專利名稱：一種用于微藻培養(yǎng)的生成環(huán)境控制系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及微藻培養(yǎng)領域，特別是涉及一種用于微藻培養(yǎng)的生成環(huán)境控制系統(tǒng)。
背景技術：
進入21世紀，現(xiàn)代社會的發(fā)展面臨著資源短缺與全球氣候變暖兩大問題。開發(fā)利用光合自養(yǎng)微生物微藻，直接將太陽能及溫室效應氣體C02轉(zhuǎn)化成人們生產(chǎn)生活需要的醫(yī)藥、生物基化學品(如天然色素、異戊二烯等)和生物能源(如乙醇、丁醇、生物柴油等)，是解決人類目前面臨的資源、能源及環(huán)境危機的潛在有效手段。微藻是光合自養(yǎng)微生物，可以進行與高等植物相似的光合作用，即能通過光合作用，利用太陽能將C02轉(zhuǎn)化為有機物。雖然微藻光合作用與高等植物的光合作用相似，但微藻的光合作用效率要遠高于高等植物。有研究表明，微藻可將10-20%的太陽能轉(zhuǎn)化為有機物，而高等植物光合作用對太陽能轉(zhuǎn)化率僅為0. 5%。國內(nèi)外微藻培養(yǎng)的照明主要是以傳統(tǒng)光源(如日光燈)為主的光照培養(yǎng)設備。該設備雖然可以滿足微藻生長的基本需求，如光照時間和光照強度，但對光質(zhì)的調(diào)節(jié)能力較差。該設備的光質(zhì)調(diào)節(jié)方式主要有兩種一是利用人工光源，如白熾燈、日光燈等，然后用濾光片或有色聚氯乙烯薄膜來濾出所需要的光質(zhì)；二是利用稀土熒光粉，通過改變熒光粉的混合比例，得到不同光質(zhì)的人工光源。上述兩種方式所得的光源光質(zhì)并不精確，波譜范圍在上百個納米，這直接導致微藻生長周期延長，藍藻和綠藻的培養(yǎng)周期要兩周，而對于硅藻和甲藻的培養(yǎng)周期則更長，要一個月左右，使微藻的培養(yǎng)效率非常低。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種用于微藻培養(yǎng)的生成環(huán)境控制系統(tǒng)， 該系統(tǒng)能夠滿足微藻培養(yǎng)所需光質(zhì)對精度的要求。本實用新型一種用于微藻培養(yǎng)的生成環(huán)境控制系統(tǒng)，包括控制器，由多種顏色LED 組成的LED照明設備，控制器包括微藻種類判斷模塊、所需光質(zhì)獲取模塊、LED選擇模塊和光質(zhì)調(diào)節(jié)模塊微藻種類判斷模塊，用于判斷微藻的種類；所需光質(zhì)獲取模塊，用于獲取該種類微藻的所需光質(zhì)；LED選擇模塊，用于依據(jù)所需光質(zhì)在LED照明設備中選擇至少一種顏色的LED ；光質(zhì)調(diào)節(jié)模塊，用于指令選擇的LED發(fā)光，調(diào)制出所需光質(zhì)。優(yōu)選的，所述控制器還包括所需光強獲取模塊和光強調(diào)節(jié)模塊所需光強獲取模塊，用于獲取上述種類微藻的所需光強；光強調(diào)節(jié)模塊，用于控制發(fā)光LED的PWM的脈寬比， 使發(fā)光LED達到所需光強。優(yōu)選的，系統(tǒng)還包括加熱器，控制器還包括溫度獲取模塊和溫度控制模塊溫度獲取模塊，用于獲取上述種類微藻的所需溫度和生長環(huán)境溫度；溫度控制模塊，用于控制加熱器動作，使生長環(huán)境溫度達到所需溫度。優(yōu)選的，系統(tǒng)還包括C02調(diào)節(jié)設備，控制器還包括C02濃度獲取模塊和C02濃度控
3制模塊C02濃度獲取模塊，用于獲取上述種類微藻的所需C02濃度和生長環(huán)境C02濃度； C02濃度控制模塊，用于控制C02調(diào)節(jié)設備工作，使生長環(huán)境C02濃度達到所需C02濃度。優(yōu)選的，所述微藻放置在箱體內(nèi)，該箱體包括三層培養(yǎng)抽屜，各層培養(yǎng)抽屜之間采用可上下移動的隔板分離；控制器設置在箱體頂部，LED照明設備設置在各層培養(yǎng)抽屜的上部。與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有以下優(yōu)點相對于現(xiàn)有技術中采用濾光片或有色聚氯乙烯薄膜濾出所需要的光質(zhì)，或通過改變熒光粉的混合比例調(diào)制光質(zhì)，本實用新型利用各顏色的LED調(diào)制所需的光質(zhì)，因各顏色 LED的光質(zhì)穩(wěn)定，調(diào)制的混合光質(zhì)也相對精確，能夠滿足微藻培養(yǎng)所需光質(zhì)對精度的要求。

