技术领域
[0001] 本
发明属于现代高效农业设备技术领域，具体涉及一种全自动化的智能大棚除雪装置及其使用方法。
背景技术
[0002] 大棚种植业提高了人们的生活
水平，为人们带来极大的便利,得到了迅速的推广和应用。大棚
覆盖的材料为塑料
薄膜，它
质量轻，透光保温性能好，价格低廉。使用轻便的骨架材料，容易建造，建筑投资较少，经济效益较高,并能抵抗
自然灾害，防寒保温，可以使
农作物达到早熟、晚熟、增产稳产的目的，深受生产者的欢迎。
[0003] 我国在冬季属于多雪国家，部分地区降雪量大并且降雪时间长，降雪时大棚上容易堆积积雪，若不能及时的将积雪去除，积雪很容易损毁大棚甚至压垮大棚,影响棚内的
温度和湿度，破坏棚内作物，对大棚种植行业造成了不小的冲击，大棚种植农户经济损失严重。目前的大棚除雪只是事后补救，并不能够避免大量的经济损失。目前积雪的清理工作主要是通过人工清理，人工清理积雪效率低、费时费
力且清扫不彻底，智能化的大棚除雪设备非常欠缺，除雪耗费人力物力，为了避免积雪损毁大棚所带来的严重经济损失，急需一款功能齐全并且兼备智能化和自动化的大棚除雪设备。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于提供一种全自动化的智能大棚除雪装置及其使用方法，解决大棚在降雪天气中的除雪和保温问题。
[0005] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种全自动化的智能大棚除雪装置，包括大棚主体，所述大棚主体的表面设有保护
支架，保护支架上设有保暖层，保暖层上分布有多个积雪压力
传感器，大棚主体的表面在顶部设有第一滑轨，在底部设有第二滑轨，第一滑轨和第二滑轨之间连接有移动支架，移动支架的两端分别通过滑
块组件滑动连接于第一滑轨和第二滑轨上，移动支架上固定有除雪装置，第一滑轨的两端分别设有降雪传感器和
风向感受装置，保暖层、积雪
压力传感器、滑块组件、除雪装置、降雪传感器和风向感受装置均与
控制器连接。
[0006] 具体地，所述大棚主体的顶部包括上部的平面部分和下部的曲面部分，除雪装置包括毛刷和鼓风机，毛刷位于大棚主体顶部的平面部分，毛刷与移动支架平行设置，毛刷的顶部通过小
电机固定于移动支架上，底部通过调距
舵机固定于移动支架上；鼓风机位于大棚主体顶部的曲面部分，鼓风机固定于移动支架上。
[0007] 进一步的，所述毛刷与大棚主体表面的夹
角为0-10°。
[0008] 具体地，所述滑块组件包括小滑块、小
齿轮、齿轮架、减速电机，减速电机的
输出轴与
小齿轮传动连接，小齿轮与第一滑轨平行，小齿轮两端均通过齿轮架与小滑块连接，小滑块通过
轴承套设于第一滑轨上且小滑块与移动支架通过
螺栓连接固定。
[0009] 具体地，所述第一滑轨和第二滑轨的两端均通过轨道底座固定于保护支架上。
[0010] 具体地，所述降雪传感器包括雨滴传感器和加热装置，加热装置固定于雨滴传感器的背部，雨滴传感器的底部安装有轴向转向舵机和纵向转向舵机，轴向转向舵机和纵向转向舵机能够带动降雪传感器轴向和径向转动。
[0011] 具体地，所述风向感受装置包括风向传感舵机和与风向传感舵机连接的电位器，电位器上安装有
风向标。
[0012] 具体地，所述保暖层固定于连接轴上，连接轴位于大棚主体顶部，连接轴的两端均连接有电机。
[0013] 具体地，所述控制器为arduino控制器，积雪压力传感器为FSR402压力传感器。
[0014] 一种自动化的智能大棚除雪装置的工作方法，步骤如下：降雪传感器感受到降雪后，将数据传输给控制器，电机转动保暖层展开，积雪压力传感器实时
感知降雪过程中保暖层所受到的压力，并将压力传输给控制器,如果压力达到设定数值，则启动除雪装置，毛刷、鼓风机开始工作，移动支架带动除雪装置进行规律性移动，清理大棚上的积雪，在此过程中，风向感受装置实时检测风的方向，实时调整降雪
