一種溫室大棚的智能控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，涉及溫室大棚的環(huán)境因子控制，具體涉及到一 種溫室大棚的智能控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著設(shè)施工程技術(shù)和栽培育種技術(shù)的不斷改進(jìn)，設(shè)施農(nóng)業(yè)作物產(chǎn)量得到了極大的 提高，但是不利的生長環(huán)境因子使農(nóng)業(yè)作物實際的產(chǎn)量只發(fā)揮了其生產(chǎn)潛力的24%左右， 限制了產(chǎn)量的提高，例如，環(huán)境溫度、空氣濕度以及C0 2的濃度。
[0003] co2是作物進(jìn)行光合作用的原料之一，因此，co2濃度是影響作物生長的一個很重要 的環(huán)境因子。co 2施肥可以增強蔬菜對生物逆境和非生物逆境的抗性，改變蔬菜作物的礦物 質(zhì)吸收和分配，同時也影響蔬菜作物的超微結(jié)構(gòu)。作物進(jìn)行光合作用會消耗大量的co 2,若 室內(nèi)co2得不到及時補充，C02濃度會迅速下降。在不通風(fēng)情況下，C0 2濃度會降低到作物⑶2 補償點以下，即使在通風(fēng)情況下，室內(nèi)co2濃度也可能低于室外co 2濃度。因此，過低的〇)2濃 度已成為設(shè)施作物光合的主要限制因素，制約了作物生長發(fā)育，降低了作物產(chǎn)量和品質(zhì)。
[0004] 目前在濕度檢測方面，濕度傳感器通常采用蜂窩狀的結(jié)構(gòu)，由于其濕敏材料對水 分的吸附性，導(dǎo)致濕度傳感器檢測具有時滯長、不穩(wěn)定性、而且難以維護(hù)保養(yǎng)的特點，測量 具有較大的誤差。
[0005] 雖然有一些地方在使用C02、濕度等環(huán)境因子控制方法后收到了良好效果，但很多 地方還尚未使用或者使用后效果不佳，甚至有些地方在使用中還出現(xiàn)了一些問題，因此對 C02施肥效果貶褒不一。之所以會出現(xiàn)上述情況，主要原因有我國缺少成本低、安全、操作簡 單、產(chǎn)氣量高、易于控制的co 2發(fā)生設(shè)備和缺乏增施co2后對作物合理的肥水管理措施。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種溫室大棚的智能控制系統(tǒng)，通過綜合 考慮植物種類、生育階段、栽培條件及其他環(huán)境因素等條件，選擇適宜的co 2增施方法、施肥 濃度和施肥時間。
[0007] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種溫室大棚的⑶2施肥控制系統(tǒng)，包括處理器、按鍵采集 模塊、光照強度采集模塊、閥門控制模塊和溫濕度傳感器，所述處理器內(nèi)置存儲器和參數(shù)設(shè) 置模塊，存儲器內(nèi)保存各種植物在不同光照強度下的C0 2飽和點，溫濕度傳感器將采集到的 數(shù)據(jù)輸出給處理器，處理器讀取按鍵采集模塊輸入的植物品種數(shù)據(jù)和光照強度采集模塊檢 測到的光照強度，查找存儲器中該種植物在某一光照強度下對應(yīng)的co 2飽和點，確認(rèn)〇)2施放 量，通過閥門控制模塊實現(xiàn)C〇2的釋放控制。
[0008] 上述參數(shù)設(shè)置模塊還包括光照強度采集模塊每天采集光照強度的時間點設(shè)置，具 體的，在3-4月中旬，日出1小時后檢測光照強度，4月下旬到5月，日出半小時后檢測，在11月 到2月，日出2小時檢測。在存儲器中植物品種、光照強度和C0 2的對照表中，光照強度在 27W · πΓ2以上時，C02施放量大于0?？刂葡到y(tǒng)還包括風(fēng)機控制模塊和風(fēng)機，所述風(fēng)機在大棚 內(nèi)部雙向循環(huán)排列，其旋轉(zhuǎn)方向為使大棚內(nèi)部形成循環(huán)氣流。具體的，風(fēng)機高度距離地面10 到20厘米，與地面形成10-20度仰角，風(fēng)機的旋轉(zhuǎn)方向為使氣流從低處向高處流動。風(fēng)機風(fēng) 速設(shè)在0.3~1.0m· ?Γ1范圍內(nèi)，植物葉片的邊界層阻力減少，氣孔導(dǎo)度增大;所述風(fēng)機的換 氣速度為101Γ1，也即每6min風(fēng)機啟停一次。上述的電磁閥門一端與⑶ 2氣源聯(lián)通，另一端連 接導(dǎo)氣管，導(dǎo)氣管直徑為2cm，另一端封閉，所述導(dǎo)氣管上每間隔1米設(shè)有一個直徑為2mm的 小孔。控制系統(tǒng)還包括C0 2濃度檢測模塊，C02濃度檢測模塊在施放C02氣肥后，實時檢測C02 濃度變化，大棚內(nèi)外的C02濃度一致后，給大棚強制通風(fēng)。在給大棚強制通風(fēng)時，大棚內(nèi)的風(fēng) 機單向工作，其旋轉(zhuǎn)方向為使大棚內(nèi)部形成單向流動氣流。C0 2的施放量比C02的飽和點低。
