CN104267769B - 铁皮石斛的生长环境跟随系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种大棚内铁皮石斛的生长环境跟随系统,包括:两套生长环境信息采集模块,一套用于周期性采集野外铁皮石斛的生长环境信息,另一套用于实时采集大棚内铁皮石斛的生长环境信息;信息比较模块,定期接收和存储野外的生长环境信息作为目标值,并实时接收大棚内的生长环境信息并与对应的目标值进行对比,并得到各个差值;跟随模块,根据差值对大棚内的生长环境进行调节,使采集到的生长环境信息与目标值一致。根据以上系统,本发明提供了对应的方法,利用本发明的系统及方法,本发明具有自动化程度高、跟随及时的效果,能够在大棚内培养出高质量的铁皮石斛。

Description

铁皮石斛的生长环境跟随系统及方法
技术领域
本发明涉及植物生长环境控制和植物栽培技术领域,尤其涉及一种铁皮石斛的生长环境跟随系统及方法。
背景技术
根据参考文献:陈志国.铁皮石斛的病虫害防治及采收加工技术[J].现代农业,2012(3):35-35.,以及:斯金平,诸燕,朱玉球.铁皮石斛人工栽培技术研究与应用进展[J].浙江林业科技,2009,29(6):66-70.,铁皮石斛是兰科多年生附生草本植物,生于海拔达1600米的山地半阴湿的岩石上,喜温暖湿润气候和半阴半阳的环境,不耐寒。具有生津养胃、滋阴清热、润肺益肾的功效,同时可增强机体免疫力。铁皮石斛主要分布于中国安徽、浙江、福建等地,适宜在凉爽、湿润、空气畅通的环境生长。
公开号为CN101843218A的专利文献中指明野生的铁皮石斛濒临灭绝,需要人工大面积种植,保障铁皮石斛的可持续生产。铁皮石斛的种植大都集中在云南、贵州、四川、广西、广东、海南等适宜地区,北方大棚的种植、生长条件与铁皮石斛野生生长环境有很多的不同,大棚的种植往往病虫害较多,影响生产效益。
铁皮石斛栽培要求在大棚中进行,大棚的建造要求做到通风、遮荫挡雨、有防虫网,并根据铁皮石斛的生长习性,考虑场地的光照、温度、湿度、通风等自然因素。铁皮石斛生长的适宜温度为15~30℃(袁正仿,张苏锋,远凌威.铁皮石斛高产优质栽培技术[J].河南农业科学,2004(2):49-49.),在浙江地区夏季比较炎热,一般采用80%的遮阳网覆盖,掀开塑料薄膜,以利降温;冬季比较寒冷,在30%~50%遮阳度下用双层塑料薄膜封闭保温。铁皮石斛要求保持基质湿润,空气湿度保持80%以上为好,但又不能积水,浇水时采用喷灌或滴灌最好,不得冲灌。不同的季节不同的地区浇水量亦不同(斯金平,诸燕,朱玉球.铁皮石斛人工栽培技术研究与应用进展[J].浙江林业科技,2009,29(6):66-70.)。
公开号为CN202660377A的专利文献公开了一种铁皮石斛人工栽培用的LED植物生长照明装置,采用高光效的620nm单色红光LED射灯和460nm单色篮光LED射灯,小角度射灯定向照射,集中照射铁皮石斛茎叶,避免大量的无效漫射光照;本实用新型采用单色光选择性比率照射,计算机智能程序控制,可以节约能源消耗80%以上。
王宏在公开号为CN102613026A的专利文献中提供一种栽培铁皮石斛的日光温室及铁皮石斛的栽培方法,日光温室为室内地面比室外地面低且东、西、北三面均为墙,南面为采光面;采光面方位为向南偏东10-20°,并分为透光区和不透光区且二者相间分布;栽培铁皮石斛的方法:1)光照强度控制在3000-10000lux;2)温度控制在5-32℃;3)湿度控制在60-80%;4)水的PH值控制在5.5-6.5;5)肥料为花多多1号20-20-20;6)基质为水苔∶松树皮∶锯末∶花生壳的体积比为1∶1∶1∶1的混合物。但以上方法主要是根据经验来确定生长环境的各个因素的控制,不够精细,幼苗的成活率不够高,与真正的野生环境有较大差异,没有实现与野生的铁皮石斛的生长环境信息的同步。
