一、系统组成及原理

采光通风全自动调控系统设备包括温湿度传感设备、氨气浓度测量设备、雨量传感设备、手自动控制箱、遥控器、力矩电机、电动推杆、直线导轨、轴承座、阳光板、固定台架等组成。具体由传感设备采集牛舍信息，据此形成运行判据，驱动阳光板开启和闭合。

设备选型要求工作性能稳定，防腐蚀，防锈，防雨水侵蚀，防高温等。根据环境条件要求，可以制定环境控制判据和生产作业流程，其大致流程是监测光照、温湿度和空气质量，自动判断处理，当超过预定阈值时，开启透光天窗，进行通风换气，直到环境质量达到要求，当遇到下雨时自动或手动关闭天窗。

二、设备选型及参数

1.光照度传感器

照度传感器变送器采用灵敏度较高硅蓝光伏探测器作为传感器。用户可根据不同测量场所配置不同的量程，具有测量范围宽，线性度好，防水性好，安装方便，适于远距离传输等特点。可广泛用于农业大棚、城市照明等场所。

技术参数

 测量范围：0-200000Lux

 波长范围：380 nm-730 nm

 准 确 度：±5%

 供电方式：□ DC 12V

             □ DC 24V

             □ 其他

 输出形式：□ 电流：4～20mA

 □ 电压：0～5V

 □ RS485

 仪器线长：□ 标配：2.5 米

 负载电阻:  电压型：RL≥1K

 电 流 型： RL≤300Ω

 工作温度： -20℃～70℃

 相对湿度： 0～80%RH

2.空气温湿度传感器

气温湿度传感器采用瑞士进口薄膜湿敏电容作为感应部件，具有测量精度高、稳定性好等特点。信号变送器采用先进的电路集成模块，可根据用户的不同需求将湿度转换为相应的电压或电流信号。仪器体积小巧，安装方便且便携，性能可靠；可广泛应用于气象观测、环境控制、农业、工厂等诸多领域。

技术参数

 空气温度传感器：

 测量范围： □-50～100℃□ -20～50℃

 准 确 度： □±0.5℃ □±0.3℃

 供电方式： □ DC 12V  □ DC 24V

 输出形式： □ 电流：4～20mA

              □ 电压：0～5V  □ RS485

 负载电阻:  电压型：RL≥1K电流型：

RL≤300Ω

 工作温度： -50℃～80℃

 相对湿度： 0～100%

 产品功耗： 0.5 mW

 空气湿度传感器：

 测量范围： 0～100%RH

 准 确 度： ±5%RH

 供电方式： □ DC 12V  DC 24V

 输出形式： □ 电流：4～20mA  □电压：0～5V  □ RS485

 负载能力：电流型输出阻抗≤250Ω  电压型输出阻抗≥1KΩ

 工作环境：温度-40℃～50℃

 湿度≤100%RH

 产品功耗：6 mW  (电压型)

3.风速传感器

风速传感器（变送器）采用传统三风杯风速传感器结构，风杯选用碳纤维材料，强度高，启动好；杯体内置信号处理单元能根据用户需求输出相应风速信号，可广泛用于气象、海洋、环境、机场、港口、实验室、工农业及交通等领域。

技术参数

 测量范围：□ 0～30m/s

              □ 0～70m/s

 准 确 度：±(0.3+0.03V)m/s（V:风速）

 分 辨 率：0.1m/s

 启动风速：≤0.5m/s

 供电方式：□ DC 5V

             □ DC 12V

             □ DC 24V

 输出形式：□ 脉冲：脉冲信号

□ 电流：4～20mA

              □ 电压：0～5V

 □ 电压：0～2.5V

 □ RS232

 □ RS485

 □ TTL 电平：（□频率  □脉宽）

 仪器线长：□ 标配：2.5 米

 负载能力：电流型输出阻抗≤600Ω

             电压型输出阻抗≥1KΩ

 工作环境：温度-40℃～50℃

             湿度≤100%RH

 防护等级：IP45

 线缆等级：额定电压：300V 温度等级：80℃

4.氨气传感器

智能型氨气传感器模块是深圳伟联安科技新一代气体检测模块，传感器模组将各种不同检测原理的传感器输出信号通过高精度放大电路无噪声处理，温度补偿，高纯度气体标定等环节，将气体浓度信号转换成标准数字模拟信号。用户不用理会复杂繁琐的气体检测原理、检测种类、标定困难等问题，即可直接使用气体传感器，读取准确气体浓度信息。

