CN105549649A - 田间增温控制装置 - Google Patents

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田景山
张旺锋
王文敏
徐守振
勾玲
罗宏海
张亚黎
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    • G05D23/00—Control of temperature
    • G05D23/19—Control of temperature characterised by the use of electric means
    • G05D23/20—Control of temperature characterised by the use of electric means with sensing elements having variation of electric or magnetic properties with change of temperature

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Abstract

本发明公开了一种田间增温控制装置，包括气室主构架、加热换气装置、温度控制装置，其中气室主构架包括框架，框架四周及顶部设有纱窗，用于主构架的密封和开放；管道加热器将送风机送入的空气加热，来实现增加植物冠层温度的目的；温度传感器监测气室内部温度，温度控制器通过分析预设的上、下限温度和温度传感器传送的温度信息，控制管道加热器的工作状态。本发明适用于农田、草地及其他植物生长条件下的气候变化模拟研究，成本低廉，能源消耗低，加热均匀，与大田生长条件接近，增温波动幅度小，便于拆卸和安装，可在气候变化模拟研究方面广泛应用。

Description

田间增温控制装置
技术领域
本发明属于作物栽培技术领域，具体涉及一种田间增温控制装置。
背景技术
全球气候变暖问题日益突出，联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)第5次评估报告指出，近132年全球地表平均温度升高了0.85℃，1983-2012年是过去1400年来最热的30年，预计到本世纪末将升高0.3-4.8℃。全球变暖对作物生长发育、产量和品质形成所带来的影响备受关注，科学工作者采用各种增温的方式模拟气候变化研究气候变化对植物的影响。
目前，国内外常用的气候变化模拟装置和设备主要有3种：①开放式空气CO2增加装置(Free-airCO2Enrichment，FACE)，其为一个开放系统，内部的环境条件十分接近自然生态环境，但其硬件成本高昂，采用的远红外加热装置能源消耗巨大、加热不均匀，并对作物生长和土壤会产生一定影响；②全封闭室内环境模拟室，如人工气候室、玻璃温室等能够很容易控制作物生长的环境条件，但与大田生长条件差异很大，不能很好模拟气候变化对作物的影响；③开顶式气室(Open-topChamber，OTC)，采用开放顶部增加空气流通，内部环境条件与外界相对一致，主要使用太阳辐射能增温，运行成本比较经济，适用于长期的试验模拟，但受太阳辐射的影响，增温波动幅度较大，且不易拆卸和安装。
发明内容
针对上述问题，本发明主要目的在于提供一种成本低廉，能源消耗低，加热均匀，与大田生长条件接近，增温波动幅度小，便于拆卸和安装的田间增温控制装置。
为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：
田间增温控制装置包括：
气室主构架，包括框架，所述框架四周及顶部设有纱窗；
所述框架包括两个以上的立柱、横梁、托盘支撑杆、框间拉杆，两个立柱间连接横梁，每两个横梁间连接托盘支撑杆；框架的长边方向上每两个立柱间连接框间拉杆；
加热换气装置，包括管道加热器和风扇，所述管道加热器连接送风机，所述送风机连接总输气管，所述总输气管连接分输气管，所述风扇设置在立柱上；
温度控制装置，安装在所述框架内；包括温度控制器和温度传感器，所述温度控制器通过电线分别与温度传感器和管道加热器连接；所述温度传感器设置在所述框架内，用于监测试验区内温度的变化，温度控制器根据预设的上限温度、下限温度和温度传感器传送的温度信息，控制管道加热器的工作状态。
加热换气装置，包括管道加热器和风扇，所述管道加热器连接送风机，所述送风机连接总输气管，所述总输气管连接分输气管，所述风扇设置在框架内；
