一種溫室大棚CO₂施肥控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種溫室大棚的CO2施肥控制系統(tǒng)，屬于農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，涉及溫室大棚的環(huán)境因子控制，本實(shí)用新型控制系統(tǒng)包括處理器、按鍵采集模塊、光照強(qiáng)度采集模塊和閥門控制模塊，所述處理器內(nèi)置存儲(chǔ)器和參數(shù)設(shè)置模塊，存儲(chǔ)器內(nèi)保存每種植物在不同光照強(qiáng)度下的CO2飽和點(diǎn)，處理器讀取按鍵采集模塊輸入的植物品種和光照強(qiáng)度采集模塊確認(rèn)的光照強(qiáng)度，查找存儲(chǔ)器中對應(yīng)的CO2飽和點(diǎn)，確認(rèn)CO2施放量，并將CO2施放量轉(zhuǎn)化為閥門的開啟時(shí)間，閥門控制模塊控制CO2氣源的閥門。本實(shí)用新型通過植物在不同光強(qiáng)下對CO2的需求量，給予適當(dāng)?shù)难a(bǔ)充，提高植物的光合速率，提高經(jīng)濟(jì)效益。
【專利說明】
一種溫室大棚CO2施肥控制系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于物聯(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CO2施肥控制系統(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(shí)際的產(chǎn)量只發(fā)揮了其生產(chǎn)潛力的24%左右，限制了廣量的提尚。
[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(gè)很重要的環(huán)境因子。CO2施肥可以增強(qiáng)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(shí)也影響蔬菜作物的超微結(jié)構(gòu)。作物進(jìn)行光合作用會(huì)消耗大量的co2，若室內(nèi)CO2得不到及時(shí)補(bǔ)充，CO2濃度會(huì)迅速下降。在不通風(fēng)情況下，CO2濃度會(huì)降低到作物⑶2補(bǔ)償點(diǎn)以下，即使在通風(fēng)情況下，室內(nèi)CO2濃度也可能低于室外CO2濃度。因此，過低的0)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]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CO2施肥效果貶褒不一。之所以會(huì)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CO2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】

[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供一種溫室大棚的CO2施肥控制系統(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CO2增施方法、施肥濃度和施肥時(shí)間。
[0006]本實(shí)用新型的技術(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(qiáng)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(chǔ)器和參數(shù)設(shè)置模塊，存儲(chǔ)器內(nèi)保存各種植物在不同光照強(qiáng)度下的CO2飽和點(diǎn)，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(qiáng)度采集模塊檢測到的光照強(qiáng)度，查找存儲(chǔ)器中該種植物在某一光照強(qiáng)度下對應(yīng)的CO2飽和點(diǎn)，確認(rèn)CO2施放量，通過閥門控制模塊實(shí)現(xiàn)C02的釋放控制。