主要参数

l 检测对象：氨气 NH3

l 检测原理：电化学

l 量程：0~100、500、1000ppm

l 响应时间：≤30S（T90）

l 精度：±3%

l 工作电压：5V±1%

l 输出：TTL、R485、I2C、0~5V、0.4~2V

产品特点

l 采用高精度运算电路，保证测量准确性

l 支持电化学、催化燃烧、红外、热导等

l 测量原理，可对应上百种气体检测

l 带温度补偿，出厂已精确标定，直接使用，无需标定

l 本安电路设计，即插即用

l 体积小、外围电路简单、输出信号多样化

l 超强一致性

5.雨量传感器

 

HYYL-600 雨量传感器(变送器)适用于气象台（站）、水文站、农林、国防

 

等有关部门，用来遥测液体降水量、降水强度、降水起止时间。本仪器严格按照 SL61-2003 水文自动测报系统规范、GB11831-89 水文测报装置遥测雨量计、

 

GB11832-89 翻斗式雨量计国家标准要求组织生产、装配、检定。可用于以防洪、供水调度、电站水库水情管理等为目的水文自动测报系统、自动野外测报站。

 

技术参数

 承水口径：Ф200 ± 0.6mm

 测量范围：≤4mm/min（降水强度）

 分 辨 率：0.2mm（6.28ml）

 准 确 度： ±4%（室内静态测试，雨强为2mm/min）

 供电方式：□ DC 5V

  □ DC 12V

  □ DC 24V

  □ 其他

 输出形式：□ 开关信号：干簧管通断

  □ 电压 0~2.5V

  □ 电压 0~5V

  □ 电压 1~5V

  □ 电流 4~20mA

  □ 其他

 仪器线长：□ 标配：5 米

  其 他：

  工作温度：0～50℃

  贮存温度：-10℃～50℃

6.力矩电机

力矩电机是一种具有软机械特性和宽调速范围的特种电机，具有低转速、大扭矩、过载能力强、响应快、特性线性度好、力矩波动小等特点。力矩电动机的轴不是以恒功率输出动力而是以恒力矩输出动力。驱动扭矩及电机功率：P=200W 力矩：T≥3N.M

7.电动推杆（丝杠）

采用定做加工的电动推杆，在力矩电机的转动下带动丝杠转动，螺纹副固定在天窗台架上，从而驱动台架前进或后退运动。主要由丝杠、螺纹副、轴承座等组成。选用强度/高耐磨材料选择，高精度的零部件加工，先进的壳体设计理念，造就高承载能力，抗冲击，低噪音，长寿命的优质产品，能够在恶劣的工业环境下正常工作。选用滚珠丝杠电动推杆（工作制100%），电动推杆的驱动可以选配单相交流电机220V。