冯燕尔在公开号为CN203217406的专利文献中公开了一种温室内温湿度远程监控系统,使管理者能够远程监控温室的空气温度、湿度状态和土壤的湿度状态,并且能够自动进行空气湿度调节和空气升温、土壤增加湿度的调节控制,它包括放置在温室的温室单片机、空气温湿度采集模块、土壤湿度采集模块、加湿器、滴灌装置、增温设备、除湿机和温室无线通信模块,以及放置在远程的监控处理器、监控无线通信模块和语音报警单元,温室单片机分别连接空气温湿度采集模块、土壤湿度采集模块、加湿器、滴灌装置、增温设备、除湿机和温室无线通信模块,监控处理器分别连接监控无线通信模块和语音报警单元。
这些方法所存在的问题就在于,无法在大棚中模拟野生铁皮石斛的生长环境,从而得到优质的铁皮石斛。
发明内容
为了解决现有技术存在的问题,本发明提供了一种系统,模拟大棚内的生长环境,使得在大棚内的铁皮石斛能够与野外种植类似。一种大棚内铁皮石斛的生长环境跟随系统,包括:
两套生长环境信息采集模块,其中一套用于周期性采集野外铁皮石斛的生长环境信息,另一套用于实时采集大棚内铁皮石斛的生长环境信息,所述生长环境信息包括:光照强度、温度、湿度、土壤水分以及二氧化碳浓度;
信息比较模块,定期接收和存储野外的生长环境信息作为目标值,并实时接收大棚内的生长环境信息并与对应的目标值进行对比,并得到各个差值;
跟随模块,根据差值对大棚内的生长环境进行调节,使采集到的生长环境信息与目标值一致。
野外的生长环境会随着时间、气候等因素发生变化,因此需要一套野外的生长环境信息采集模块,进行周期性的采集。而通过在大棚内的生长环境信息采集模块以及跟随模块,不断地缩小大棚内的铁皮石斛生长环境与野外之间的差异,从而在大棚中得到野外种植的效果。
所述信息比较模块包括:
GPRS无线接收模块,用于无线接收并转发野外的生长环境信息;
本地服务器,用于接收野外的生长环境信息并作为目标值存储,并接收大棚内的生长环境信息,将大棚内的生长环境信息与对应的目标值进行比较,获得各个差值并输出。
野外的铁皮石斛通常远离种植大棚,通过有线传输的成本较高。而通过GPRS无线接收模块,使得大棚的设置地点灵活度较高。
为了根据接收到的大棚内的生长环境信息调节大棚内铁皮石斛的生长环境,使得大棚内与野外的铁皮石斛的生长环境一致,需要通过跟随模块对大棚内各个生长环境参数进行调节,可选的,所述跟随模块包括:
接受信息比较模块输出的差值并判断差值是否超过阈值,根据判断结果输出相应控制信号的控制器;
根据控制信号的类型并进行调节的调节模块,所述调节模块包括:
光照强度控制模块,包括遮阳网以及提供不同程度光照的LED灯;
湿度调节模块,所述湿度调节模块包括:用于增加空气湿度的喷雾装置;用于抽除潮湿空气的抽风扇;以及通过收放来控制大棚内湿度的湿帘;
用于提高温度的热风机;
布设于基质中用于提高土壤水分含量的滴灌系统;
用于提高二氧化碳浓度的二氧化碳发生器。
各个模块根据各自接收到的控制信号进行对应的生长环境参数调节。
由于野外铁皮石斛的生长环境变化较为平缓,因此采集周期时间可以较长,可选的,野外铁皮石斛的生长环境信息采集周期为20~60分钟。例如,采集周期可以为30分钟。
