CN103210805B - 设有立体式雾化喷灌系统的食用菌大棚及雾化喷灌方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种设有立体式雾化喷灌系统的食用菌大棚，包括采用砖瓦制成的棚体，棚体上开设有通风窗，透气窗上设置有可移动的通风挡板，棚体内设置有以阵列形式分部的多组栽培架，每组栽培架分为若干层食用菌菌床，棚体内设置有与加热供水系统连接的立体式雾化喷灌系统。本发明通过设置阵列形式分部的食用菌菌床，能够充分利用食用菌大棚的栽培利用率，同时配以立体式雾化喷灌系统，能够实现立体式雾化喷灌及针对不同区域的维护喷灌程序，保证大棚内的温度稳定及食用菌菌床的湿度温度，极大地提高了灌溉效率和食用菌产量。

Description

设有立体式雾化喷灌系统的食用菌大棚及雾化喷灌方法

技术领域

本发明涉及一种食用菌大棚及雾化喷灌方法，尤其涉及一种设有立体式雾化喷灌系统的食用菌大棚及雾化喷灌方法。

背景技术

双孢蘑菇的人工栽培迄今已有 300 多年的历史,是当今世界上第一大宗食用菌,因其味道鲜美、营养丰富,深受人们的喜爱,并且在世界各地广为栽培。尤其是近几年来,双孢蘑菇的商业化、规模化栽培模式发展更为迅速。现有的食用菌大棚多采用食用菌大棚进行栽培，食用菌大棚采用地面式或半地面式，土地面积利用率差。同时，现有的灌溉方式仍采用传统固定式喷灌系统或人工喷灌，喷洒不均匀,造成水分利用效率低下以及农药的浪费。

由于双孢蘑菇特殊的生长特性，很多时候需要使用温水进行浇灌，使水温与棚温差异不大，以达到提高产量的目的。而现有食用菌大棚灌溉方式无法做到温水灌溉，也无法对食用菌大棚内部温度进行控制，严重地影响了食用菌产量。

发明内容

本发明的目的是提供一种设有立体式雾化喷灌系统的食用菌大棚及雾化喷灌方法，采用立体式食用菌大棚结构及与其相匹配的立体式雾化喷灌系统，能够根据大棚温度实现温水灌溉，同时具有调节大棚温度的效果，能够提高食用菌大棚的栽培利用率，同时提高灌溉效率和食用菌产量。

本发明采用下述技术方案：

一种设有立体式雾化喷灌系统的食用菌大棚，包括采用砖瓦制成的棚体，棚体上开设有通风窗，通风窗上设置有可移动的通风挡板，棚体内设置有以阵列形式分部的多组栽培架，每组栽培架分为若干层食用菌菌床，棚体内设置有与加热供水系统连接的灌溉主管道，灌溉主管道通过软橡胶管分别连接多组移动式灌溉分支设备，移动式灌溉分支设备包括与灌溉主管道垂直设置的导轨，灌溉分支管道母管与导轨滑动连接，灌溉分支管道母管底部设置有第一电磁阀，第一电磁阀的信号输入端连接控制模块的信号输出端；灌溉分支管道母管中部密封套设有灌溉分支管道子管，灌溉分支管道子管顶端设置有雾化喷头；灌溉分支管道子管上端外侧设置有顶块，顶块与灌溉分支管道母管外壁固定的气缸的活塞杆顶端固定连接，控制模块通过气缸电磁阀控制气缸；棚体内按照一定距离间隔设置有多个棚内温度传感器，每个食用菌菌床土壤内均设置有棚内湿度传感器，多个棚内温度传感器和棚内湿度传感器的信号输出端分别连接控制模块的信号输出端。

所述的加热供水系统包括太阳能取水系统和太阳能加热系统，所述的太阳能取水系统包括若干个太阳能电池板，太阳能电池板的输出端连接光伏扬水逆变器的输入端，光伏扬水逆变器的输出端连接第一三相交流水泵，第一三相交流水泵的进水口设置在深井中，第一三相交流水泵的出水端通过管道连接蓄水池，控制模块的信号输出端连接光伏扬水逆变器的信号输入端。