根据丝杠在机械上所起的作用、对精度的要求以及它随载荷的大小，丝杠精度为7～9级，滚珠丝杠为D～H级，淬硬丝杠（硬丝杠）硬度在35HRC以下；

导轨型号及估算导轨长度

导轨的运动条件为常温，平稳，无冲击和震动

为何选用滚动直线导轨副：

1）滚动直线导轨副动静摩擦力之差很小，摩擦阻力小，随动性极好。有利于提高数控系统的响应速度和灵敏度。驱动功率小，只相当普通机械的十分之一。

2）承载能力大，刚度高。

3）能实现高速直线运动，起瞬时速度比滑动导轨提高10倍。

4）采用滚动直线导轨副可简化设计，制造和装配工作，保证质量，缩短时间，降低成本。

8.直线导轨

直线导轨在每隔1.1米的横梁上安装布置，用于阳光板台架在横梁上左右滑动，可以大幅降低摩擦系数。直线导轨是一种滚动导引，是由钢珠在滑块跟导轨之间无限滚动循环， 从而使负载平台沿着导轨轻易的高精度线性运动，并将摩擦系数降至平常传统滑动导引的五十分之一，能轻易地达到很高的定位精度。滑块跟导轨间末制单元设计，使线形导轨同时承受上下左右等各方向的负荷，专利的回流系统及精简化的结构设计让赛尔的线性导轨有更平顺且低噪音的运动。 

型号：TRH20FE 种类：滑动导轨

滑行轨迹：直线导轨 滑轨宽度：20mm 滑块个数：0-8

额定动载荷：2553 材质：轴承钢 额定静载荷：5058

精度等级：N 固定螺栓尺寸：M6X10（mm） 允许静力矩：5058（kn·m）

9.天窗组件

天窗由采光板，保温棉和固定台架组成，由驱动电机带动丝杠开启关闭天窗。

9.1采光板

采光瓦特性
1.在摄氏-40℃— 120℃温度范围内保持性能稳定，无高温软化，高寒脆化现象；亦可设计成双层结构，保温效果更佳，尤为适用于北方严寒地区养殖场冬季生产。
2.抗碎，超强抗冲击能力，可阻挡风雪冰雹的冲击，避免造成钉孔胀裂漏水。
3.易清洗，清洁方便，无需特别护理。
4.采光光线呈散光状，光线柔和，透光率保持度高，可有效的阻隔绝大多数紫外线
5.在火灾发生时，迅速燃烧后将室内的浓烟排出，可以减少火灾人员伤亡，并且在燃烧过程中不产生熔滴，可有效的保护 现场人员的安全
6.具有耐腐蚀、耐酸碱，适合用于化工车间的屋面，如化肥厂、电镀厂

 

基本技术参数 Technical data of Multi-wall Sheets
序号	性能 Characteristics		单位 Unit	数值 Data
1	比重	Specific Gravity	g/cm3	1.2
2	冲击强度	Impact Strength	J/m	850
3	拉伸强度	Tensile Strength	N/ mm2	> 60
4	弯曲强度	Flexural Strength	N/ mm2	100
5	弹性模量	Modulus of Elasticity	MPa	2400
6	断裂伸长率	Elongation at Break	%	100
7	热膨胀系数	Coefficient of Thermal Expansion	mm/m℃	0.065
8	比热	cific Heat	kJ/kgK	1.17
9	传热导系数	Heat Conductivity	W/ m²℃	2.3 ~ 3.9
10	长期使用温度	Continuous Use Temperature	℃	-40 ~ +120
11	热变形温度	Heat Deflection Temperature	℃	140
12	防火性能	Fire Rating		GB8624-1997 B1
13	UV保护层	UV Protection layer	μm	50

9.2固定台架

采用镀锌型材定制焊接，主要用于内嵌波浪形阳光板，并固定安装直线导轨的滑动副和电动推杆的丝杠副。为长12米或者15米、宽1.5米的机械台架。

固定台架采用40*60*2镀锌方钢做龙骨支架，台架尺寸为1.5m*15m/12m在台架端部支架位置（波峰位置）增设一排自攻螺钉，自攻螺钉沿坡度方向每隔一个支架设置一个自攻螺丝。同时配密封胶盖垫和防水帽以保证防水质量。在底部装有支架并与丝杠支架连接，由驱动装置带动天窗开启关闭。 

10.遥控器

主要用于远距离操控天窗的开启和闭合，整体式控制天窗一起开启或关闭，定义为电动控制状态，即按下运行，松开停机，可以让天窗停在任意位置，保证可以根据天气或屋内实际情况控制天窗的开启的大小。 