由于大棚内生长环境信息受影响的因素很多,采集时间过长会导致生长环境变化差异过大,因此采集是实时进行的,而考虑到信号接收处理以及控制等因素,可选的,所述实时采集是指采集间隔小于或等于1分钟。
由于一些差值较小的生长环境参数可以认为是接近野外生长环境,不需要进行调控,因此通过比较阈值来确定是否需要进行跟随调节,可选的,其中对于超过阈值的差值,控制器输出相应的控制信号,各个差值的阈值取值范围为:
光强差值的阈值取值范围为80~100流明;
温度差值的阈值取值范围为0.5~1摄氏度;
湿度差值的阈值取值范围为2%~4%;
土壤水分差值的阈值取值范围为2%~4%;
二氧化碳差值的阈值取值范围为2%~4%。
例如,光强差值的阈值为80流明,温度差值的阈值为1摄氏度,湿度差值的阈值为目标值湿度的3%,土壤水分差值的阈值为目标值土壤水分的3%,二氧化碳为目标值二氧化碳浓度的3%。
利用本发明的生长环境跟随系统,本发明还提供了对应的跟随方法,以实现对大棚内铁皮石斛生长环境的跟随。
一种大棚内铁皮石斛的生长环境跟随方法,包括:
步骤1,周期性采集野外铁皮石斛的生长环境信息,所述生长环境信息包括:光照强度、温度、湿度、土壤水分以及二氧化碳浓度;
步骤2,在每个周期中,实时采集大棚内铁皮石斛的生长环境信息并与对应的目标值比较,输出各个差值;
步骤3,每次接收到差值后根据差值对大棚内的生长环境进行调节,使采集到的生长环境信息与目标值一致。
本发明将大棚内的铁皮石斛生长环境信息与野外的生长环境信息进行比较,通过得到的差值不断调节大棚内的生长环境,直至与野外生长环境一致,从而达到模拟野外生长环境,在大棚内培育出与野外的铁皮石斛相同的铁皮石斛。
由于野外的生长环境通常位于交通不便的地方,因此,需要无线传输至大棚内,优选的,步骤2具体为:
步骤2-1,无线接收并转发野外的生长环境信息;
步骤2-2,存储采集到的野外的生长环境信息,作为目标值;并分别与大棚内采集到的生长环境信息进行比较,得到差值,将差值输出。
无线接收通常由GPRS模块完成,而目标值的存储以及差值的比较则由大棚内的本地服务器完成。
在得到差值以后,不同的生长环境信息与目标值之间的差值需要通过调节不同的模块来完成,可选的,步骤3具体为:
接受信息比较模块输出的差值并判断差值是否超过阈值,根据判断结果输出相应控制信号;
根据控制信号的类型进行调节不同的生长环境信息:
若控制信号类型为光照强度,则通过收放遮阳网以及提供不同程度和时间长度光照的LED灯来调节光照强度;
若控制信号类型为湿度,则通过控制喷雾装置、抽风扇以及湿帘来进行湿度的调节;
若控制信号类型为温度,则通过控制热风机来进行温度的调节;
若控制信号类型为土壤水分,则通过控制布设于基质中的滴管装置进行土壤水分的调节;
若控制信号类型为二氧化碳浓度,则通过调节二氧化碳发生器来进行二氧化碳的浓度调节。
通过光照、湿度、温度、二氧化碳浓度以及土壤水分的环境跟随,能够比较完善地模拟出野外的铁皮石斛生长环境。
采用本发明方法,具有下述有益效果:(1)自动化程度高,操作方便快捷,实现了对环境的精准控制。(2)实现了北方生产基地的铁皮石斛的生长环境信息与原产地的野生铁皮石斛生长环境信息的同步。保证生长环境更自然,更符合自然生长规律,保证成分、品质的可靠和高产。将该技术方法在一些自然气候环境不适宜的地区推广,克服了地域的限制。为当地经济发展做出贡献。
附图说明
图1为本发明一个实施例的系统结构示意图;
图2为图1所示实施例的方法流程图。
具体实施方式
为了对本发明进行详细的解释,本发明结合附图以及实施例对本发明的方法以及系统进行具体的说明。