所述的太阳能加热系统包括与蓄水池通过管道连接的加热箱，加热箱采用金属材料制成，加热箱内设置有电阻加热装置和加热箱温度传感器，电阻加热装置的电源输入端通过继电器常开触点连接蓄电池，蓄电池连接太阳能电池板，控制模块通过继电器驱动电路控制继电器，加热箱温度传感器的信号输出端连接控制模块信号输入端。

所述的蓄水池与加热箱之间设置有第二三相交流水泵，第二三相交流水泵连接光伏扬水逆变器的输出端；加热箱与灌溉主管道之间设置有第三三相交流水泵，第三三相交流水泵连接光伏扬水逆变器的输出端。

所述的灌溉分支管道母管上还设置有加料仓，加料仓上下两端分别通过两个加料分支管道与灌溉分支管道母管连接，两个加料分支管道位于第一电磁阀与灌溉分支管道子管底端之间，加料仓仓体上设有与加料仓活动密封连接的密封盖，加料仓下端的加料分支管道上设置有第二电磁阀，两个加料分支管道之间的灌溉分支管道母管上还设置有第三电磁阀。

所述的加料仓上下两端设置有滤网。

所述的导轨两端设置有主动链轮和从动链轮，主动链轮和从动链轮之间设置的链条安装在导轨中，电机输出轴通过齿轮组驱动连接主动链轮，灌溉分支管道母管通过滑块固定在链条上，控制模块控制连接电机。

一种设有立体式雾化喷灌系统的食用菌大棚的雾化灌溉方法，包括以下步骤

A:控制模块根据程序设计判断是否到达设定的自动喷灌时间点，如到达设定的自动喷灌时间点，则执行自动喷灌程序，进入步骤B；如未到达设定的自动喷灌时间点，则执行维护喷灌程序，进入步骤F；

B:控制模块判断是否需要进行温水喷灌，如需要进行温水喷灌，则进入步骤C；如不需要进行温水喷灌，则进入步骤D；

C:控制模块采集加热箱温度传感器传输的温度信号，判断喷灌水实际水温是否达到设定温度，如未达到设定温度，则控制电阻加热装置工作，待温度稳定后再次对比实际水温与设定水温，直至实际水温达到设定水温，然后进入步骤D；

D:控制模块控制各组移动式喷灌分支设备进行喷灌，每组移动式喷灌分支设备首先进行第一行第一层食用菌菌床喷灌，然后进行第一行第二层食用菌菌床喷灌，直至完成第一行多层食用菌菌床喷灌；如此类推，直至完成所有食用菌菌床喷灌，然后进入步骤E；

E:控制模块控制各组移动式喷灌分支设备回到初始位置，等待下次命令；

F:控制模块实时采集设置在棚体内的多个棚内温度传感器和棚内湿度传感器信号，当某个棚内温度传感器返回信号经判断后大于设定温度，则控制模块则对此棚内温度传感器所处空间进行降温程序，进入步骤G；当某个棚内湿度传感器返回信号经判断后小于设定湿度时，则控制模块则对此棚内湿度传感器所处空间进行加湿程序，进入步骤H；

G：控制模块根据棚内温度传感器所处位置选择相应移动式喷灌分支设备移动至相应位置，并进行冷水喷灌进行降温，待温度稳定后再次对比此空间实际温度与设定温度，直至此空间实际温度不大于设定温度，然后控制模块控制此移动式喷灌分支设备回到初始位置；

H: 控制模块根据棚内湿度传感器所处位置选择相应移动式喷灌分支设备移动至相应位置，并进行喷灌设定的灌溉水进行加湿，完成喷灌后控制模块控制此移动式喷灌分支设备回到初始位置。