感受器的角度。
[0015] 本发明具有以下有益效果：本发明的智能大棚除雪装置保护支架固定在
支撑部分上，大大增加了大棚的承载能力；保暖层在保护支架上方，具有防雪和保暖的作用，降雪传感器可以感应降雪从而自动展开保温层，避免了因为保温层展开不及时导致的大棚内部温度过低，并将积雪与大棚分开，积雪不与大棚
接触，避免了因积雪导致的大棚透光薄膜损坏、保温层的结
冰以及大棚
钢架使用寿命的缩短；；除雪装置通过规律性移动实现除雪；积雪压力传感器在大棚上压力到达
指定数值时，启动除雪装置，保证积雪不会压垮大棚。
[0016] 本发明可以有效地对大棚进行保温、防雪和除雪，极大地避免了由于积雪而导致的大棚作物减产和大棚外架损坏所造成的严重的经济损失，同时减少了传统大棚除雪带来的人力物力成本，解决了我国冬季大面积的大棚种植产业的除雪与保温问题，保障了大棚种植产业在冬季的正常种植，有利于种植户对大棚进行管理，有利于增加大棚种植农户的经济收入并促进我国大棚种植业的蓬勃发展。
附图说明
[0017] 图1为本发明智能大棚除雪装置的整体结构示意图。
[0018] 图2为本发明除雪装置的结构示意图。
[0019] 图3为本发明滑块组件的结构示意图。
[0020] 图4为本发明降雪传感器的结构示意图。
[0021] 图5为本发明风向感受装置的结构示意图。
[0022] 图6为本发明鼓风机的结构示意图。
[0023] 图7为本发明连接轴的结构示意图。
[0024] 图8为本发明电机的结构示意图。
[0025] 图中，1、大棚主体，2、支撑部分，3、保护支架，4、第一滑轨，5、轨道底座，6、滑块组件，7、除雪装置，8、小滑块，9、小齿轮，10、齿轮架，11、减速电机，12、小电机，13、移动支架，14、鼓风机，15、调距舵机，16、毛刷，17、保暖层，18、风向感受装置，19、积雪压力传感器，20、第二滑轨，21、降雪传感器，22、雨滴传感器，23、加热装置，24、轴向转向舵机，25、轴承，26、径向转向舵机，27、风向传感舵机，28、电位器，29、连接轴，30、电机。
具体实施方式
[0026] 以下是本发明的具体
实施例，对本发明的技术方案做进一步描述，但是本发明的保护范围并不限于这些实施例。凡是不背离本发明构思的改变或等同替代均包括在本发明的保护范围之内。
[0027] 如图1所示，一种全自动化的智能大棚除雪装置，包括大棚主体1，大棚主体1除前侧以外的三面设有支撑部分2，大棚主体1的上表面设有保护支架3，保护支架3固定于支撑部分2上，保护支架3经过严格的受力分析设计，能够承受较重的积雪。保护支架3上设有保暖层17，保暖层17固定于图7所示的连接轴29上，连接轴29位于大棚主体1顶部，连接轴29的两端均连接有图8所示的电机30。保护支架3将保暖层17和大棚表面分开，有效降低了大棚的负载，延长了大棚钢架的使用寿命。保暖层兼有防雪和保暖的双重作用，保暖层17上分布有多个积雪压力传感器19，并可根据需要外加其他传感器，如温度传感器HC35、光照传感器、降雪传感器等，对保温部分进行有效地控制。积雪压力传感器19在积雪到达程序的设定重量时，会自动启动除雪程序除去积雪，防止降雪时间过长导致的积雪重量过大，损坏保护支架3。
[0028] 大棚主体1的表面在顶部设有第一滑轨4，在底部设有第二滑轨20，第一滑轨4和第二滑轨20的两端均通过轨道底座5固定于保护支架3上。第一滑轨4和第二滑轨20之间连接有移动支架13，移动支架13的两端分别通过滑块组件6滑动连接于第一滑轨4和第二滑轨20上，移动支架13上固定有除雪装置7，第一滑轨4的两端分别设有降雪传感器21和风向感受装置18，保暖层17、电机30、积雪压力传感器19、滑块组件6、除雪装置7、降雪传感器21和风向感受装置18均与控制器连接。控制器可以为arduino控制器，积雪压力传感器19为FSR402压力传感器。