温度控制装置，安装在所述框架内；包括温度控制器和温度传感器，所述温度控制器通过电线分别与温度传感器和管道加热器连接；所述温度传感器设置在所述框架内，用于监测试验区内温度的变化，温度控制器根据预设的上限温度、下限温度和温度传感器传送的温度信息，控制管道加热器的工作状态。
优选的，所述纱窗内设有透明聚脂薄膜或聚乙烯塑料。
优选的，所述纱窗为卷筒式纱窗，通过玻璃胶粘结在所述框架上。
优选的，所述立柱上设有至少一个预留孔洞，用于空气的流通。
优选的，所述预留孔洞的一侧设有风扇
优选的，所述风扇为三个以上，其中至少一个风扇通过框架的顶面，用于向外输出空气，至少一个风扇从框架的一侧输入空气，至少一个风扇从框架的另一侧输出空气。
优选的，所述总输气管的两侧连接有两个以上分输气管，所述分输气管垂直于总输气管设置。
优选的，所述分输气管上间隔距离设有两个以上的散热孔，热空气通过散热孔流向试验区植物的周围和每个角落。
优选的，所述横梁为抱合横梁。
优选的，所述框架由重型仓储货架组装而成。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1.本发明是基于大田作物生长实际环境而建立的，仅改变植物冠层温度，其他环境条件更接近自然状态，保证了气室内外部土壤、光照等环境条件的一致性；通过输送加热空气的方式调节植物冠层的温度，较为科学的模拟环境温度的实际情况，并通过风扇保证气室内外空气的流通，为研究大田条件下环境温度变化对作物生长发育与产量品质影响提供了可靠的方法途径。
2.气室主构架由仓储货架构件组装而成，不需要任何螺丝加固，极易拆卸和移动，尺寸大小可根据试验要求定制加工；将密封材料置于卷筒式纱窗，利于随时、快速的收放。
3.本发明具有一定扩展性，用于增温的研究，只需更换管道加热器或增加管道加热器功率就可用于低温冷害、冻害或高温方面的研究，用途更广泛。
附图说明
图1为本发明实施例提供的田间增温控制装置的俯视图；
图2为图1的后视图；
图3为图1的侧视图。
图中各标号为：1-卷筒式纱窗，2-立柱，3-风扇，4-框间拉杆，5-横梁，6-温度传感器，7-分输气管，8-总输气管，9-管道加热器，10-送风机，11-散热孔，12-土壤。
具体实施方式
如图1、图2和图3所示，田间增温控制装置包括：
气室主构架，包括框架，框架四周及顶部设有纱窗1；
框架包括两个以上的立柱2、横梁5、托盘支撑杆、框间拉杆4，两个立柱间连接横梁5，每两个横梁5间连接托盘支撑杆；框架的长边方向上每两个立柱2间连接框间拉杆4；
加热换气装置，包括管道加热器9和风扇3，管道加热器9连接送风机10，送风机10连接总输气管8，总输气管8连接分输气管7，风扇3设置在框架内；
温度控制装置，安装在框架内；包括温度控制器和温度传感器6，温度控制器通过电线分别与温度传感器6和管道加热器9连接；温度传感器6设置在框架内，用于监测试验区内温度的变化，温度传感器6将温度信息传送至温度控制器上，温度控制器通过分析预设的上限温度、下限温度和温度传感器6传送的温度信息，控制管道加热器9的工作状态。
田间增温控制装置主要由气室主构架、加热换气装置、温度控制装置三部分组成，设置时可将各部分分别制作后，根据所在位置组合放置，为了保证主构架的稳定性，可将立柱2埋于地面以下30-50cm处的土壤12中，所用材料均是常规、易获取材料，经济实用，便于安装和拆卸。另外，加热的热源和各部件正常工作的动力来源均为日常使用的交流电，成本低廉，能源消耗低，使用方便。
本实施例在上述实施例的基础上，纱窗1内设有透明聚脂薄膜或聚乙烯塑料。
纱窗1内设有透明聚脂薄膜或聚乙烯塑料，起到密封作用，使田间增温控制装置真实的模拟作物的自然生长状态。
本实施例在上述实施例的基础上，纱窗1为卷筒式纱窗，通过玻璃胶粘结在框架上。玻璃胶优选中性玻璃胶。
纱窗1设置为卷筒式纱窗，将上述实施例中的密封材料置于卷筒式纱窗内，利于随时、快速的收放拆卸；将卷筒式纱窗通过中性玻璃胶粘结在框架上，在固定卷筒式纱窗的同时，可充分利用中性玻璃胶粘接力强、防潮性和适应冷热变化大的特点。
本实施例在上述实施例的基础上，纱窗1上设有至少一个预留孔洞，用于空气的流通。
可在纱窗1上紧贴立柱2的上端处和和紧贴立柱且距离地面20-40cm处设置两个预留孔洞，利于气室上部分和下部分内外的空气交换。
本实施例在上述实施例的基础上，预留孔洞的一侧设有风扇3。
预留孔洞的一侧设有风扇3，利于将气室内外的空气通过预留孔洞进行交换。
优选的，风扇3为三个以上，其中至少一个风扇3通过框架的顶面，用于向外输出空气，至少一个风扇3从框架的一侧输入空气，至少一个风扇3从框架的另一侧输出空气。