為了更清楚地說明本實用新型實施例中的技術方案，下面將對現(xiàn)有技術和實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為用于微藻培養(yǎng)的生成環(huán)境控制方法第一實施例流程圖；圖2為用于微藻培養(yǎng)的生成環(huán)境控制方法第二實施例流程圖；圖3為用于微藻培養(yǎng)的生成環(huán)境控制方法第三實施例流程圖；圖4為用于微藻培養(yǎng)的生成環(huán)境控制方法第四實施例流程圖；圖5為用于微藻培養(yǎng)的生成環(huán)境控制系統(tǒng)第一實施例示意圖；圖6為用于微藻培養(yǎng)的生成環(huán)境控制系統(tǒng)第二實施例示意圖。
具體實施方式
為使本實用新型的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細的說明。光合作用的機理和提高農(nóng)作物光合效率是微生物培養(yǎng)的理論基礎，而光照的光質(zhì)是影響光合作用效率的重要因素。微藻作為單細胞光合自養(yǎng)生物，微藻的種類多樣性決定了不同微藻對不同波長光源要求不同。例如，由于藻紅蛋白的存在，綠光是有些微藻生長所需的最適光源。因此，用現(xiàn)有的植物光照培養(yǎng)裝備培養(yǎng)微藻，無法滿足不同微藻生長對最適光源的不同需求，使微藻的培養(yǎng)效率低下，進而嚴重限制了微藻培養(yǎng)及其產(chǎn)物的研發(fā)。本實用新型選用LED (或0LED)作為微藻培養(yǎng)的照明設備，通過選擇不同顏色的LED發(fā)光，組合成所需的光質(zhì)，滿足各種類微藻生成所需的光質(zhì)。用于微藻培養(yǎng)的生成環(huán)境控制方法第一實施例。參見圖1，具體步驟如下。步驟S101、判斷微藻的種類，獲取該種類微藻的所需光質(zhì)。控制器依據(jù)預先的設定或依據(jù)獲取的輸入信息，判斷微藻的種類，例如藍藻、綠藻、硅藻或甲藻，再依據(jù)微藻的種類在存儲器中調(diào)取該種類微藻的所需光質(zhì)。所需光質(zhì)可為光源的波長。步驟S102、依據(jù)所需光質(zhì)在LED照明設備中選擇至少一種顏色的LED。
4[0027]控制器首先判斷LED照明設備中各顏色的LED是否滿足所需光質(zhì)的要求，如是，指令該種顏色的LED發(fā)光，例如選擇紫色LED、藍色LED、紅色LED、綠色LED、黃色LED或白色 LED ；如否，在LED照明設備中選擇兩種或兩種以上顏色的LED，使混合光質(zhì)滿足所需光質(zhì)。 例如，選擇綠色LED和黃色LED。步驟S103、指令選擇的LED發(fā)光，調(diào)制出所需光質(zhì)。本實用新型通過LED調(diào)制微藻所需的光質(zhì)，不同顏色LED光源的波長不同。本實用新型優(yōu)先選擇單色LED發(fā)光，以滿足所需的光質(zhì)。在單色LED光源的光質(zhì)不能滿足所需光質(zhì)要求的情況下，再選擇兩種顏色的LED發(fā)光，讓兩中顏色的LED光源的混合光質(zhì)滿足所需光質(zhì)。如仍兩種顏色的LED光源仍不能滿足所需光質(zhì)，則選擇三種或三種以上的顏色的 LED，直至選擇的LED光源的混合光質(zhì)滿足所需光質(zhì)。相對于現(xiàn)有技術中采用濾光片或有色聚氯乙烯薄膜濾出所需要的光質(zhì)，或通過改變熒光粉的混合比例調(diào)制光質(zhì)，本實用新型利用各顏色的LED調(diào)制所需的光質(zhì)，因各顏色 LED的光質(zhì)穩(wěn)定，調(diào)制的混合光質(zhì)也相對精確，能夠滿足微藻培養(yǎng)所需光質(zhì)對精度的要求?？刂品椒ǖ诙嵤├?。步驟S201、判斷微藻的種類，獲取該種類微藻的所需光質(zhì)。步驟S202、依據(jù)所需光質(zhì)在LED照明設備中選擇至少一種顏色的LED。步驟S203、指令選擇的LED發(fā)光，調(diào)制出所需光質(zhì)。