本发明通过设置阵列形式分部的食用菌菌床，能够充分利用食用菌大棚的栽培利用率，同时配以立体式雾化喷灌系统，能够实现立体式雾化喷灌及针对不同区域的维护喷灌程序，保证大棚内的温度稳定及食用菌菌床的湿度温度，极大地提高了灌溉效率和食用菌产量。

附图说明

图1为本发明的位置分布示意图；

图2为本发明的结构示意图。

具体实施方式

如图1和图2所示，本发明包括采用砖瓦制成的棚体，棚体上开设有通风窗，通风窗上设置有可移动的通风挡板，通风窗与通风挡板相互配合可实现自然通风降温。棚体内设置有以阵列形式分部的多组栽培架24，每组栽培架24分为若干层食用菌菌床，棚体内设置有与加热供水系统连接的灌溉主管道2，灌溉主管道2通过软橡胶管4分别连接多组移动式灌溉分支设备，移动式灌溉分支设备包括与灌溉主管道2垂直设置的导轨5，灌溉主管道2设置在多组栽培架24前方水平侧，导轨5设置在每两列栽培架24之间的通道上。灌溉分支管道母管6与导轨5滑动连接，灌溉分支管道母管6底部设置有第一电磁阀7，第一电磁阀7的信号输入端连接控制模块的信号输出端；灌溉分支管道母管6中部密封套设有灌溉分支管道子管8，灌溉分支管道子管8顶端设置有雾化喷头9；灌溉分支管道子管8上端外侧设置有顶块10，顶块10与灌溉分支管道母管6外壁固定的气缸11的活塞杆12顶端固定连接，控制模块通过气缸电磁阀控制气缸11；棚体内按照一定距离间隔设置有多个棚内温度传感器，棚内温度传感器用于测定棚内对应空间处的温度；每个食用菌菌床土壤内均设置有棚内湿度传感器，棚内湿度传感器用于测量对应食用菌菌床土壤的湿度，多个棚内温度传感器和棚内湿度传感器的信号输出端分别连接控制模块的信号输出端。

所述的加热供水系统包括太阳能取水系统和太阳能加热系统，所述的太阳能取水系统包括若干个太阳能电池板，太阳能电池板的输出端连接光伏扬水逆变器的输入端，光伏扬水逆变器的输出端连接第一三相交流水泵25，第一三相交流水泵25的进水口设置在深井26中，第一三相交流水泵25的出水端通过管道连接蓄水池27，控制模块的信号输出端连接光伏扬水逆变器的信号输入端。光伏扬水逆变器可将若干个太阳能电池板输出的直流电转换为交流电，从而驱动三相交流水泵。光伏扬水逆变器可根据日照强度的变化实时地调节输出频率,使输出功率接近太阳电池阵列的最大功率。第一三相交流水泵25可从深井26中抽出灌溉用水注入蓄水池27，等待下一步加热程序。

所述的太阳能加热系统包括与蓄水池27通过管道连接的加热箱1，蓄水池27与加热箱1之间的管道上设置有第二三相交流水泵28，第二三相交流水泵28连接光伏扬水逆变器的输出端；加热箱1采用金属材料制成，加热箱1内设置有电阻加热装置和加热箱温度传感器，电阻加热装置的电源输入端通过继电器常开触点连接蓄电池，蓄电池连接太阳能电池板，控制模块通过继电器驱动电路控制继电器，加热箱温度传感器的信号输出端连接控制模块信号输入端。加热箱温度传感器可实时采集加热箱1内的水温，当需要进行温水灌溉时，控制模块判断加热箱1的水温是否达到设定值，如未达到，则控制加热器进行加热；如已超过设定值，可控制第二三相交流水泵28工作，向加热箱1内注入冷水，以调节水温。加热箱1与灌溉主管道2之间还设置有第三三相交流水泵3，第三三相交流水泵3连接光伏扬水逆变器的输出端，第三三相交流水泵3可将加热箱1内的灌溉水加压注入灌溉主管道2。