[0007]上述參數(shù)設(shè)置模塊還包括光照強(qiáng)度采集模塊每天采集光照強(qiáng)度的時(shí)間點(diǎn)設(shè)置，具體的，在3-4月中旬，日出I小時(shí)后檢測光照強(qiáng)度，4月下旬到5月，日出半小時(shí)后檢測，在11月至IJ2月，日出2小時(shí)檢測。在存儲(chǔ)器中植物品種、光照強(qiáng)度和CO2的對照表中，光照強(qiáng)度在27W.m—2以上時(shí)，CO2施放量大于O?？刂葡到y(tǒng)還包括風(fēng)機(jī)控制模塊和風(fēng)機(jī)，所述風(fēng)機(jī)在大棚內(nèi)部雙向循環(huán)排列，其旋轉(zhuǎn)方向?yàn)槭勾笈飪?nèi)部形成循環(huán)氣流。具體的，風(fēng)機(jī)高度距離地面10到20厘米，與地面形成10-20度仰角，風(fēng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向?yàn)槭箽饬鲝牡吞幭蚋咛幜鲃?dòng)。風(fēng)機(jī)風(fēng)速設(shè)在0.3?1.0m.s—1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(jī)的換氣速度為lOh—S也即每6min風(fēng)機(jī)啟停一次。上述的電磁閥門一端與⑶2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I米設(shè)有一個(gè)直徑為2mm的小孔?？刂葡到y(tǒng)還包括CO2濃度檢測模塊，CO2濃度檢測模塊在施放CO2氣肥后，實(shí)時(shí)檢測CO2濃度變化，大棚內(nèi)外的CO2濃度一致后，給大棚強(qiáng)制通風(fēng)。在給大棚強(qiáng)制通風(fēng)時(shí)，大棚內(nèi)的風(fēng)機(jī)單向工作，其旋轉(zhuǎn)方向?yàn)槭勾笈飪?nèi)部形成單向流動(dòng)氣流。CO2的施放量比CO2的飽和點(diǎn)低。
[0008]本實(shí)用新型有如下積極效果:通過植物在不同光強(qiáng)下對CO2的需求量，給予適當(dāng)?shù)难a(bǔ)充，提高植物的光合速率，提高經(jīng)濟(jì)效益。
【附圖說明】
[0009]圖1為本實(shí)用新型【具體實(shí)施方式】的CO2施肥控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0010]圖2為本實(shí)用新型【具體實(shí)施方式】的風(fēng)機(jī)布置圖。
[0011]圖中，1、風(fēng)機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面對照附圖，通過對實(shí)施例的描述，本實(shí)用新型的【具體實(shí)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)人員對本實(shí)用新型的發(fā)明構(gòu)思、技術(shù)方案有更完整、準(zhǔn)確和深入的理解。
[0013]本實(shí)用新型系統(tǒng)包括處理器、按鍵采集模塊、光照強(qiáng)度檢測模塊、CO2濃度檢測模塊、風(fēng)機(jī)控制模塊和電磁閥控制模塊，處理器內(nèi)包括存儲(chǔ)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CO2飽和點(diǎn)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(shí)間在變化，也意味著植物進(jìn)行光合作用的時(shí)間在變化，用戶需要設(shè)置光照強(qiáng)度檢測模塊的采集時(shí)間點(diǎn)，也即CO2施放時(shí)間。通過按鍵采集模塊，用戶手動(dòng)輸入植物的類型和每天CO2施放時(shí)間點(diǎn)，在存儲(chǔ)器中，預(yù)先設(shè)置好每種植物在不同的光照強(qiáng)度下的CO2飽和點(diǎn)，控制器通過查表方式確定需要施放的CO2體積，CO2的體積轉(zhuǎn)換成施放時(shí)間，也即電磁閥的導(dǎo)通時(shí)間。
[0014]由于CO2的密度比空氣大，所以CO2沉積到大棚底部，影響植物冠層與群落內(nèi)部CO2的均勻分布，從而影響增施CO2氣肥的效果。植物進(jìn)行光合作用消耗大量的C02，若風(fēng)速較小，會(huì)使CO2的擴(kuò)散速率減慢，造成植物群落內(nèi)部CO2得不到及時(shí)補(bǔ)充，從而降低植物的光合速率。在大棚內(nèi)部增加風(fēng)機(jī)設(shè)備，有利于提高大棚內(nèi)部的空氣流通，使大棚內(nèi)的CO2分布均勻，同時(shí)，植物葉片的邊界層阻力減少，氣孔導(dǎo)度增大，提高CO2的轉(zhuǎn)化效率。
[0015]如圖2所示，本實(shí)用新型在大棚內(nèi)部增設(shè)多個(gè)風(fēng)機(jī)，使大棚內(nèi)形成循環(huán)氣流，風(fēng)機(jī)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.s—1范圍內(nèi)。將風(fēng)機(jī)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(jī)負(fù)壓面為靠近地面的一側(cè)，這一高度可以保證風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，風(fēng)機(jī)的負(fù)壓面空氣流通不會(huì)受到阻礙，如果過于接近地面，因?yàn)榭諝饬魍ㄊ茏?，?huì)產(chǎn)生較大的噪音。10-20度仰角可以將沉積的CO2向高處擴(kuò)散，保證植物冠層對CO2的需求。風(fēng)速在0.3?1.0m.s—1范圍內(nèi)時(shí)，植物葉片的邊界層阻力減少，氣孔導(dǎo)度增大，增施CO2的效果增加。若風(fēng)速過高，會(huì)導(dǎo)致植物的部分氣孔關(guān)閉，氣孔導(dǎo)度降低，CO2的轉(zhuǎn)化效率降低。