步驟S204、獲取上述種類微藻的所需C02濃度和生長環(huán)境C02濃度。C02濃度也是微藻培養(yǎng)的關鍵因素之一，本實用新型控制器通過C02檢測器檢測生長環(huán)境C02濃度，將該生長環(huán)境C02濃度與所需C02濃度進行比較。步驟S205、控制C02調(diào)節(jié)設備工作，使生長環(huán)境C02濃度達到所需C02濃度。如果生長環(huán)境C02濃度大于所需C02濃度，指令C02調(diào)節(jié)設備排出部分C02 ；如果生長環(huán)境C02 濃度小于所需C02濃度，指令C02調(diào)節(jié)設備補充C02。本實用新型通過調(diào)節(jié)C02濃度，使生長環(huán)境的C02濃度滿足微藻生長要求，進一步提高微藻的生長效率?？刂品椒ǖ谌龑嵤├?。步驟S301、判斷微藻的種類，獲取該種類微藻的所需光質(zhì)。步驟S302、依據(jù)所需光質(zhì)在LED照明設備中選擇至少一種顏色的LED。步驟S303、指令選擇的LED發(fā)光，調(diào)制出所需光質(zhì)。步驟S304、獲取上述種類微藻的所需光強。步驟S305、控制發(fā)光LED的PWM的脈寬比，使發(fā)光LED達到所需光強。本實用新型通過控制發(fā)光LED的光強，使光源的光強符合微藻生長要求，進一步提高微藻的生長效率?？刂品椒ǖ谒膶嵤├２襟ES401、判斷微藻的種類，獲取該種類微藻的所需光質(zhì)。步驟S402、依據(jù)所需光質(zhì)在LED照明設備中選擇至少一種顏色的LED。步驟S403、指令選擇的LED發(fā)光，調(diào)制出所需光質(zhì)。步驟S404、獲取上述種類微藻的所需溫度和生長環(huán)境溫度。步驟S405、控制加熱器動作，使生長環(huán)境溫度達到所需溫度。
5[0052]溫度是微藻培養(yǎng)的重要因素之一，本實用新型通過調(diào)節(jié)微藻生長環(huán)境的溫度，使其滿足微藻生長要求，進一步提高微藻的生長效率?；谏鲜鲇糜谖⒃迮囵B(yǎng)的生成環(huán)境控制方法，本實用新型還提供一種基于微藻培養(yǎng)的生成環(huán)境控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)第一實施例。參見圖5，該系統(tǒng)包括控制器51，由多種顏色LED組成的LED照明設備52，控制器包括微藻種類判斷模塊511、所需光質(zhì)獲取模塊512、LED選擇模塊513和光質(zhì)調(diào)節(jié)模塊 514。微藻種類判斷模塊511判斷微藻的種類，發(fā)送到所需光質(zhì)獲取模塊512。所需光質(zhì)獲取模塊512獲取該種類微藻的所需光質(zhì)，發(fā)送到LED選擇模塊513。LED選擇模塊513依據(jù)所需光質(zhì)在LED照明設備52中選擇至少一種顏色的LED，發(fā)送到光質(zhì)調(diào)節(jié)模塊514。光質(zhì)調(diào)節(jié)模塊514指令選擇的LED發(fā)光，調(diào)制出所需光質(zhì)。控制系統(tǒng)第二實施例。參見圖6，該系統(tǒng)包括控制器51，由多種顏色LED組成的LED照明設備52、加熱器 53和C02調(diào)節(jié)設備M，控制器包括微藻種類判斷模塊511、所需光質(zhì)獲取模塊512、LED選擇模塊513、光質(zhì)調(diào)節(jié)模塊514、所需光強獲取模塊515光強調(diào)節(jié)模塊516、溫度獲取模塊517、 溫度控制模塊518、C02濃度獲取模塊519和C02濃度控制模塊520。所需光強獲取模塊515獲取上述種類微藻的所需光強，發(fā)送到光強調(diào)節(jié)模塊516。 光強調(diào)節(jié)模塊516控制發(fā)光LED的PWM的脈寬比，使發(fā)光LED達到所需光強。溫度獲取模塊517獲取上述種類微藻的所需溫度和生長環(huán)境溫度，發(fā)送到溫度控制模塊518。溫度控制模塊518控制加熱器53動作，使生長環(huán)境溫度達到所需溫度。 C02濃度獲取模塊519獲取上述種類微藻的所需C02濃度和生長環(huán)境C02濃度，發(fā)送到C02濃度控制模塊520C02濃度控制模塊520控制C02調(diào)節(jié)設備工作，使生長環(huán)境C02濃度達到所需C02濃度。