所述的导轨5两端设置有主动链轮19和从动链轮20，主动链轮19和从动链轮20之间设置的链条21安装在导轨5中，电机22输出轴通过齿轮组驱动连接主动链轮19，灌溉分支管道母管6通过滑块23固定在链条21上，控制模块控制连接电机22。控制模块可控制电机22输出轴正转或反转，从而使灌溉分支管道母管6在导轨5上做横向反复运动。

所述的灌溉分支管道母管6上还设置有加料仓13，加料仓13上下两端分别通过两个加料分支管道14与灌溉分支管道母管6连接，两个加料分支管道14位于第一电磁阀7与灌溉分支管道子管8底端之间，加料仓13仓体上设有与加料仓13活动密封连接的密封盖15，加料仓13上下两端设置有滤网16，加料仓13下端的加料分支管道14上设置有第二电磁阀17，两个加料分支管道14之间的灌溉分支管道母管6上还设置有第三电磁阀18。使用者可根据食用菌生长状态，自行配置化肥或农药放入加料仓13，通过灌溉分支管道母管6中的灌溉水溶解化肥或农药，并通过雾化喷头9喷洒到食用菌表面，保证食用菌处于生长的最佳状态。

本发明在使用时，三个三相交流水泵及电阻加热装置均采用太阳能能源，洁净环保，同时无需额外的能源费用。随着近年来国内外半导体太阳能电池板的不断降价，使本发明相对于柴油机水泵灌溉的水价优势更加明显。加热箱1内设置的电阻加热装置和加热箱温度传感器可保证灌溉水的水温，当单独需要灌溉时，使用者可通过控制模块打开第一电磁阀7和第三电磁阀18并关闭第二电磁阀17，灌溉水通过灌溉主管道2、灌溉分支管道母管6、第一电磁阀7、灌溉分支管道子管8、第三电磁阀18从雾化喷头9喷出，雾化喷头9能够提高作物对水分的吸收程度，有利于食用菌生长；当使用者需要向食用菌喷洒农药或化肥时，可将相应剂量的农药或化肥通过密封盖15放入加料仓13，然后通过控制模块打开第一电磁阀7和第二电磁阀17并关闭第三电磁阀18，此时灌溉水通过灌溉主管道2、灌溉分支管道母管6、第一电磁阀7、第二电磁阀17进入加料仓13，将加料仓13内的农药或化肥溶解后再通过灌溉分支管道子管8、雾化喷头9喷洒到食用菌表面，使食用菌充分吸收。加料仓13上下两端设置的滤网16可有效防止农药或化肥残渣进入管道。当需要移动雾化喷头9的水平位置时，控制模块可控制电机22输出轴正转或反转，从而使灌溉分支管道母管6在导轨5上做反复运动，带动雾化喷头9横向移动。当需要升高雾化喷头9对处于高处的食用菌菌床进行灌溉时，控制模块通过控制气缸电磁阀使气缸11工作，气缸11的活塞杆12在升高时将带动灌溉分支管道子管8升高，从而实现对高处食用菌菌床进行灌溉的目的；同理，控制模块可通过控制气缸电磁阀使气缸11的活塞杆12降低，实现灌溉分支管道子管8及雾化喷头9的降低。灌溉分支管道母管6与灌溉分支管道子管8之间采用密封连接，通过设置多个密封圈保证灌溉水不会漏出。当食用菌大棚内部温度高于设定值时，控制模块可控制雾化喷头9喷洒冷水进行降温，保证食用菌处于生长的最佳状态，提高食用菌产量。

针对立体式食用菌大棚及食用菌生长特性，本发明所述的设有立体式雾化喷灌系统的食用菌大棚的雾化灌溉方法，包括以下步骤

A:控制模块根据程序设计判断是否到达设定的自动喷灌时间点，如到达设定的自动喷灌时间点，则执行自动喷灌程序，进入步骤B；如未到达设定的自动喷灌时间点，则执行维护喷灌程序，进入步骤F；