如图1所示,本发明当前实施例中的系统实施于大棚6中,大棚6为提供室内铁皮石斛的生产场地。包括:设于野生环境中的野生铁皮石斛的生长环境信息采集传输模块1,该模块包括生长环境信息采集模块以及发送模块,其中生长环境信息采集模块包括温度传感器、湿度传感器、光照传感器、CO2传感器和土壤水分传感器,单片机,发送模块为GPRS无线发送模块。单片机接收传感器采集的生长环境信息,并通过GPRS模块无线传输数据信息。该模块布设在浙江省台州市天台县百丈岩的半山地带,野生铁皮石斛在该地生长状态良好。
在大棚内设有GPRS无线接收模块2,用来接收野生铁皮石斛的生长环境信息,并将信息上传本地服务器3,本地服务器3在当前实施例中为计算机。本地服务器将远程传输的野生铁皮石斛产地的生长环境信息保存分析,并作为目标值,结合本地生产大棚获取的生长环境信息,控制铁皮石斛生产大棚的生长环境信息与野生产地的环境信息相同。
为了将大棚内的生长环境与野外的生长环境进行比较,在大棚内也设有生长环境信息模块15,用以获取大棚内的温度、湿度、光照强度、CO2浓度、基质水分含量,所采用的传感器与野外的传感器相对应。
在大棚内的环境跟随模块包括:
遮阳网4,用以控制通光量,遮阳网4通过搭建在大棚外部的遮阳网支架5来支撑,安装于大棚上方。
湿帘8,用以控制大棚的温湿度,安装于大棚侧向开口处。
LED灯9,用以提供不同程度的光照,通常LED灯9有多组,排布于大棚内侧面,排布的位置视光照位置以及光照强度而定。
热风机10,安装于大棚内,用以控制大棚温度。
喷雾装置11,安装于大棚内,用以控制湿度。
控制装置7,接收本地服务器3发来的控制信号,通过继电器控制相环境跟随模块中其他各个装置的运行。
铁皮石斛的生长基质12,基质中布设了滴灌系统,控制基质水分含量。
CO2发生器13,用以提高CO2含量。
抽风扇14,配合湿帘,用以控制湿度,空气流通及CO2含量。
利用上述装置,运行本发明实施例的方法,在浙江天台县的野生铁皮石斛产地的半山地带及河南省滑县的生产基地大棚分别布设一套铁皮石斛的生长环境信息采集模块。每套生长环境信息采集模块包括:温度传感器、湿度传感器、光照传感器、CO2传感器和土壤水分传感器。在野外的生长环境信息采集模块采集到这些信息之后,通过GPRS无线发送模块发送给设于大棚内的GPRS无线接收模块。
利用布置好的生长环境信息采集模块进行步骤1,周期性采集野外铁皮石斛的生长环境信息,所述生长环境信息包括:光照强度、温度、湿度、土壤水分以及二氧化碳浓度。野外环境参数的变化一般较为平缓,因此采集周期可以为20~60分钟,在本发明当前实施例中,每隔30分钟采集一次。由于大棚内生长环境信息受影响的因素很多,采集时间过长会导致生长环境变化差异过大,因此采集是实时进行的,时间间隔小于或等于1分钟,在本发明实施例中,大棚内的生长环境中相关参数的调控装置的开启的同时,大棚内的采集装置以1分钟为单位采集环境参数。
接着步骤2,在每个周期中,实时采集大棚内铁皮石斛的生长环境信息并与对应的目标值比较,输出各个差值。具体为:
步骤2-1,利用GPRS无线接收模块无线接收并转发野外的生长环境信息。
其中,采集生长环境信息的各个传感器类型如下:
土壤水分传感器选用型号为HS-102STR,它是一款基于频域反射原理,利用高频电子技术制造的高精度传感器。通过测量土壤的介电常数,能直接稳定地反映各种土壤的真实水分含量。具有如下特点及参数:
(1)密封性好,可直接埋入土壤中使用,且不受腐蚀。
(2)土质影响较小,应用地区广泛。
(3)测量量程:0%~100%。
(4)测量精度:0%~50%(m3)范围内为±2%(m3)。
