CN106613534A - 一种室内农业智能控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种室内农业智能控制系统，包括顶棚、LED光源、温室、土壤湿度探测仪、空气湿度探头、控制器、二氧化碳发生器、恒温装置、进水管以及培养槽；所述顶棚设在温室的上方，植物补光灯设置在温室的顶部与底部,空气温湿度探头、控制器、报警器、二氧化碳发生器、恒温装置均设在温室内部，培养槽设在温室的底部，在培养槽内设有人工土壤，土壤湿度探测仪插在土壤内，进水管在温室底部和人工土壤连接。本发明从植物生长所需要的物质出发，控制光强度及光照光谱、土壤湿度和二氧化碳浓度，使得光合作用强度和蒸腾作用协调配合，让植物产生最佳的光合作用，植物得到最佳的生长状态。全封闭式、自动化的室内农业生产系统不仅美观而且环保。

Description

一种室内农业智能控制系统
技术领域
本发明属于农业自动化技术领域，尤其涉及一种室内农业智能控制系统。
背景技术
由于外界的环境温度、湿度、光照强度等不受人为控制，城市空气质量降低等自然因素造成户外植物产量降低，影响经济的发展和人们的正常生活需求，室内种植食用农作物或将是未来发展大趋势。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种低能耗、高效率的室内农业智能控制系统。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
一种室内农业智能控制系统，包括顶棚、植物补光灯、温室、土壤湿度探测仪、空气湿度探头、控制器、恒温装置、二氧化碳发生器以及培养槽、进水管；所述顶棚设在温室的上方，植物补光灯设置在温室的顶部与底部,空气温湿度探头、控制器、恒温装置、二氧化碳发生器均设在温室内部，培养槽设在温室的底部，在培养槽内设有人工土壤，土壤湿度探测仪插在土壤内，进水管在温室底部和人工土壤连接。
进一步的，所述植物补光灯，主要是由红蓝光源组成的，采用植物最敏感的光波段，红光波长使用620-630nm和640-660nm的波段的LED，红光植物补光灯均匀的分布在温室底部的培养槽上表面，蓝光波长使用450-460nm和460-470nm波段的LED，蓝光植物补光灯均匀的分布在温室顶部，红光植物补光灯与蓝光植物补光灯的相对发光强度可以通过调节红光植物补光灯与蓝光植物补光灯LED的数目比例来调节。
进一步的，所述的植物补光灯的总光照强度可以按照如下关系自行调节：φ＝Bυ，υ＝(ω人工土壤-ω空气)T(t)，其中φ表示植物补光灯的光照强度，B为经验参数，表示特定植物光照强度和蒸腾速率的关系，υ表示蒸腾速率，T(t)为时间参数，表示在特定植物生长的不同时间阶段植物叶片蒸腾速率和湿度差的关系，ω人工土壤表示人工土壤的湿度，ω空气表示空气湿度。
进一步的，所述顶棚上覆盖有金属板或者陶瓷片。
进一步的，所述温室的侧壁采用离心玻璃棉板。
本发明的有益效果是：从植物生长所需要的光源出发，组合配置红蓝光源的光谱组成，并让蓝光从上向下照射到叶面的上表面、红光从下向上照射到叶面的下表面及枝干上，然后控制总光强度、土壤湿度和二氧化碳浓度，使得光合作用强度和蒸腾作用协调配合，让植物产生最佳的光合作用，植物得到最佳的生长状态，让植物在生长过程中促进多发侧枝和芽的分化，加快根茎叶生长，加快植物碳水化合物的合成和维生素的合成，缩短了生长周期。而且，既避免了光照强度过多造成能源浪费以及光照强度过少，农作物光合作用不足的情况，也避免了土壤湿度过大而造成农作物根部腐烂以及长时间环境湿度太小并且不能得到及时补充而造成农作物生长减缓的现象。除此之外，全封闭式、自动化的室内农业生产系统不仅美观而且环保，适合大面积多场合的推广应用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
如图1所示，一种室内农业智能控制系统，包括顶棚、植物补光灯、温室、土壤湿度探测仪、空气湿度探头、控制器、恒温装置、二氧化碳发生器以及培养槽、进水管；所述顶棚设在温室的上方，植物补光灯设置在温室的顶部与底部,空气温湿度探头、控制器、恒温装置、二氧化碳发生器均设在温室内部，培养槽设在温室的底部，在培养槽内设有人工土壤，土壤湿度探测仪插在土壤内，进水管在温室底部和人工土壤连接。
所述植物补光灯，主要是由红蓝光源组成的，采用植物最敏感的光波段，红光波长使用620-630nm和640-660nm的波段的LED，红光植物补光灯均匀的分布在温室底部的培养槽上表面，蓝光波长使用450-460nm和460-470nm波段的LED，蓝光植物补光灯均匀的分布在温室顶部，红光植物补光灯与蓝光植物补光灯的相对发光强度可以通过调节红光植物补光灯与蓝光植物补光灯LED的数目比例来调节。这些光源都是让植物产生最佳的光合作用，植物得到最佳的生长状态，有助缩短植物的生长周期。同时，所述的植物补光灯的总光照强度与植物叶片的蒸腾速率有如下关系：φ＝Bυ，υ＝(ω人工土壤-ω空气)T(t)。其中φ表示植物补光灯的光照强度，B为经验参数，表示特定植物光照强度和蒸腾速率的关系。υ表示蒸腾速率，T(t)为时间参数，表示在特定植物生长的不同时间阶段植物叶片蒸腾速率和湿度差的关系。ω人工土壤表示人工土壤的湿度，ω空气表示空气湿度。