B:控制模块判断是否需要进行温水喷灌，如需要进行温水喷灌，则进入步骤C；如不需要进行温水喷灌，则进入步骤D；

C:控制模块采集加热箱温度传感器传输的温度信号，判断喷灌水实际水温是否达到设定温度，如未达到设定温度，则控制电阻加热装置工作，待温度稳定后再次对比实际水温与设定水温，直至实际水温达到设定水温，然后进入步骤D；

D:控制模块控制各组移动式喷灌分支设备进行喷灌，每组移动式喷灌分支设备首先进行第一行第一层食用菌菌床喷灌，然后进行第一行第二层食用菌菌床喷灌，直至完成第一行多层食用菌菌床喷灌；如此类推，直至完成所有食用菌菌床喷灌，然后进入步骤E；

E:控制模块控制各组移动式喷灌分支设备回到初始位置，等待下次命令；

F:控制模块实时采集设置在棚体内的多个棚内温度传感器和棚内湿度传感器信号，当某个棚内温度传感器返回信号经判断后大于设定温度，则控制模块则对此棚内温度传感器所处空间进行降温程序，进入步骤G；当某个棚内湿度传感器返回信号经判断后小于设定湿度时，则控制模块则对此棚内湿度传感器所处空间进行加湿程序，进入步骤H；

G：控制模块根据棚内温度传感器所处位置选择相应移动式喷灌分支设备移动至相应位置，并进行冷水喷灌进行降温，待温度稳定后再次对比此空间实际温度与设定温度，直至此空间实际温度不大于设定温度，然后控制模块控制此移动式喷灌分支设备回到初始位置；

H: 控制模块根据棚内湿度传感器所处位置选择相应移动式喷灌分支设备移动至相应位置，并进行喷灌设定的灌溉水进行加湿，完成喷灌后控制模块控制此移动式喷灌分支设备回到初始位置。

其中移动式喷灌分支设备横向、纵向的移动距离可利用控制模块控制电机转动时间及气缸工作时间设定。

Claims (8)

1.一种设有立体式雾化喷灌系统的食用菌大棚，其特征在于：包括采用砖瓦制成的棚体，棚体上开设有通风窗，通风窗上设置有可移动的通风挡板，棚体内设置有以阵列形式分部的多组栽培架，每组栽培架分为若干层食用菌菌床，棚体内设置有与加热供水系统连接的灌溉主管道，灌溉主管道通过软橡胶管分别连接多组移动式灌溉分支设备，移动式灌溉分支设备包括与灌溉主管道垂直设置的导轨，灌溉分支管道母管与导轨滑动连接，灌溉分支管道母管底部设置有第一电磁阀，第一电磁阀的信号输入端连接控制模块的信号输出端；灌溉分支管道母管中部密封套设有灌溉分支管道子管，灌溉分支管道子管顶端设置有雾化喷头；灌溉分支管道子管上端外侧设置有顶块，顶块与灌溉分支管道母管外壁固定的气缸的活塞杆顶端固定连接，控制模块通过气缸电磁阀控制气缸；棚体内按照一定距离间隔设置有多个棚内温度传感器，每个食用菌菌床土壤内均设置有棚内湿度传感器，多个棚内温度传感器和棚内湿度传感器的信号输出端分别连接控制模块的信号输出端。

2.根据权利要求1所述的设有立体式雾化喷灌系统的食用菌大棚，其特征在于：所述的加热供水系统包括太阳能取水系统和太阳能加热系统，所述的太阳能取水系统包括若干个太阳能电池板，太阳能电池板的输出端连接光伏扬水逆变器的输入端，光伏扬水逆变器的输出端连接第一三相交流水泵，第一三相交流水泵的进水口设置在深井中，第一三相交流水泵的出水端通过管道连接蓄水池，控制模块的信号输出端连接光伏扬水逆变器的信号输入端。