(5)工作范围:-30℃~70℃。
(6)工作电压:12~24V DC。
(7)工作电流:30mA。
(8)输出信号:4~20mA。
(9)测量区域:以中央探针为中心的直径为7cm、高为7cm的圆柱体。
温湿度传感器选用型号为HS-102S,它采用世界先进的CMOS数字式温湿度传感器,技术参数如下:
(1)测量范围:-40~125℃;0~100%。
(2)测量精度:±0.5℃;±2%RH。
(3)输出信号:4~20mA。
光照度传感器选用型号为HY302,它采用较高灵敏度的感光探测器,配合高精度线性放大电路,具有多种光照测量范围和信号输出类型。技术指标如下:
(1)工作环境:温度:0℃~50℃;湿度:≤94%RH。
(2)测量范围:0~20 000Lux。
(3)测量精度:±5%FS(25℃)。
购买栽培基质,例如,可以采用公开号为CN101843218A的专利文献中的基质作为铁皮石斛的根系生长环境。树皮、石头、珍珠岩和有机肥混合成的铁皮石斛栽培基质。
步骤2-2,存储采集到的野外的生长环境信息,作为目标值;并分别与大棚内采集到的生长环境信息进行比较,得到差值,并输出相应控制信号。
在生产基地布设继电器控制LED灯,二氧化碳发生器,喷头,来控制温湿度、光照强度、CO2浓度、土壤水分含量。
GPRS无线接收模块采用法国wavecom公司的wism02d模块,此模块为双频GsM模块(EGSM900/1800MHz或EGsM900/1900MHz),适合于手持蜂窝移动电话及其他无线通信产品应用,其设计及开发符合ETSI GSM Phase 2+标准。模块基本功能有:(1)话音功能(GSM状态);(2)GSM电路数据/传真功能;(3)GPRS数据传输功能;(4)短消息服务功能(GSM或GPRS状态)。
该系统通过RS-485总线将数字传感器与1个单片机连接,组成现场实时采集监控系统,通过GPRS无线模块与移动GPRS网络连接,将现场采集数据实时发送,在大棚所在的基地接收数据并保存到本地服务器的控制中心。接着,进入步骤3,每次接收到差值后根据差值对大棚内的生长环境进行调节,使采集到的生长环境信息与目标值一致,其中由本地服务器接收生长环境信息与目标值之间的差值,并输出控制信号来调整生长环境。计算机控制中心将接收到的天台县的野生铁皮石斛的生长地的环境参数,与采集到的大棚内的环境参数相减,得到差值,随即开启调控装置,减小差值,使两种生长环境的参数相同。
在进行实时采集之后,将采集到的生长环境信息与野外的目标值做差值,该计算由计算机的控制中心进行,对采集的信号进行相减即可,当大棚内的差值对于超过阈值时,控制器输出相应的控制信号,各个差值的阈值取值范围为:光强差值的阈值取值范围为80~100流明;温度差值的阈值取值范围为0.5~1摄氏度;湿度差值的阈值取值范围为2%~4%;土壤水分差值的阈值取值范围为2%~4%;二氧化碳差值的阈值取值范围为2%~4%。
在本发明当前实施例中,各个差值的阈值取值为:光强差值阈值为100lm(流明),温度差值阈值为1℃(摄氏度),湿度差值阈值为目标值湿度的3%,土壤水分为目标值土壤水分的3%,二氧化碳差值目标值二氧化碳浓度的3%,开启调控装置,如果差值小于以上参数,可视作环境因素相同,无需开启调控装置。
各个调节模块根据控制信号的类型进行调节不同的生长环境信息,控制信号的类型包括光照强度控制信号、温度控制信号、湿度控制信号、土壤水分控制信号以及二氧化碳浓度控制信号。调节方式具体如下:
遮阳网利用卷帘机进行收放,卷帘机是用于驱动日光温室外遮阳网的展开和收拢的设备,其为大棚生产过程中补光、增温、省力等发挥了巨大的作用。侧置卷轴上推式卷帘机安装于大棚一侧,其底座连接由2根不同管径的钢管组成的伸缩轴,输出端通过法兰与卷轴连接。卷帘机工作时驱动卷轴转动以收拢或铺放遮阳网,并在端部伸缩轴和卷轴的共同作用下随遮阳网一起沿着大棚坡面移动。由交流接触器组成的电机互锁控制电路控制。卷帘机主要技术参数为:许用扭矩1600N·m,输出转速约2.8r/min,减速比500,配套电机功率0.75kW,输出转速1400r/min。
当大棚所在地的光照强度超过目标值时,服务器发送控制信号到主控制器,主控制器控制步进电机旋转,从而带动遮阳网卷轴旋转,减少大棚的受光照面积,通过大棚内的生长环境信息采集装置,实时监测光照强度,控制光照强度到目标值
LED灯的性能高于白炽灯,如其具有较强的亮度、稳定性较强、功率较低并且具有较长的使用周期。LED是低压微电子产品,已经成功地与计算机技术、嵌入式控制技术和网络通讯技术等融合。
基于3基色原理。分别选R、G、B LED各1个组合为I组作为发光单元。在每1个LED发光单元上加上聚光镜来改变LED的发散角度进行组合。将发光单元发出的R、G、B 3基色光线进行迭加处理配光。然后.通过LED驱动电路对发光单元内每1个LED的流明比例(发光亮度)进行控制调节。发光单元就可以发出白、绿、紫、红、蓝等多种颜色的光线,并且亮度及色饱和度都可以根据需求进行调节。
当光照强度不足时,控制器发出控制信号,LED灯光控制器采用DMX512通讯协议来实现控制。工作过程是:本地服务器3将LED的调光数据通过数据总线发送到LED灯光控制器的MCU,灯光控制器通过数据总线向LED灯具发出控制信息以及调光数据,LED驱动控制芯片为SD600,LED驱动电路对发光单元内LED的流明比例(发光亮度)进行控制调节。
启动LED灯,通过大棚内的信息采集装置实时获取光照强度,达到目标值停止LED。
温室CO2浓度自动控制系统由控制单元、CO2浓度变送器、触发器以及浓度显示和运行指示等设备组成。控制模块是西门子公司开发的一种自带编程器的超小型通用逻辑设计模块,具有结构紧凑、编程简单、易于扩展、功能强和可靠性高等特点。同时它集成了与、或、非等基本控制逻辑,能完成定时计数和时钟功能。本系统选用的12/24RC型,具有8点数字量输入和4点继电器输出,输入点中的I7和I8既可以作数字量输入,也可用于0~10V信号的模拟量输入。控制模块的输入电压可选择直流12V或24V,每个继电器输出电流最大可达10A,可直接用于驱动CO2发生器接触器。该机型同时配备有LCD显示功能,可以随时编辑程序、修改程序和设定参数,并可进行现场检测调试。
根据温室大棚对CO2浓度的要求,本系统的二氧化碳发生器采用了瑞典森尔生产的eSense-d二氧化碳变送器。该变送器带有液晶显示屏,以10-6为单位显示CO2的数值可直观反映当前室内CO2浓度可测CO2浓度范围为0~2000*10-6。工作电压为24V,输出电压0~10V,与12/24RC型输入模拟信号匹配,且输出量与CO2浓度呈线性关系5mV/10-6,测量精度30*10-6,带RS485/MODBUS网络通讯接口满足大棚内的测量要求。
当CO2浓度低与目标值,控制器发出控制信号,启动CO2发生器,通过大棚内的信息采集装置实时获取CO2浓度,达到目标值停止CO2发生器。
灌溉系统由水箱、管道、阀门、过滤器、水表、毛管和灌水器组成。供水压力水头8m,地面滴灌用雨鸟公司生产的压力补偿式滴头,地下滴灌用灌水器为国内生产的孔口式地下专用滴头,毛管为Φ12PE塑料管,每根毛管入口接球型阀门,灌溉干管上装水表,精度为0.00001m3,用来控制灌溉和水量。垂向交替滴灌布设两条毛管,地下滴灌滴头埋深15cm,每个土槽居中布置滴头。
