CN103960085B - 一种基于植物生长特性的彩色漫射玻璃温室 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于植物生长特性的彩色漫射玻璃温室，其特征在于：包括由顶棚和墙壁构成的温室以及设置于该温室内的传感模块和温室自动控制系统；所述顶棚和墙壁由彩色漫射玻璃做成，所述彩色漫射玻璃对太阳光中不同光谱成分的透过率是根据温室内植物生长所需要的光照条件而定，透过的光质是有利于温室内植物生长的；所述彩色漫射玻璃的内表面为漫射面，能把透过的自然光朝各个方向发散出去，照到植物的上、中、下层叶片甚至叶片背面，使植物有较大的光照面积。所述传感模块能分别对温室内的光强和光谱成分、温湿度以及二氧化碳浓度进行实时检测，该温室自动控制系统根据检测到数据对室内的光强、温湿度以及二氧化碳浓度进行调节，以利植物生长。

Description

一种基于植物生长特性的彩色漫射玻璃温室

技术领域

本发明涉及设施农业生产领域，尤其是一种基于植物生长特性的彩色漫射玻璃温室。

背景技术

我国是农业大国，以传统的农业耕种生产模式为主。传统的耕种生产模式不仅浪费大量的人力物力，也对环境保护与水土保持构成严重威胁，对农业可持续发展带来严峻挑战。目前，针对上述问题，我国大力提倡智慧型农业生产模式。所谓智慧型农业生产模式，就是利用实时、动态的农业物联网信息采集系统，实现快速、多维度、多尺度的信息实时监测，并在信息与种植专家知识系统基础上实现农业的自动控制。

温室种植是提高农业生产附加值、增加农民收入的一种重要的农业生产方式。温室又称暖房，能透光、保温、加温，还能人工地对温室内部的温度、湿度、二氧化碳浓度以及土壤养分等各种影响植物生长的条件进行调节以便为植物提供最佳生长环境，从而增加作物的产量，是一种几乎不受自然气候限制的四季都能栽培植物的设施，特别适合在不适宜植物生长的季节用来栽培植物。近年来，我国温室面积不断增加，温室和智慧型农业技术相结合更是现代农业发展的必然趋势。

光合作用是绿色植物吸收太阳光的能量，通过CO₂和水，制造出有机物并释放氧的过程，是植物生长的基础。从光谱上看，太阳光谱是个连续光谱。现有研究表明，植物并不是对所有波长的太阳光都均匀吸收，而是有选择性的，植物的叶绿素在蓝光和红光部分有两个很强的吸收峰。而且，不同波长的光对植物生长的作用也不同，例如红光对光合器官的正常发育至关重要，它可通过抑制光合产物从叶中的输出来增加叶片的淀粉积累，蓝光则调控着叶绿素的形成、气孔的开启以及光合节律的调节等生理过程。同时，植物在不同的生长阶段所需的光照条件也不同。已有研究表明，采用有色薄膜对作物的增产增收有促进作用。

研究表明，植物对二氧化碳的利用与光照强度有关。在弱光情况下，只能利用较低的二氧化碳浓度，光合慢，随着光照的加强，植物就能吸收利用较高的二氧化碳浓度，光合加快。研究还表明，植物在不同光照强度下需要不同的二氧化碳浓度，过高的二氧化碳浓度会抑制植物生长。

现有的温室大棚的透光顶棚和墙壁采用普通的透光玻璃或透光塑料，这种透光玻璃或透光塑料对太阳光的透光率并没考虑温室内植物对太阳光谱的选择性，这就使透进温室的光中，有些波长的光对植物生长而言可能会过多或过少。某种成分的光谱过多有可能抑制植物生长或伤害植物，过少则有可能使得植物生长缓慢甚至生病。再有，大部分温室透过的自然光在室内空间分布不均匀，通常是植物叶冠和上层叶片受光多，中下层叶片受光少，叶片背面受光又更少。这会使植物叶冠部分的水分蒸发过快，但中下层叶片的光合作用不足，对植物生长不利。国外已有报道，使用漫射玻璃会增加温室内光照均匀性，使植物叶冠部分的光强不会太强，中下层叶片又能得到足够的光照，实现增产增收的目的。但是，基于植物生长特性的彩色漫射玻璃温室目前国内外还没有报道。