土壤湿度探测仪4采用型号为BW17-M-300的土壤湿度计，它是一种插入式数显土壤温湿度测量仪。探针长:75cm，探针直径:1.3cm，温度量程.:0～65°C(仅T-300)，湿度量程:0-100％相对土壤湿度，电源:9V电池，总长:91cm，重量:2.3kg。外壳由坚固铸铝制成，航空级不锈钢结构。另外，其配有通用全密闭湿度和温度传感器，即便插入硬土也不会损坏，可使用多年。应用时，将其探针插入软湿区域，按下测试按钮。数据快速显示，因而可对不同深度和区域进行多次测量。可以有效全天候监控湿度和温度。测量仪精度高，可数秒内显示结果，可用于各种土壤测量，不受温度、pH和溶解盐或金属离子影响。该湿度计可测量相对湿度、温度；2000组温湿度数据存储；通过相应的编程，可自动诊断及自动修正偏差；用户可以设置输出信号量程、报警上下限及数据存储间隔；传感器失效及上下限报警通知；具有趋势指示功能；精度高，功耗小，性能稳定。
所述顶棚1上覆盖有金属板或者陶瓷片，能很好的起到保温效果。
所述温室3的侧壁采用离心玻璃棉板，离心玻璃棉板是离心玻璃棉经过固化处理后制成的具有一定强度的板材制品，无论在高温或低温环境中均能保持良好的保温隔热性能。
所述二氧化碳发生器8位于温室内壁，当温室内二氧化碳浓度低于0.02％时，自动向温室注入二氧化碳，直到温室内二氧化碳浓度为0.1％，二氧化碳发生器自动关闭。
所述培养槽9位于温室底部，内部放置适合植物生长的人工土壤。
所述进水管10位于温室下部，上部设有水阀，外部连接营养液。
所述恒温装置7位于温室内壁，可根据不同植物适宜生长温度不同，设置不同的值，可保持室内温度始终处于适合所种植植物生长的温度。
系统工作时，首先，针对不同植物，智能控制系统内部事先设定植物生长的最优条件：温度T0，光照强度适宜范围A0～B0，土壤相对湿度60％～80％。二氧化碳浓度为0.02％-0.1％，红光植物补光灯与蓝光植物补光灯的数目比例为M：N。其次，生长过程中，当温室内二氧化碳浓度低于0.02％时，自动向温室注入二氧化碳，直到温室内二氧化碳浓度为0.1％，二氧化碳发生器自动关闭。当土壤湿度低于60％时进水阀自动打开，营养液通过进水管流入人工土壤，当土壤湿度达到80％时，自动停止进水，进水阀关闭。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种室内农业智能控制系统，其特征在于：包括顶棚(1)、植物补光灯(2)、温室(3)、土壤湿度探测仪(4)、空气湿度探头(5)、控制器(6)、恒温装置(7)、二氧化碳发生器(8)，以及培养槽(9)、进水管(10)；所述顶棚(1)设在温室(3)的上方，植物补光灯(2)设置在温室(3)的顶部与底部,空气温湿度探头(5)、控制器(6)、恒温装置(7)、二氧化碳发生器(8)均设在温室(3)内部，培养槽设在温室的底部，在培养槽内设有人工土壤，土壤湿度探测仪(4)插在人工土壤内，进水管(10)在温室底部和人工土壤连接。
2.根据权利要求1所述的一种室内农业智能控制系统，其特征在于：所述植物补光灯(2)主要是由红蓝光源组成的，红光波长使用620-630nm和640-660nm波段的LED，红光植物补光灯均匀的分布在温室底部的培养槽上表面，蓝光波长使用450-460nm和460-470nm波段的LED，蓝光植物补光灯均匀的分布在温室顶部，红光植物补光灯与蓝光植物补光灯的相对发光强度可以通过调节红光植物补光灯与蓝光植物补光灯LED的数目比例来调节。
3.根据权利要求1所述的一种室内农业智能控制系统，其特征在于：所述的植物补光灯的总光照强度可以按照如下关系自行调节：φ＝Bυ，υ＝(ω人工土壤-ω空气)T(t)，其中φ表示植物补光灯的光照强度，B为经验参数，表示特定植物光照强度和蒸腾速率的关系，υ表示蒸腾速率，T(t)为时间参数，表示在特定植物生长的不同时间阶段植物叶片蒸腾速率和湿度差的关系，ω人工土壤表示人工土壤的湿度，ω空气表示空气湿度。
4.根据权利要求1所述的一种室内农业智能控制系统，其特征在于：所述顶棚(1)上覆盖有金属板或者陶瓷片。
5.根据权利要求1所述的一种室内农业智能控制系统，其特征在于：所述温室(3)的侧壁采用离心玻璃棉板。
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