3.根据权利要求2所述的设有立体式雾化喷灌系统的食用菌大棚，其特征在于：所述的太阳能加热系统包括与蓄水池通过管道连接的加热箱，加热箱采用金属材料制成，加热箱内设置有电阻加热装置和加热箱温度传感器，电阻加热装置的电源输入端通过继电器常开触点连接蓄电池，蓄电池连接太阳能电池板，控制模块通过继电器驱动电路控制继电器，加热箱温度传感器的信号输出端连接控制模块信号输入端。

4.根据权利要求3所述的设有立体式雾化喷灌系统的食用菌大棚，其特征在于：所述的蓄水池与加热箱之间设置有第二三相交流水泵，第二三相交流水泵连接光伏扬水逆变器的输出端；加热箱与灌溉主管道之间设置有第三三相交流水泵，第三三相交流水泵连接光伏扬水逆变器的输出端。

5.根据权利要求4所述的设有立体式雾化喷灌系统的食用菌大棚，其特征在于：所述的灌溉分支管道母管上还设置有加料仓，加料仓上下两端分别通过两个加料分支管道与灌溉分支管道母管连接，两个加料分支管道位于第一电磁阀与灌溉分支管道子管底端之间，加料仓仓体上设有与加料仓活动密封连接的密封盖，加料仓下端的加料分支管道上设置有第二电磁阀，两个加料分支管道之间的灌溉分支管道母管上还设置有第三电磁阀。

6.根据权利要求5所述的设有立体式雾化喷灌系统的食用菌大棚，其特征在于：所述的加料仓上下两端设置有滤网。

7.根据权利要求6所述的设有立体式雾化喷灌系统的食用菌大棚，其特征在于：所述的导轨两端设置有主动链轮和从动链轮，主动链轮和从动链轮之间设置的链条安装在导轨中，电机输出轴通过齿轮组驱动连接主动链轮，灌溉分支管道母管通过滑块固定在链条上，控制模块控制连接电机。

8.一种设有立体式雾化喷灌系统的食用菌大棚的雾化灌溉方法，其特征在于：包括以下步骤

A:控制模块根据程序设计判断是否到达设定的自动喷灌时间点，如到达设定的自动喷灌时间点，则执行自动喷灌程序，进入步骤B；如未到达设定的自动喷灌时间点，则执行维护喷灌程序，进入步骤F；

B:控制模块判断是否需要进行温水喷灌，如需要进行温水喷灌，则进入步骤C；如不需要进行温水喷灌，则进入步骤D；

C:控制模块采集加热箱温度传感器传输的温度信号，判断喷灌水实际水温是否达到设定温度，如未达到设定温度，则控制电阻加热装置工作，待温度稳定后再次对比实际水温与设定水温，直至实际水温达到设定水温，然后进入步骤D；

D:控制模块控制各组移动式喷灌分支设备进行喷灌，每组移动式喷灌分支设备首先进行第一行第一层食用菌菌床喷灌，然后进行第一行第二层食用菌菌床喷灌，直至完成第一行多层食用菌菌床喷灌；如此类推，直至完成所有食用菌菌床喷灌，然后进入步骤E；

E:控制模块控制各组移动式喷灌分支设备回到初始位置，等待下次命令；

F:控制模块实时采集设置在棚体内的多个棚内温度传感器和棚内湿度传感器信号，当某个棚内温度传感器返回信号经判断后大于设定温度，则控制模块则对此棚内温度传感器所处空间进行降温程序，进入步骤G；当某个棚内湿度传感器返回信号经判断后小于设定湿度时，则控制模块则对此棚内湿度传感器所处空间进行加湿程序，进入步骤H；

G：控制模块根据棚内温度传感器所处位置选择相应移动式喷灌分支设备移动至相应位置，并进行冷水喷灌进行降温，待温度稳定后再次对比此空间实际温度与设定温度，直至此空间实际温度不大于设定温度，然后控制模块控制此移动式喷灌分支设备回到初始位置；

H: 控制模块根据棚内湿度传感器所处位置选择相应移动式喷灌分支设备移动至相应位置，并进行喷灌设定的灌溉水进行加湿，完成喷灌后控制模块控制此移动式喷灌分支设备回到初始位置。