因此，有必要发明一种能根据植物生长所需要的光强和光谱的条件进行选择性透光的温室，这种温室既能使透过的光较均匀地照到植物的上、中、下层叶片甚至叶片背面，使植物有较大的光照面积，又能有选择地只透过那些对植物生长有利的光谱成分，以加快植物的生长。温室内的温湿度和二氧化碳浓度能根据太阳光的强弱变化而变化，使得植物始终处于最有利于的生长环境。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能根据植物生长所需要的光照条件的透射光彩色漫射玻璃温室，这种彩色漫射玻璃温室透过的自然光的光质是最有利于温室内植物生长的，而且能较均匀地照到植物的上、中、下层叶片甚至叶片背面，使植物有较大的光照面积。温室内的温湿度和二氧化碳浓度能根据太阳光的强弱变化而变化，使它们最有利于植物生长。

本发明的目的是这样实现的：基于植物生长特性的彩色漫射玻璃温室，其特征在于：包括由顶棚和墙壁构成的温室、以及设置于该温室内的传感模块和温室自动控制系统；所述的顶棚和墙壁由彩色漫射玻璃做成，所述彩色漫射玻璃对太阳光中不同光谱成分的透过率是根据温室内植物生长所需要的光照条件而定，透过的光质是有利于温室内植物生长的；所述彩色漫射玻璃的内表面为漫射面，能把透过的自然光朝各个方向发散出去，照到植物的上、中、下层叶片甚至叶片背面，使植物有较大的光照面积；所述传感模块包括光传感器单元、温度传感器单元、湿度传感器单元和二氧化碳浓度传感器单元，它们能分别对温室内的光强和光谱成分、温湿度以及二氧化碳浓度进行实时检测；该温室自动控制系统根据检测到数据对室内的光强、温湿度以及二氧化碳浓度进行调节，以利植物生长。

在本发明一实施例中，所述顶棚和墙壁的彩色漫射玻璃的颜色可根据温室内种植的物种进行配置，使之最适合于植物的生长。

在本发明一实施例中，所述顶棚和墙壁的彩色漫射玻璃形状和放置的位置可根据温室外形架构模型以及该模型下对应种植的物种进行配置。

在本发明一实施例中，所述漫射面是粗糙的磨砂面，即由无数细微凹凸不平的面组成。

在本发明一实施例中，所述的温室有若干个，且温室的顶棚为圆形顶棚，各温室之间通过封闭式走廊连接。

   本发明的有益效果是：充分考虑了植物对光谱的选择性，利用彩色漫射玻璃的透光率以及漫射功能，配合植物生长的特性，保证了植物处于最佳的生长环境中，最大程度的提升植物的产量和品质，而且结构简单，易于实现。

图附说明

图1是本发明系统的智能控制部分原理框图。

图2是本发明的科技展示馆实施例的外观示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将通过具体实施例和相关附图，对本发明作进一步详细说明。

本实施例提供一种基于植物生长特性的彩色漫射玻璃温室，其包括由顶棚和墙壁构成的温室、以及设置于该温室内的传感模块和温室自动控制系统；所述的顶棚和墙壁由彩色漫射玻璃做成，所述彩色漫射玻璃对太阳光中不同光谱成分的透过率是根据温室内植物生长所需要的光照条件而定，透过的光质是有利于温室内植物生长的；所述彩色漫射玻璃的内表面为漫射面，能把透过的自然光朝各个方向发散出去，照到植物的上、中、下层叶片甚至叶片背面，使植物有较大的光照面积；所述传感模块包括光传感器单元、温度传感器单元、湿度传感器单元和二氧化碳浓度传感器单元，它们能分别对温室内的光强和光谱成分、温湿度以及二氧化碳浓度进行实时检测；该温室自动控制系统根据检测到数据对室内的光强、温湿度以及二氧化碳浓度进行调节，以利植物生长。

如图2的科技展示馆所示，本实施例中该科技展示馆的温室由若干个组成，且温室的顶棚为圆形顶棚，各温室之间通过封闭式走廊连接。具体的，本实施例包括不同颜色的彩色漫透射玻璃温室顶棚2和3，对应的室内空间可种植不同植物。墙壁4也为彩色漫透射玻璃，也可根据需要用无色的漫射玻璃。彩色漫射玻璃对太阳光中不同光谱成分的透过率是根据温室内植物生长所需要的光照条件而定，透过的光质是最有利于温室内植物生长的。彩色漫射玻璃内表面为漫射面，能把透过的自然光朝各个方向发散出去，照到温室内植物的上、中、下层叶片甚至叶片背面，使植物有较大的光照面积。1是科技展示馆的门，5为走廊。可从门进入沿着走廊参观馆内展示的植物。

