本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)的溫室技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種溫室自然通風(fēng)的控制系統(tǒng)，還涉及溫室通風(fēng)的控制方法。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)化越來(lái)越普及，其中，在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中具有突飛猛進(jìn)的發(fā)展，在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中，使用溫室大棚進(jìn)行種植農(nóng)作物是有效提高土地利用率的重要手段。在目前的溫室種植中，為了使溫室降溫、排濕、調(diào)節(jié)補(bǔ)充二氧化碳、排除有害氣體等多種目的，往往需要人為進(jìn)行通風(fēng)。通風(fēng)的時(shí)間和通風(fēng)量大小以及時(shí)間長(zhǎng)短要因季節(jié)、天氣和棚內(nèi)所栽種作物與當(dāng)時(shí)棚內(nèi)溫度高低靈活掌握。為了準(zhǔn)確掌握大棚溫度變化和放風(fēng)時(shí)間，每個(gè)大棚內(nèi)必須設(shè)置多個(gè)溫度表，隨時(shí)測(cè)定棚內(nèi)地溫和氣溫，依據(jù)棚內(nèi)實(shí)際溫度高低，來(lái)決定是否通風(fēng)、什么時(shí)候通風(fēng)、什么時(shí)候停止通風(fēng)。操作非常繁瑣，而且人為控制容易產(chǎn)生錯(cuò)誤。因此，市場(chǎng)上出現(xiàn)了一些用于溫室大棚的強(qiáng)制通風(fēng)控制系統(tǒng)，其利用風(fēng)機(jī)進(jìn)行強(qiáng)制通風(fēng)，其優(yōu)點(diǎn)在于利用風(fēng)機(jī)能夠有效避免一些自然的不定因素，得到更精確的控制，但是其缺點(diǎn)也是明顯的，就是當(dāng)溫室面積過(guò)大時(shí)需要多個(gè)風(fēng)機(jī)共同工作，其消耗的電能不可小視，間接的提高了農(nóng)作物的生產(chǎn)成本。因此，發(fā)明一種能夠自動(dòng)化控制溫室自然通風(fēng)的控制系統(tǒng)以及方法顯得尤為重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)缺陷，本發(fā)明提供了一種溫室自然通風(fēng)的控制系統(tǒng)及控制方法，其具體技術(shù)方案如下：

一種溫室自然通風(fēng)的控制系統(tǒng)，用于通過(guò)監(jiān)測(cè)溫室內(nèi)外環(huán)境進(jìn)行分析并作出提示或自動(dòng)進(jìn)行自然通風(fēng)的動(dòng)作，包括能夠連接互聯(lián)網(wǎng)的終端處理器和至少一個(gè)溫室處理器，每個(gè)溫室處理器連接有三個(gè)溫度傳感器、兩個(gè)濕度傳感器、一個(gè)太陽(yáng)輻射傳感器、一個(gè)風(fēng)速傳感器以及報(bào)警提示裝置；

所述溫度傳感器分別用于感測(cè)溫室內(nèi)、外的氣溫以及溫室內(nèi)的地表溫度，并將信號(hào)傳輸至溫室處理器；

所述濕度傳感器分別用于感測(cè)溫室內(nèi)、外的空氣濕度，并將信號(hào)傳輸至溫室處理器；

所述太陽(yáng)輻射傳感器用于感測(cè)溫室內(nèi)受到的太陽(yáng)輻射能量，并將信號(hào)傳輸至溫室處理器。

所述溫室處理器將收集到的溫室內(nèi)、外的氣溫、溫室內(nèi)的地表溫度、溫室內(nèi)、外的濕度、溫室內(nèi)受到的太陽(yáng)輻射能量的數(shù)據(jù)統(tǒng)一匯總并傳輸至終端處理器，所述終端處理器結(jié)合溫室能量平衡模型進(jìn)行計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果與預(yù)設(shè)值進(jìn)行比對(duì)，從而產(chǎn)生具體的包括需要通風(fēng)量的大小的提示信號(hào)。

優(yōu)選的，所述溫室處理器上還連接有兩個(gè)二氧化碳濃度傳感器，所述二氧化碳濃度傳感器分別用于感測(cè)溫室內(nèi)、外二氧化碳的濃度，并將信號(hào)傳輸至溫室處理器。