也可拷贝和大多数芯片兼容的其它型号芯片。不同芯片厂家的芯片型号前缀会有不同，只要芯片型号数字部分相同即可。

10.1、清除遥控器里面已有码

同时按住上面第1个按钮和上排第2个键，确定LED等闪烁一下后熄灭不松手，2 S后LED灯开始闪烁，这表明码已经清除了。 

10.2、复制其它遥控器地址码

左手拿原始遥控，右手拿我们的自考遥控器，两只遥控尽量靠近。同时按下两只遥控的上锁键，3 S后LED灯会不停闪烁，这表明原始遥控器的上锁键的码已经被我们的自考遥控器学习进去了。

其他3个按键也是同样的操作。

10.3、恢复误操作码

当您不小心清除了自拷遥控器的码，您可以同时按下启动(铃铛)和静音(闪电)，3 S后LED灯会点亮，接着快速闪烁，这表明自拷遥控器的码被复原了。

11.驱动系统 

1驱动器必须为国产一线或者中外合资产品，驱动器的工作电压为220VDC；

 2. 驱动器内部需具备过载保护功能，防止因负载过大而损坏驱动器；

 3 驱动器必须具备手动解锁功能，在紧急断电情况下驱动器必须能手动解锁打开窗户； 

4 驱动器电机的驱动扭矩不小于3N.M；

5 驱动器IP防护等级不小于IP32； 

6 驱动器具备轻柔闭合功能，以免开启/关闭时力量过大造成型材变形而漏水； 

7 关闭时，驱动器推速自动由快到慢，平稳过渡； 

8 驱动器必须通过中国国家强制性CCC认证，提供CCC认证证书；

9 驱动器传动装置：具有高强度、防弯曲性能；

10 驱动器具备内置同步器，能1台或多台驱动器同步运行；

12.控制系统

定制的手自动控制箱具有手动控制功能、自动控制功能和遥控控制功能。

（1）手动控制功能

具备单个天窗的点动开启、关闭功能；

具备牛舍天窗整体的点动开启、关闭功能。

（2）自动控制功能

具备根据温湿度自动开启和闭合天窗的功能；

具备根据氨气浓度自动开启天窗的功能；

具备根据雨量自动关闭天窗的功能；

具备根据设置时间自动开启和关闭天窗的功能。

（3）遥控控制功能

具备通过无线遥控器整体打开或关闭某个牛舍天窗的功能。  

1、控制箱壳体要求金属材质，防护等级不小于IP54，输入电压为220V/50HZ；

2、控制箱工作温度为：-5℃至+75℃。控制箱输入电源具有保险管保护，变压器次级和驱动器供电电源也有相应保护； 

3、控制箱可任意设置天窗的开启；   

4、控制箱应具有打开/关闭电动开窗器遇过载时的步进功能，可通过软件轻松对控制箱进行各种功能的配置(如控制箱可设置定日定时开关窗功能，更准确，更省人工；如当迎风面的风压过大时，可选择开启背风面的窗户来进行排烟通风；刮风下雨时，可以通过风雨感应器发出的指令，在刮风下雨时自动关窗；设置风感应器的报警风速和延迟时间来确定是否需要关窗以及何时关窗；设置风停后再重新开窗的时间等)控制箱内置通风开关，方便调试和日常启动开窗器。

5、控制箱可连接雨，温度，氨气等传感器； 控制箱内部具有自我监控功能和状态显示功能；  

6、需提供控制箱总体的相关控制说明资料；

13．线缆规格

 

序号	项目	规格型号	备注
1	主线缆	YJV2*6+1
2	电机线	YJV2*1+1
3	传感器信号线	RVVP4*0.75

 