為方便微藻的培養(yǎng)，本實用新型可將微藻放置在箱體內(nèi)，該箱體包括三層培養(yǎng)抽屜，各層培養(yǎng)抽屜之間采用可上線移動的隔板分離?？刂破髟O置在箱體頂部，LED照明設備設置在各層培養(yǎng)抽屜的上部。每層抽屜構成單獨的培養(yǎng)空間，可對一種藻類進行培養(yǎng)試驗。 可根據(jù)不同藻類的生長條件，隔板可向上下移動調(diào)整光源藻之間的距離進行合理的光強調(diào)配利用。本實用新型用于微藻培養(yǎng)的環(huán)境控制方法和系統(tǒng)不僅可以用于微藻的培養(yǎng)，也可以用于植物生長和光合細菌的培養(yǎng)。以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，也可以上述具體實施方式
的進行組合，這些改進、潤飾及組合形成的技術方案也應視為本實用新型的保護范圍。
權利要求1.一種用于微藻培養(yǎng)的生成環(huán)境控制系統(tǒng)，其特征在于，包括控制器，由多種顏色LED 組成的LED照明設備，控制器包括微藻種類判斷模塊、所需光質(zhì)獲取模塊、LED選擇模塊和光質(zhì)調(diào)節(jié)模塊微藻種類判斷模塊，用于判斷微藻的種類；所需光質(zhì)獲取模塊，用于獲取該種類微藻的所需光質(zhì)；LED選擇模塊，用于依據(jù)所需光質(zhì)在LED照明設備中選擇至少一種顏色的LED ；光質(zhì)調(diào)節(jié)模塊，用于指令選擇的LED發(fā)光，調(diào)制出所需光質(zhì)。
2.如權利要求1所需的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器還包括所需光強獲取模塊和光強調(diào)節(jié)模塊所需光強獲取模塊，用于獲取上述種類微藻的所需光強； 光強調(diào)節(jié)模塊，用于控制發(fā)光LED的PWM的脈寬比，使發(fā)光LED達到所需光強。
3.如權利要求1所需的系統(tǒng)，其特征在于，系統(tǒng)還包括加熱器，控制器還包括溫度獲取模塊和溫度控制模塊溫度獲取模塊，用于獲取上述種類微藻的所需溫度和生長環(huán)境溫度； 溫度控制模塊，用于控制加熱器動作，使生長環(huán)境溫度達到所需溫度。
4.如權利要求1所需的系統(tǒng)，其特征在于，系統(tǒng)還包括C02調(diào)節(jié)設備，控制器還包括 C02濃度獲取模塊和C02濃度控制模塊C02濃度獲取模塊，用于獲取上述種類微藻的所需C02濃度和生長環(huán)境C02濃度； C02濃度控制模塊，用于控制C02調(diào)節(jié)設備工作，使生長環(huán)境C02濃度達到所需C02濃度。
5.如權利要求1、2、3或4所需的系統(tǒng)，其特征在于，所述微藻放置在箱體內(nèi)，該箱體包括三層培養(yǎng)抽屜，各層培養(yǎng)抽屜之間采用可上下移動的隔板分離；控制器設置在箱體頂部， LED照明設備設置在各層培養(yǎng)抽屜的上部。
專利摘要本實用新型涉及一種用于微藻培養(yǎng)的生成環(huán)境控制系統(tǒng)，包括控制器，由多種顏色LED組成的LED照明設備，控制器包括微藻種類判斷模塊、所需光質(zhì)獲取模塊、LED選擇模塊和光質(zhì)調(diào)節(jié)模塊微藻種類判斷模塊，用于判斷微藻的種類；所需光質(zhì)獲取模塊，用于獲取該種類微藻的所需光質(zhì)；LED選擇模塊，用于依據(jù)所需光質(zhì)在LED照明設備中選擇至少一種顏色的LED；光質(zhì)調(diào)節(jié)模塊，用于指令選擇的LED發(fā)光，調(diào)制出所需光質(zhì)。本實用新型利用各顏色的LED調(diào)制所需的光質(zhì)，因各顏色LED的光質(zhì)穩(wěn)定，調(diào)制的混合光質(zhì)也相對精確，能夠滿足微藻培養(yǎng)所需光質(zhì)對精度的要求。
文檔編號C12M1/38GK202072705SQ2011201308
公開日2011年12月14日 申請日期2011年4月28日 優(yōu)先權日2011年4月28日
發(fā)明者李許可, 潘學冬 申請人:杭州漢徽光電科技有限公司