[0029] 通过Arduino等有线控制和无线控制对智能大棚除雪设备进行合理的控制。并且根据需要可以采用手机蓝牙控制，使得智能化和自动化程度高，减轻了人力负担。
[0030] 除雪装置7包括毛刷16和鼓风机14，如图1、2所示，大棚主体1的顶部包括上部的平面部分和下部的曲面部分，平面除雪部分采用毛刷的形式，将积雪从棚顶刷落，并且除雪毛刷与移动支架之间有0-10°的夹角，使得积雪可以从棚顶自动滑落。毛刷16位于大棚主体1顶部的平面部分，毛刷16与移动支架13平行设置，毛刷16的顶部通过小电机12固定于移动支架13上，底部通过调距舵机15固定于移动支架13上。可以通过调距舵机15的转动调节毛刷与大棚棚顶的距离，使之保持在最合适的除雪距离。鼓风机14位于大棚主体1顶部的曲面部分，鼓风机14固定于移动支架13上。鼓风机14的结构如图6所示。曲面部分采用
风力除雪，将棚顶曲面部分的积雪吹离棚顶。除雪部分上还可以设置抽气设备，将清除的积雪从棚顶抽离棚顶，防止二次积累。
[0031] 如图3所示，滑块组件6包括小滑块8、小齿轮9、齿轮架10、减速电机11，减速电机11的输出轴与小齿轮9传动连接，小齿轮9与第一滑轨4平行，小齿轮9两端均通过齿轮架10与小滑块8连接，小滑块8通过轴承套设于第一滑轨4上且小滑块8与移动支架13通过螺栓连接固定。
[0032] 如图4所示，降雪传感器21包括雨滴传感器22和加热装置23，加热装置23固定于雨滴传感器22的背部，雨滴传感器22的底部安装有轴向转向舵机24和纵向转向舵机26，轴向转向舵机24和纵向转向舵机26能够带动降雪传感器21轴向和径向转动。降雪传感器感受降雪，感受到降雪后，加热装置维持的温度在20℃左右，积雪降落到雨雪变送器上经过加热装置融
化成水，雨雪变送器受到水后，将数据传输给控制器，由控制器进行判断是否进行下一步启动保温层或者除雪装置。
[0033] 风向感受装置18用于调整降雪传感器的角度，从而更加有效地感受降雪，从而减少反应时间，提高工作效率。如图5所示，风向感受装置18包括风向传感舵机27和与风向传感舵机27连接的电位器28，电位器28上安装有风向标。感受到风向时，轴向转向舵机24和纵向转向舵机26将降雪传感器21的方向正对风向，使降雪传感器能够更好的感受降雪，从而做出准确的降雪判断。
[0034] 在降雪的过程中，如果降雪时间过长并且降雪量大，则有可能超出保护支架的负载力，积雪压力传感器可以实时感知降雪过程中保护支架所受到的压力，并将压力传输给控制器,如果压力达到设定数值，则启动除雪部分，清理大棚积雪，防止超出负载。在降雪过程中每出现一次超出设定值的情况都会有积雪压力传感器启动除雪设备，防止负载过大，损坏保护支架。积雪压力传感器为结合大棚棚顶有积雪时的受力分析得出的传感器分布，再结合合理严密的程序控制组成。
[0035] 一种自动化的智能大棚除雪装置的工作方法，步骤如下：降雪传感器21感受到降雪后，将数据传输给控制器，电机30转动保暖层17展开，积雪压力传感器19实时感知降雪过程中保暖层20所受到的压力，并将压力传输给控制器，如果压力达到设定数值，则启动除雪装置7，毛刷16、鼓风机14开始工作，移动支架13带动除雪装置7进行规律性移动，清理大棚上的积雪，在此过程中，风向感受装置18实时检测风的方向，反馈给控制器，控制器通过控制轴向转向舵机24和纵向转向舵机26实时调整降雪感受器21的角度，使其朝向降雪方向。
[0036] 本发明不局限于上述实施方式，任何人应得知在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。
[0037] 本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。