[0016]溫室在通風(fēng)狀態(tài)下的換氣速度在lOh—1次以上，因此，本實(shí)用新型的風(fēng)機(jī)可以采用間歇作業(yè)的方式，風(fēng)機(jī)平均每6min工作一次，每次工作的時(shí)長因風(fēng)機(jī)之間的距離而定，保證整個(gè)溫室的空氣都循環(huán)流通，CO2分布均勻，則可以停止運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0017]本實(shí)用新型的⑶2氣源采用瓶裝液態(tài)的CO2，瓶裝液態(tài)的CO2濃度容易控制，方便安全，通過導(dǎo)氣管及其上的小孔將CO2均勻的施放到溫室大棚中，將導(dǎo)管固定在大棚的頂部，導(dǎo)氣管的直徑為2cm，一頭與鋼瓶放氣口連接，一頭封閉，在導(dǎo)氣管上每間隔I米打一個(gè)直徑約為2mm的小孔。鋼瓶的放氣口由電磁閥門控制。
[0018]由于植物晚間的呼吸作用，致使棚內(nèi)的CO2濃度升高，這些CO2恰好可以作為植物日間的光合作用原料，在日出1-2小時(shí)后，棚內(nèi)的CO2濃度比外界的濃度高，有利于促進(jìn)植物的光合作用，不需要額外施加CO2氣肥。本實(shí)用新型控制系統(tǒng)在日出1-2小時(shí)后，再根據(jù)當(dāng)前的日照強(qiáng)度等環(huán)境因素，考慮CO2施肥。在陰雨天氣，光合作用不強(qiáng)，不適合施加氣肥。
[0019]具體的，在3-4月中旬，日出I小時(shí)后檢測CO2的濃度，4月下旬到5月，日出半小時(shí)后檢測CO2的濃度，在11月到2月，日出2小時(shí)檢測CO2濃度，因?yàn)槎镜臏囟认鄬^低，日照強(qiáng)度也偏低，光合速率較低，一般兩小時(shí)后CO2的濃度下降到較低水平。夏季溫度較高，需要通風(fēng)給大棚內(nèi)降溫，但是即使一直保持通風(fēng)，大棚內(nèi)部的CO2濃度也要低于外界的5%-10%，夏季大棚CO2的施肥濃度不宜過高，維持近于大氣的CO2濃度水平，具有顯著的效果。很大程度上提高植物的凈光合速率。將CO2濃度增施到室外水平，即使大棚的換氣速度很快，也不會(huì)有CO2逸散到室外，此時(shí)，增施CO2的利用效率約為I。
[0020]在大棚內(nèi)設(shè)置TPS-2便攜式光合作用測定儀測量CO2的濃度，用光照強(qiáng)度傳感器測量室內(nèi)的光照強(qiáng)度，光照強(qiáng)度會(huì)對CO2的補(bǔ)償點(diǎn)和飽和點(diǎn)產(chǎn)生影響，通過多組實(shí)驗(yàn)對比，在8.5，27，61，129，265W.m—2光強(qiáng)下，分別觀察300到100umoI.mol—1的CO2濃度下的光合速率，發(fā)現(xiàn)8.5W.m—2光強(qiáng)下，增加CO2的濃度對光合速率提高不明顯，27W.m—2光強(qiáng)下，光合速率從5umol.m—2.s—1增加到1umol.m—2.s—S增加較為明顯，61,129,265ff.m—2光強(qiáng)下，光合速率更為明顯，因此，本實(shí)用新型選用27W.m—2作為參考值，在27W.m—2光強(qiáng)以上，考慮給植物施加CO2氣肥。
[0021 ]不同的植物種類對0)2的吸收效率也不同，C3植物對⑶2的吸收效率隨⑶2的濃度、光強(qiáng)等因素的影響變動(dòng)較大，但是C4植物在其他條件滿足的情況下，330umol.mol—1時(shí)，光合速率基本不再增加，而室外的CO2濃度基本可以滿足這一要求。
[0022]在實(shí)際的使用過程中，將設(shè)置CO2的施放量比實(shí)際的飽和點(diǎn)低，因?yàn)镃O2的吸收還受到其他環(huán)境因子的影響，但是這是一個(gè)復(fù)雜的處于動(dòng)態(tài)變化的過程，很難確定一個(gè)定值，因此，將CO2的飽和點(diǎn)設(shè)置的比實(shí)際值低，可以保證CO2濃度不會(huì)超過飽和點(diǎn)，避免過度的0)2濃度，對植物生長不利，也浪費(fèi)CO2氣源。