本發(fā)明中還公開(kāi)了一種溫室通風(fēng)的控制方法，包括如下步驟：

獲取當(dāng)?shù)貢r(shí)間、溫室內(nèi)、外的氣溫、溫室內(nèi)的地表溫度、溫室內(nèi)、外的濕度、溫室內(nèi)受到的太陽(yáng)輻射能量、溫室的高度、農(nóng)作物的平均高度，根據(jù)溫室能量平衡的計(jì)算模型進(jìn)行計(jì)算，然后得出需要通風(fēng)的詳細(xì)數(shù)據(jù)，所述溫室能量平衡的計(jì)算模型是：

qleak＝k·δt

qv＝k·ρ·c·l·δt

qtran＝aqsrad+baleaf(e(tin)-e)

qs＝cl·δt，

其中qsrad、qgrad和ql可由現(xiàn)場(chǎng)獲取，ρ為溫室內(nèi)的空氣密度、aleaf為葉面積系數(shù)、s為溫室的地面面積、x為農(nóng)作物的平均高度、v為溫室的體積、c為溫室內(nèi)空氣的定壓比熱、tin為溫室內(nèi)空氣溫度、δt為室內(nèi)溫度與室外溫度的差，t為時(shí)間、k為溫室材料的導(dǎo)熱系數(shù)、l為通風(fēng)量(m³/s)、qsrad為太陽(yáng)輻射進(jìn)溫室的能量(kj)、qgrad為溫室內(nèi)地面輻射的能量(kj)、ql為長(zhǎng)波輻射散失的能量(kj)、qleak為溫室滲透散失的能量(kj)、a為太陽(yáng)輻射對(duì)植物蒸騰的貢獻(xiàn)度、b為飽和濕空氣對(duì)植物蒸騰的貢獻(xiàn)度、e為飽和濕空氣qv為通風(fēng)散失的能量(kj)、k為修正數(shù)值、qtran為農(nóng)作物蒸騰所需要的能量(kj)、qs為農(nóng)作物和空氣的顯熱交換能量(kj)、cl為農(nóng)作物與空氣的對(duì)流換熱系數(shù)，通過(guò)對(duì)上述平衡模型的計(jì)算，從而得出是否需要通風(fēng)；

當(dāng)?shù)贸龅膓v＞0時(shí)，判斷為需要通風(fēng)，并根據(jù)：

l＝(s′/2)cd[cwu²-2g(h/2)δt/tout]^0.5

進(jìn)行計(jì)算所需要的通風(fēng)量，其中，s’為溫室通風(fēng)窗的面積(m²)、cd為流量系數(shù)、cw為綜合風(fēng)壓系數(shù)、u為溫室外平均風(fēng)速(m/s)、tout為溫室外空氣溫度，從而產(chǎn)生具體需要自然通風(fēng)的詳細(xì)信息；

當(dāng)?shù)贸龅膓v≤0時(shí)，判斷為不需要通風(fēng)。

所述修正數(shù)值k＝-0.027x⁴+0.147x³-0.233x²+0.023x+1。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

1、能夠自動(dòng)感測(cè)實(shí)際環(huán)境的具體指數(shù)，然后通過(guò)平衡模型進(jìn)行計(jì)算分析，智能的得出判斷結(jié)果和具體通風(fēng)的詳細(xì)信息；

2、在具體的平衡模型的構(gòu)建時(shí)充分考慮了農(nóng)作物本身對(duì)自然通風(fēng)的影響，因此引入了修正數(shù)值，提高了計(jì)算的精確程度，使得獲得的通風(fēng)量更加準(zhǔn)確，從而利于農(nóng)作物的生長(zhǎng)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的控制系統(tǒng)的原理框圖；

圖2是本發(fā)明的控制方法的工作流程圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，一種溫室自然通風(fēng)的控制系統(tǒng)，用于通過(guò)監(jiān)測(cè)溫室內(nèi)外環(huán)境進(jìn)行分析并作出提示或自動(dòng)進(jìn)行自然通風(fēng)的動(dòng)作，包括能夠連接互聯(lián)網(wǎng)的終端處理器1和至少一個(gè)溫室處理器2，每個(gè)溫室處理器2連接有三個(gè)溫度傳感器21、兩個(gè)濕度傳感器22、一個(gè)太陽(yáng)輻射傳感器23、一個(gè)風(fēng)速傳感器24以及報(bào)警提示裝置25；

所述溫度傳感器21分別用于感測(cè)溫室內(nèi)、外的氣溫以及溫室內(nèi)的地表溫度，并將信號(hào)傳輸至溫室處理器2；

所述濕度傳感器22分別用于感測(cè)溫室內(nèi)、外的空氣濕度，并將信號(hào)傳輸至溫室處理器2；

所述太陽(yáng)輻射傳感器23用于感測(cè)溫室內(nèi)受到的太陽(yáng)輻射能量，并將信號(hào)傳輸至溫室處理器2。

所述溫室處理器2將收集到的溫室內(nèi)、外的氣溫、溫室內(nèi)的地表溫度、溫室內(nèi)、外的濕度、溫室內(nèi)受到的太陽(yáng)輻射能量的數(shù)據(jù)統(tǒng)一匯總并傳輸至終端處理器1，所述終端處理器1結(jié)合溫室能量平衡模型進(jìn)行計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果與預(yù)設(shè)值進(jìn)行比對(duì)，從而產(chǎn)生具體的包括需要通風(fēng)量的大小的提示信號(hào)。