当土壤水分含量低于目标值,控制器发出控制信号,启动滴灌装置,通过大棚内的信息采集装置实时获取土壤水分含量,达到目标值停止滴灌装置运行。
湿度控制系统由湿度控制器、湿度传感器、执行器(接触器、可控硅等)组成。湿度传感器布置在大棚内靠回风口的位置。
湿帘系统降温的基本原理为水的蒸发降温,蒸发降温的限值是把空气从干球温度降到湿球温度。其核心是由波纹状的纤维纸粘结而成的能让水蒸发的湿帘,由于其中添加了特殊的化学成分,耐腐蚀、使用寿命长。特制的输水湿帘能确保水均匀地淋湿整个湿帘墙,空气穿透湿帘介质时,与湿润介质表面进行的水气交换将空气的最热转化为汽化潜热,实现对空气的加湿与降温。一般湿帘安装在温室的北端,风机安装在温室的南端,通过强制抽取温室内的空气形成负压区,同时水泵将水打在湿帘墙上,这样温室外部的空气就通过安装在大棚北部的湿帘进入室内,空气通过湿润的湿帘表面导致水分的蒸发,冷空气流经温室,吸收室内热量后,经风扇排出,从而达到降温的目的。
湿帘选用瑞典蒙特公司的波纹状纤维纸,高1.5m,长6m,铝合金框架。温室南端安装意大利倍利排风扇2台,外形尺寸l 378×1378×400mm,排风量44500m3/h/台,功耗1.125kw/台。供水系统为1台水泵,电机功率为0.55kW。
大棚的湿度低于目标值,主控机发出信号控制时间继电器,时间继电器进入工作状态,从而接通交流接触器,交流接触器接通电磁阀,水管通水,喷雾头开始喷水雾。达到目标值的湿度,断开电源,结束喷雾。通过喷雾可以增加湿度、降低温度。
与此同时,安装的温室湿帘装置也可加湿降温,该技术也很成熟,二者同时采用,效果更佳。
热风机由鼓风机、加热器、控制电路三大部分组成。它实现了工作温度、风量的调控。另外,热风机还对通风机进风口、电机设置了超温保护回路及对总电路设置了急刹挚开关,更进一步完善对设备的保护。
通电后,鼓风机把空气吹送到加热器里,令空气从螺旋状的电热丝内、外侧均匀通过,电热丝通电后产生的热量与通过的冷空气进行热交换,从而使用出风口的风温升高。出风口处的K型热电偶及时将探测到的出风温度反馈到温控仪,仪表根据设定的温度监测着工作的实际温度,并将有关信息传递回固态继电器进而控制加热器是否工作。同时,通风机可利用风量调节器(变频器、风门)调节吹送空气的风量大小。
如需提高温度,控制器发出控制信号,启动加热风机,通过大棚内的信息采集装置实时获取温度,温度达到目标值停止加热。
浙江省天台县野生铁皮石斛生长环境信息采集的时间间隔为每十分钟一次,河南省滑县生产基地在接收到数据后,结合本地生产基地的环境信息,进行调节。提高了自动化程度,降低了成本。
管理员用户可以通过软件系统的控制界面手动控制生产基地大棚的环境调控设备,也可以设定软件系统自动运行调控,该系统记录环境信息数据,方便查询。
采用本发明方法,具有下述有益效果:(1)自动化程度高,操作方便快捷,实现了对环境的精准控制。(2)系统灵活方便,适宜于大规模应用,成本控制合理,规模越大平均成本会越低。(3)实现了北方生产基地的铁皮石斛的生长环境信息与原产地的野生铁皮石斛生长环境信息的同步。保证生长环境更自然,更符合自然生长规律,保证成分、品质的可靠和高产。将该技术方法在北方地区推广,克服了地域的限制。具有很高的实用价值。为当地经济发展做出贡献。

Claims (7)

1.一种大棚内铁皮石斛的生长环境跟随系统,其特征在于,包括:
两套生长环境信息采集模块,其中一套用于周期性采集野外铁皮石斛的生长环境信息,另一套用于实时采集大棚内铁皮石斛的生长环境信息,所述生长环境信息包括:光照强度、温度、湿度、土壤水分以及二氧化碳浓度;
信息比较模块,定期接收和存储野外的生长环境信息作为目标值,并实时接收大棚内的生长环境信息并与对应的目标值进行对比,并得到各个差值;
跟随模块,根据差值对大棚内的生长环境进行调节,使采集到的生长环境信息与目标值一致;
所述跟随模块包括:
接受信息比较模块输出的差值并判断差值是否超过阈值,根据判断结果输出相应控制信号的控制器;
根据控制信号的类型并进行调节的调节模块,所述调节模块包括:
光照强度控制模块,包括遮阳网以及提供不同程度光照的LED灯;
湿度调节模块,所述湿度调节模块包括:用于增加空气湿度的喷雾装置;用于抽除潮湿空气的抽风扇;以及通过收放来控制大棚内湿度的湿帘;
用于提高温度的热风机;
布设于基质中用于提高土壤水分含量的滴灌系统;
用于提高二氧化碳浓度的二氧化碳发生器。
2.如权利要求1所述大棚内铁皮石斛的生长环境跟随系统,其特征在于,所述信息比较模块包括:
GPRS无线接收模块,用于无线接收并转发野外的生长环境信息;
本地服务器,用于接收野外的生长环境信息并作为目标值存储,并接收大棚内的生长环境信息,将大棚内的生长环境信息与对应的目标值进行 比较,获得各个差值并输出。
3.如权利要求1所述大棚内铁皮石斛的生长环境跟随系统,其特征在于,野外铁皮石斛的生长环境信息采集周期为20~60分钟。
4.如权利要求1所述大棚内铁皮石斛的生长环境跟随系统,其特征在于,所述实时采集是指采集间隔小于或等于1分钟。
5.如权利要求1所述大棚内铁皮石斛的生长环境跟随系统,其特征在于,其中对于超过阈值的差值,控制器输出相应的控制信号,各个差值的阈值取值范围为:
光强差值的阈值取值范围为80~100流明;
温度差值的阈值取值范围为0.5~1摄氏度;
湿度差值的阈值取值范围为2%~4%;
土壤水分差值的阈值取值范围为2%~4%;
二氧化碳差值的阈值取值范围为2%~4%。
6.一种大棚内铁皮石斛的生长环境跟随方法,其特征在于,包括:
步骤1,周期性采集野外铁皮石斛的生长环境信息,所述生长环境信息包括:光照强度、温度、湿度、土壤水分以及二氧化碳浓度;
步骤2,在每个周期中,实时采集大棚内铁皮石斛的生长环境信息并与对应的目标值比较,输出各个差值;
步骤3,每次接收到差值后根据差值对大棚内的生长环境进行调节,使采集到的生长环境信息与目标值一致;
步骤3具体为:
接受信息比较模块输出的差值并判断差值是否超过阈值,根据判断结果输出相应控制信号;
根据控制信号的类型进行调节不同的生长环境信息:
若控制信号类型为光照强度,则通过收放遮阳网以及提供不同程度和时间长度光照的LED灯来调节光照强度;
若控制信号类型为湿度,则通过控制喷雾装置、抽风扇以及湿帘来进行湿度的调节;
若控制信号类型为温度,则通过控制热风机来进行温度的调节;
若控制信号类型为土壤水分,则通过控制布设于基质中的滴管装置进行土壤水分的调节;
若控制信号类型为二氧化碳浓度,则通过调节二氧化碳发生器来进行二氧化碳的浓度调节。
7.如权利要求6所述的大棚内铁皮石斛的生长环境跟随方法,其特征在于,步骤2具体为:
步骤2-1,无线接收并转发野外的生长环境信息;
步骤2-2,存储采集到的野外的生长环境信息,作为目标值;并分别与大棚内采集到的生长环境信息进行比较,得到差值,将差值输出。
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