框架顶面的风扇3向外输出空气，与地面上分输气管7输入的热空气形成横向流通；框架两侧的风扇3一侧输入空气、一侧输出空气，这两侧的风向相互间形成空气的横向流通。
参见图1，本实施例在上述实施例的基础上，总输气管8的两侧连接有两个以上分输气管7，分输气管7垂直于总输气管8设置。
总输气管8的两侧每隔50-80cm连接分输气管7，利于将送风机10送入的空气在管道加热器9加热后输至总输气管8，总输气管8再输至分输气管7中；分输气管7垂直于总输气管8设置，利于将加热后的空气及时、均匀的输送至气室主构架下实验区的每个角落。
本实施例在上述实施例的基础上，分输气管7上间隔距离设有两个以上的散热孔11，热空气通过散热孔11流向试验区植物的周围和每个角落。
分输气管7上每隔10-15cm设有散热孔11，热空气通过散热孔11流向试验区植物的周围和每个角落，使试验区内植物受热均匀，温度传感器6之间感应的温度具有一致性，温度控制器能及时、准确的控制管道加热器9的工作状态，从而使试验区内植物处于同一生长环境内，更加科学的模拟环境温度的实际情况。
本实施例在上述实施例的基础上，横梁为抱合横梁。
横梁设置为抱合横梁，抗压能力大，支撑强度强，且不用螺丝固定，容易拆卸和组装。
本实施例在上述实施例的基础上，框架由重型仓储货架构建组装而成。
重型仓储货架是最为常见一种货架形式，成本低、安全可靠、组装、拆卸简单方便，利于降低框架材料成本的同时简化框架的组装和拆卸过程。
本发明通过输送加热空气的方式调节植物冠层的温度，在气室内通过风扇换气来实现装置内外空气流通，仅改变植物冠层温度，其他环境条件更接近自然状态；装置经济适用，便于安装和拆卸。
根据所要控制田块大小与植物高度，计算气室主构架的尺寸，确定重型仓储货架构件及纱窗的尺寸，管道加热器的额定功率则根据增加温度的幅度及试验区大小确定。以试验材料棉花为例，选择一膜四行配置的棉花两条膜，安装气室主构架，管道加热器和送风机置于气室主构架外围，总输气管铺设在每条膜的中间，其两侧每隔一定距离都安装与其垂直的水平走向的分输气管，分输气管的沿途每隔一定距离开有散热孔。
最后说明的是，以上实施例仅是本发明中的典型例子，用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域的普通技术人员可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.田间增温控制装置，其特征在于，包括：
气室主构架，包括框架，所述框架四周及顶部设有纱窗；
所述框架包括两个以上的立柱、横梁、托盘支撑杆、框间拉杆，两个立柱间连接横梁，每两个横梁间连接托盘支撑杆；框架的长边方向上每两个立柱间连接框间拉杆；
加热换气装置，包括管道加热器和风扇，所述管道加热器连接送风机，所述送风机连接总输气管，所述总输气管连接分输气管，所述风扇设置在立柱上；
温度控制装置，安装在所述框架内；包括温度控制器和温度传感器，所述温度控制器通过电线分别与温度传感器和管道加热器连接；所述温度传感器设置在所述框架内，用于监测试验区内温度的变化，温度控制器根据预设的上限温度、下限温度和温度传感器传送的温度信息，控制管道加热器的工作状态。
2.根据权利要求1所述的田间增温控制装置，其特征在于，所述纱窗内设有透明聚脂薄膜或聚乙烯塑料。
3.根据权利要求1所述的田间增温控制装置，其特征在于，所述纱窗为卷筒式纱窗，通过玻璃胶粘结在所述框架上。
4.根据权利要求1所述的田间增温控制装置，其特征在于，所述纱窗上设有至少一个预留孔洞，用于空气的流通。
5.根据权利要求4所述的田间增温控制装置，其特征在于，所述预留孔洞的一侧设有风扇。
6.根据权利要求5所述的田间增温控制装置，其特征在于，所述风扇为三个以上，其中至少一个风扇通过框架的顶面，用于向外输出空气，至少一个风扇从框架的一侧输入空气，至少一个风扇从框架的另一侧输出空气。
7.根据权利要求1-4任一项所述的田间增温控制装置，其特征在于，所述总输气管的两侧连接有两个以上分输气管，所述分输气管垂直于总输气管设置。
8.根据权利要求7所述的田间增温控制装置，其特征在于，所述分输气管上间隔距离设有两个以上的散热孔，热空气通过散热孔流向试验区植物的周围和每个角落。
9.根据权利要求1所述的田间增温控制装置，其特征在于，所述横梁为抱合横梁。
10.根据权利要求1所述的田间增温控制装置，其特征在于，所述框架由重型仓储货架组装而成。
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