[0009] 所述溫濕度傳感器包括半導(dǎo)體檢測單元、二次轉(zhuǎn)換單元和信號處理單元，半導(dǎo)體 檢測單元包括兩個半導(dǎo)體應(yīng)變片RE1和R E2，半導(dǎo)體應(yīng)變片RE1和RE2設(shè)在半徑為ro的圓形膜片 上，圓形膜片設(shè)在U型支座上，膜片與U型支座間形成一個密封空腔，兩個半導(dǎo)體應(yīng)變片受到 膜片內(nèi)外兩側(cè)的壓力差和溫度激勵作用下輸出電阻響應(yīng)，二次轉(zhuǎn)換單元將電阻響應(yīng)信號轉(zhuǎn) 換為脈寬信號，信號處理單元通過數(shù)據(jù)解耦分離出溫度和內(nèi)外壓力差和相對濕度。所述的 半導(dǎo)體應(yīng)變片R el設(shè)置在圓心位置，Re2設(shè)置在膜片〇.89r〇的圓上，兩個電阻應(yīng)變片的變化量 相同，正負(fù)相反。
[0010] 本發(fā)明有如下積極效果：通過植物在不同光強下對C02的需求量，給予適當(dāng)?shù)难a 充，提高植物的光合速率，提高經(jīng)濟效益。
【附圖說明】
[0011 ]圖1為本發(fā)明【具體實施方式】的c〇2湖巴控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0012] 圖2為本發(fā)明【具體實施方式】的風(fēng)機布置圖。
[0013] 圖3是本發(fā)明的【具體實施方式】的溫濕度傳感器中應(yīng)變片的安裝示意圖。
[0014] 圖4是本發(fā)明的【具體實施方式】的溫濕度傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015] 圖5是本發(fā)明的【具體實施方式】的應(yīng)變片的應(yīng)變分布圖。
[0016] 圖6是本發(fā)明的【具體實施方式】的溫濕度傳感器工作原理結(jié)構(gòu)框圖。
[0017] 圖7是本發(fā)明的【具體實施方式】的溫濕度傳感器的信號流程框圖。
[0018] 圖8是本發(fā)明的【具體實施方式】的脈寬信號轉(zhuǎn)換電路圖。
[0019] 圖中，1、U型支座，2、空氣密封腔，3、膜片，4、半導(dǎo)體應(yīng)變片REl，5、半導(dǎo)體應(yīng)變片 Re2，6、風(fēng)機。
【具體實施方式】
[0020] 下面對照附圖，通過對實施例的描述，本發(fā)明的【具體實施方式】如所涉及的各構(gòu)件 的形狀、構(gòu)造、各部分之間的相互位置及連接關(guān)系、各部分的作用及工作原理、制造工藝及 操作使用方法等，作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，以幫助本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思、技術(shù) 方案有更完整、準(zhǔn)確和深入的理解。
[0021] 本發(fā)明系統(tǒng)包括處理器、按鍵采集模塊、光照強度檢測模塊、c〇2濃度檢測模塊、溫 濕度傳感器、風(fēng)機控制模塊和電磁閥控制模塊，處理器內(nèi)包括存儲器和參數(shù)設(shè)置模塊，按鍵 采集模塊用于用戶輸入?yún)?shù)，由于不同的植物的c〇 2飽和點不同，因此得通過按鍵采集模塊 輸入植物種類，另外，由于季節(jié)變更，日出時間在變化，也意味著植物進(jìn)行光合作用的時間 在變化，用戶需要設(shè)置光照強度檢測模塊的采集時間點，也即c〇2施放時間。通過按鍵采集 模塊，用戶手動輸入植物的類型和每天c〇2施放時間點，在存儲器中，預(yù)先設(shè)置好每種植物 在不同的光照強度下的c〇 2飽和點，控制器通過查表方式確定需要施放的c〇2體積，c〇2的體 積轉(zhuǎn)換成施放時間，也即電磁閥的導(dǎo)通時間。
[0022] 由于C02的密度比空氣大，所以C02沉積到大棚底部，影響植物冠層與群落內(nèi)部C02 的均勻分布，從而影響增施c〇2氣肥的效果。植物進(jìn)行光合作用消耗大量的c〇2,若風(fēng)速較小， 會使c〇 2的擴散速率減慢，造成植物群落內(nèi)部c〇2得不到及時補充，從而降低植物的光合速 率。在大棚內(nèi)部增加風(fēng)機設(shè)備，有利于提高大棚內(nèi)部的空氣流通，使大棚內(nèi)的c〇 2分布均勻， 同時，植物葉片的邊界層阻力減少，氣孔導(dǎo)度增大，提高c〇2的轉(zhuǎn)化效率。
[0023] 如圖2所示，本發(fā)明在大棚內(nèi)部增設(shè)多個風(fēng)機，使大棚內(nèi)形成循環(huán)氣流，風(fēng)機高度 距離地面10到20厘米，與地面形成10-20度仰角，風(fēng)速設(shè)在0.3~1.0m · ?Γ1范圍內(nèi)。將風(fēng)機設(shè) 在距離地面一定的高度，并與地面有一定的仰角，風(fēng)機負(fù)壓面為靠近地面的一側(cè)，這一高度 可以保證風(fēng)機運轉(zhuǎn)時，風(fēng)機的負(fù)壓面空氣流通不會受到阻礙，如果過于接近地面，因為空氣 流通受阻，會產(chǎn)生較大的噪音。10-20度仰角可以將沉積的C0 2向高處擴散，