[0023]施放過CO2氣體后，大棚緊閉，植物進(jìn)行光合作用，隨著光合作用的進(jìn)行，室內(nèi)的CO2濃度開始降低，CO2濃度檢測模塊實(shí)時(shí)監(jiān)測CO2的濃度，當(dāng)降到外界環(huán)境水平時(shí)，可以打開溫室大棚，強(qiáng)制通風(fēng)，使大棚內(nèi)的氣體換氣。這時(shí)，可以關(guān)閉圖2中的一側(cè)風(fēng)機(jī)，使氣體向著一個(gè)方向流通。風(fēng)機(jī)控制模塊用于控制溫室內(nèi)的氣體流通，設(shè)置好風(fēng)機(jī)的開啟時(shí)間間隔和每次的工作時(shí)間。
[0024]上面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型進(jìn)行了示例性描述，顯然本實(shí)用新型具體實(shí)現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本實(shí)用新型的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種非實(shí)質(zhì)性的改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)將本實(shí)用新型的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場合的，均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種溫室大棚的CO2施肥控制系統(tǒng)，其特征在于，包括處理器、按鍵采集模塊、光照強(qiáng)度采集模塊和閥門控制模塊，所述處理器內(nèi)置存儲(chǔ)器和參數(shù)設(shè)置模塊，存儲(chǔ)器內(nèi)保存各種植物在不同光照強(qiáng)度下的CO2飽和點(diǎn)，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(qiáng)度采集模塊檢測到的光照強(qiáng)度，查找存儲(chǔ)器中該種植物在某一光照強(qiáng)度下對應(yīng)的CO2飽和點(diǎn)，確認(rèn)CO2施放量，通過閥門控制模塊實(shí)現(xiàn)CO2的施放控制。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫室大棚的CO2施肥控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)還包括風(fēng)機(jī)控制模塊和風(fēng)機(jī)(I)，所述風(fēng)機(jī)(I)在大棚內(nèi)部雙向循環(huán)排列，其旋轉(zhuǎn)方向?yàn)槭勾笈飪?nèi)部形成循環(huán)氣流。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的溫室大棚的CO2施肥控制系統(tǒng)，其特征在于，所述風(fēng)機(jī)(I)高度距離地面10到20厘米，與地面形成10-20度仰角，風(fēng)機(jī)(I)的旋轉(zhuǎn)方向?yàn)槭箽饬鲝牡吞幭蚋咛幜鲃?dòng);所述風(fēng)機(jī)⑴風(fēng)速設(shè)在0.3?1.0m.s—1范圍內(nèi)；所述風(fēng)機(jī)(I)的換氣速度為lOh—1，每6分鐘風(fēng)機(jī)(I)啟停一次。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫室大棚的CO2施肥控制系統(tǒng)，其特征在于，所述閥門一端與CO2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I米設(shè)有一個(gè)直徑為2mm的小孔。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的溫室大棚的CO2施肥控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)還包括CO2濃度檢測模塊，CO2濃度檢測模塊在施放CO2氣肥后，實(shí)時(shí)檢測CO2濃度變化，大棚內(nèi)外的⑶2濃度一致后，給大棚強(qiáng)制通風(fēng)，給大棚強(qiáng)制通風(fēng)時(shí)，大棚內(nèi)單側(cè)的風(fēng)機(jī)(I)工作，其旋轉(zhuǎn)方向?yàn)槭勾笈飪?nèi)部形成單向流動(dòng)氣流。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫室大棚的CO2施肥控制系統(tǒng)，其特征在于，所述CO2的施放量比CO2的飽和點(diǎn)低。
【文檔編號(hào)】A01G9/18GK205658098SQ201620228434
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年3月21日
【發(fā)明人】陳欣, 王軍
【申請人】安徽工程大學(xué)