此外，所述溫室處理器2上還連接有兩個(gè)二氧化碳濃度傳感器26，所述二氧化碳濃度傳感器26分別用于感測(cè)溫室內(nèi)、外二氧化碳的濃度，并將信號(hào)傳輸至溫室處理器2。

如圖2所示，本發(fā)明中還公開(kāi)了一種溫室通風(fēng)的控制方法，包括如下步驟：

執(zhí)行步驟s1，獲取當(dāng)?shù)貢r(shí)間、溫室內(nèi)、外的氣溫、溫室內(nèi)的地表溫度、溫室內(nèi)、外的濕度、溫室內(nèi)受到的太陽(yáng)輻射能量、溫室的高度、農(nóng)作物的平均高度。

然后執(zhí)行步驟s2，根據(jù)溫室能量平衡的計(jì)算模型進(jìn)行計(jì)算，然后得出需要通風(fēng)的詳細(xì)數(shù)據(jù)，所述溫室能量平衡的計(jì)算模型是：

qleak＝k·δt

qv＝k·ρ·c·l·δt

qtran＝aqsrad+baleaf(e(tin)-e)

qs＝cl·δt，

k＝-0.027x⁴+0.147x³-0.233x²+0.023x+1

其中qsrad、qgrad和ql可由現(xiàn)場(chǎng)獲取，ρ為溫室內(nèi)的空氣密度、aleaf為葉面積系數(shù)、s為溫室的地面面積、x為農(nóng)作物的平均高度、v為溫室的體積、c為溫室內(nèi)空氣的定壓比熱、tin為溫室內(nèi)空氣溫度、δt為室內(nèi)溫度與室外溫度的差，t為時(shí)間、k為溫室材料的導(dǎo)熱系數(shù)、l為通風(fēng)量(m³/s)、qsrad為太陽(yáng)輻射進(jìn)溫室的能量(kj)、qgrad為溫室內(nèi)地面輻射的能量(kj)、ql為長(zhǎng)波輻射散失的能量(kj)、qleak為溫室滲透散失的能量(kj)、a為太陽(yáng)輻射對(duì)植物蒸騰的貢獻(xiàn)度、b為飽和濕空氣對(duì)植物蒸騰的貢獻(xiàn)度、e為飽和濕空氣qv為通風(fēng)散失的能量(kj)、k為修正數(shù)值、qtran為農(nóng)作物蒸騰所需要的能量(kj)、qs為農(nóng)作物和空氣的顯熱交換能量(kj)、cl為農(nóng)作物與空氣的對(duì)流換熱系數(shù)。

執(zhí)行步驟s3，根據(jù)qv的值進(jìn)行判斷是否需要通風(fēng)：當(dāng)?shù)贸龅膓v＞0時(shí)，判斷為需要通風(fēng)，并根據(jù)：l＝(s′/2)cd[cwu²-2g(h/2)δt/tout]^0.5進(jìn)行計(jì)算所需要的通風(fēng)量，其中，s’為溫室通風(fēng)窗的面積(m²)、cd為流量系數(shù)、cw為綜合風(fēng)壓系數(shù)、u為溫室外平均風(fēng)速(m/s)、tout為溫室外空氣溫度，從而產(chǎn)生具體需要自然通風(fēng)的詳細(xì)信息；當(dāng)?shù)贸龅膓v≤0時(shí)，判斷為不需要通風(fēng)。

若判斷為需要通風(fēng)，再執(zhí)行步驟s4，提示或報(bào)警并顯示需要通風(fēng)量及根據(jù)通風(fēng)量和風(fēng)速、溫度等數(shù)值計(jì)算出來(lái)的所需通風(fēng)時(shí)間等信息。

上述具體實(shí)施方式僅是本發(fā)明的具體個(gè)案，本發(fā)明的專(zhuān)利保護(hù)范圍包括但不限于上述具體實(shí)施方式的產(chǎn)品形態(tài)和式樣，任何符合本發(fā)明權(quán)利要求書(shū)且任何所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員對(duì)其所做的適當(dāng)變化或修飾，皆應(yīng)落入本發(fā)明的專(zhuān)利保護(hù)范圍。