动控制中心13控制模块能向减速电机6发出信号“铺放或收卷”的程序控制命令，并且使减速电机6做出相应的响应，对帘幕3进行铺放或收卷。如果帘幕3已经铺放到极限位置时，则停止铺放信号命令;同理，当收卷到极限位置时，则停止收卷信号命令。定时模块不仅可以通过定时控制减速电机6的转动圈数，进行帘幕3的铺放或收卷，也可以制定1d中铺卷杆4的启动时间，比如处于冬季的温室，白天接受阳光时帘幕3自动卷起，夜晚帘幕3自动铺放在温室棚顶表面，起到保温作用。

5     自动铺卷帘幕装置特点

该装置为对称结构，具有2个帘幕、2个铺卷杆、2个减速电机、2个支撑杆、2个连接杆和2个L型支架，能够同时对温室两侧进行铺放或收卷工作。

帘幕一端被固定杆固定在双侧温室棚顶，纵向轴线与屋顶的脊线重合，另1端与铺卷杆相连，减速电机外壳与支撑杆刚性连接，减速电机驱动轴与铺卷杆刚性连接，铰链销垂直穿过L型支架、连接杆和挡片，具有结构紧凑容易实现联动控制。

帘幕的铺放或收卷，均通过铺卷杆转动来实现，非常方便运行。

铺卷杆一端是沿着预设的移动轨道运行，具有很好的导向作用，使帘幕的铺放或收卷过程中运行稳定而不至震动。

支撑杆底端与连接杆构成可滑动的伸缩结构，保证了卷杆在棚顶很好的仿行。

自动控制中心的控制模块能向减速电机发出信号“铺放或收卷”的程序控制命令，定时模块能控制减速电机起止时间，保证了整个控制系统的正常运行。

6     结论

由于该装置采用的对称结构，符合双侧温室的结构形式，能方便、省力的将温室帘幕收卷起来或铺放在温室棚顶表面，具有快捷性、上下往复性、整体铺放或收卷一致性好等特点。该装置的帘幕可以根据季节气候要求进行更换，如夏季可以铺设遮阳网，冬季可以铺设保温被等来给温室保温以保持温室内植物的正常生长，提高植物产量。同时，在维护温室结构，延长温室寿命，更换温室覆盖透光材料等方面具有很大的作用。