三、采光通风总体结构方案

奶牛养殖场牛舍自然通风天窗具有自然采光和自然通风功能。牛舍自然通风天窗自动开启装置选择平开式电动开窗器，平开式电动开窗器是集机械传动及微电子于一体的高技术产品，平开式开窗器是应用广泛的开窗执行设备之一。可实现窗户开启/关闭的自动化控制。电动平开式开窗器具有体积小、安装方便、控制简单等优点，并适用于工作环境恶劣的场合，开启和关闭力量大，从而取代人工的手动操作。平开式电动开窗器广泛适用于大型养殖场、体育场、候车（机）厅、商场、市场、仓库、机房等公共建筑的窗户的自动开启和关闭控制，以及各类场所自然排烟窗、进风口的自动开启和关闭控制，也可与消防系统联动。

平开式电动开窗器主要特征是其动力装置电机通过联轴器连接丝杠回转运动，丝杠螺母做直线运动并带动门窗平行滑动，来达到门窗的开启关闭，故名电动平开式开窗器，电动平开门窗是一种将电动机的旋转运动转变为丝杠螺母的直线往复运动的电力驱动装置。可用于各种简单的工艺流程中做为执行机械使用，以实现远距离控制、集中控制或自动控制。

电动丝杠行程在传动特殊行程可根据不同应用条件要求设计定做。电动丝杠可以根据不同的应用负荷而设计不同推力的电动推杆，平开式电动开窗器可以直接开启窗户，平开式开窗器直接开窗工作原理利用电动丝杠的直线往复运动，使得窗户开启和关闭，由此平开式电动开窗器可直接开启门窗。

3.1天窗驱动运行方案

驱动装置基于滚珠丝杠的原理进行设计，滚珠丝杠是机电一体化的系统中一种新型的螺旋传动机构，在其具有螺旋槽的丝杠与螺母之间装有中间传动原件——滚珠，滚珠丝杠机构虽然结构复杂，制造成本高，不能自锁，但其摩擦阻力矩小、传动效率高（92%-98%），精度高，系统刚度好，运动具有可逆性，使用寿命长，因此在机电一体化系统中得到大量广泛的应用。本次设计采用电机驱动丝杠进行回转运动，带动丝杠螺母做直线运动，通过螺栓铰接的方式把阳光板和丝杠螺母连接在一起，带动阳光板做直线运动。为防止阳光板长度过长，造成板子弯曲变形，每隔1.1米之间阳光板下面的楞条上都会有一个滑动导轨支撑阳光板滑行。控制系统采用多路控制，每一套阳光板对应一个控制开关，可以单个操作也可多组运行，在不用时可以关掉总电源开关。

四、设备防冻方案设计

1.原配件选型为力矩电机、电动推杆、直线导轨、轴承座、阳光板、固定台架等组成电控系统。电动天窗采光通风天窗即是由玻璃采光天窗配备电动开窗机构组合而成。由于电动开窗机构是使用电源作为动力来源，而非液压系统控制，以防止冬季温度太低冻住设备。

2.本设计更有力的提高了天窗的节能化、智能化、效能化。其特点光洁亮丽，电动平滑开启，开启幅度可随心所欲，最大有效开启面积可达90%。在阳光板四周装有密封橡胶装置，其结构设计防水防雨。采用密封持久、不吸尘、无异味的密封橡胶垫，加上型材自带内排水系统的双重保护，有效的将雨水和雪水阻挡在室外 。此天窗的扩展性能强，易于升级。适用范围广，可适用于阳光房顶、斜屋顶、大型公共场所的排烟通道。此天窗电源、控制一体，结构紧凑，可完全内置，安全方便，亦可单用，可靠灵活，更有瞬间制动功能，及时克服动力系统惯性，单体之间插接设计，易装、易取、易维修、易更换。

3.具有温度监测与防冻控制功能，系统可实时测量环境温度，当温度过低时，用户可手动开启防冻，系统也可自动开启防冻，每间隔一段时间启动设备运行，以保证设备在冬季正常运行。