值得一提的是，所述顶棚和墙壁的彩色漫射玻璃形状和放置的位置可根据温室外形架构模型以及该模型下对应种植的物种进行配置，这样，所述彩色漫射玻璃不仅能根据温室内植物生长所需要的光照条件而对太阳光中不同光谱成分有不同的透过率，而且还能通过对彩色漫射玻璃的不同搭配而对温室的外观起到装饰的作用，使得所设计的温室从外观上看起来给人以一种美学上的享受。

图1是本发明系统智能控制部分的原理框图，也是实施例科技展示馆内智能控制部分的原理框图。传感模块包括光传感器单元、温度传感器单元、湿度传感器单元和二氧化碳浓度传感器单元，它们能分别对温室内的光强和光谱成分、温度、湿度以及二氧化碳浓度进行实时检测，并把检测结果送到自动控制系统。自动控制系统中存有温室内植物在各种光强下的最佳温度、湿度以及二氧化碳浓度值的数据，能根据检测到的光强准确地从数据库中获取这种光强下的温度、湿度以及二氧化碳浓度信息，并把这些信息传给进行温度、湿度以及二氧化碳浓度调节的辅助设备，辅助设备运行，直到这三者的值达到要求。

本实施例中，所述温室透光顶棚和墙壁的内表面是粗糙的磨砂面，即由无数细微凹凸不平的面组成。当太阳光透过这些凹凸不平的面时，在面上发生折射，根据光的折射定律，即使是同方向入射的光，但由于入射角不同，折射角也不同，折射光线将朝各个方向射出，即发生了漫透射。由于太阳光透过彩色漫射玻璃，透过的光质是植物生长最需要的，室内光强、温湿度以及二氧化碳浓度这四个对植物生长最重要的环境因素又呈最佳搭配状态，再加上光透过彩色漫射玻璃，均匀地照射在植物的上、中、下层叶片甚至叶片背面，大大增加植物的光照面积，因此，所述的温室用于植物种植能达到增产增收的目的。

以上是本发明实施例中一个较佳的实施方案。但是，本发明并不限于上述实施方案，凡按本发明方案所做的任何均等变化和修饰，所产生的功能作用未超出本方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1. 基于植物生长特性的彩色漫射玻璃温室，其特征在于：包括由顶棚和墙壁构成的温室、以及设置于该温室内的传感模块和温室自动控制系统；所述的温室有若干个，且温室的顶棚为圆形顶棚，各温室之间通过封闭式走廊连接；所述的顶棚和墙壁由彩色漫射玻璃做成，所述彩色漫射玻璃对太阳光中不同光谱成分的透过率是根据温室内植物生长所需要的光照条件而定，透过的光质是有利于温室内植物生长的；所述彩色漫射玻璃的内表面为漫射面，所述漫射面是粗糙的磨砂面，即由无数细微凹凸不平的面组成，能把透过的自然光朝各个方向发散出去，照到植物的上、中、下层叶片甚至叶片背面，使植物有较大的光照面积；所述传感模块包括光传感器单元、温度传感器单元、湿度传感器单元和二氧化碳浓度传感器单元，它们能分别对温室内的光强和光谱成分、温湿度以及二氧化碳浓度进行实时检测；该温室自动控制系统根据检测到的数据对室内的光强、温湿度以及二氧化碳浓度进行调节，以利植物生长。

2.根据权利要求1所述的基于植物生长特性的彩色漫射玻璃温室，其特征在于：所述顶棚和墙壁的彩色漫射玻璃的颜色可根据温室内种植的物种进行配置，使之适合于植物的生长。

3.根据权利要求1所述的基于植物生长特性的彩色漫射玻璃温室，其特征在于：所述顶棚和墙壁的彩色漫射玻璃形状和放置的位置可根据温室外形架构模型以及该模型下对应种植的物种进行配置。

4.根据权利要求1所述的基于植物生长特性的彩色漫射玻璃温室，其特征在于：所述的温室采用不同的形状，温室的顶棚包括圆形、方形、以及向一边或两边倾斜，也能由单个或多个温室组成。