CN107691036A - 一种用海水种植农作物的大棚控制系统及方法 - Google Patents

一种用海水种植农作物的大棚控制系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用海水种植农作物的大棚控制系统及方法，包括基座，基座设置在地表面以下，基座内壁上设置与防水层，防水层上设置有种植土层；基座两端通过弧形的龙骨架相连，龙骨架上设置有大棚壁；大棚内与地面的夹角处设置有海水蒸发槽；控制系统包括中央处理单元、低压电源电路，低压电源电路的输入端与市电电源相连，电源电路输出端与中央处理单元电连接；海水蒸发槽内设置有第一温度传感器，第一温度传感器的输出端连接有信号调理电路，信号调理电路的输入端与第一温度传感器相连。能使用海水作为农业生产的水来源，提高海水的利用价值；并能充分利用盐碱、沙漠地带的土地阳光资源，为人们提供更多的食物来源。

Description

一种用海水种植农作物的大棚控制系统及方法
技术领域
本发明涉及一种大棚，特别是涉及一种用海水种植农作物的大棚控制系统及方法。
背景技术
蔬菜大棚是一种具有出色的保温性能的框架覆膜结构，它出现使得人们可以吃到反季节蔬菜。一般蔬菜大棚使用竹结构或者钢结构的骨架，上面覆上一层或多层保温塑料膜，这样就形成了一个温室空间。外膜很好地阻止内部蔬菜生长所产生的二氧化碳的流失，使棚内具有良好的保温效果。
水资源是被人类在生产和生活活动中广泛利用的资源，不仅广泛应用于农业、工业和生活，还用于发电、水运、水产、旅游和环境改造等。在各种不同的用途中，有的是消耗用水，有的则是非消耗性或消耗很小的用水，而且对水质的要求各不相同。这是使水资源一水多用、充分发展其综合效益的有利条件。全世界的淡水极度缺乏，特别是特殊气候形成的盐碱地、海边沙漠气候，空有大量水源不能得到充分利用。
发明内容
本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种一种用海水种植农作物的大棚控制系统及方法，能使用海水作为农业生产的水来源，提高海水的利用价值；并能充分利用盐碱、沙漠地带的土地阳光资源，为人们提供更多的食物来源。
本发明采用的技术方案如下：
一种用海水种植农作物的大棚控制系统，包括基座，基座设置在地表面以下，基座内壁上设置与防水层，防水层上设置有种植土层；基座两端通过弧形的龙骨架相连，龙骨架上设置有大棚壁；大棚内与地面的夹角处设置有海水蒸发槽；控制系统包括中央处理单元、低压电源电路，低压电源电路的输入端与市电电源相连，电源电路输出端与中央处理单元电连接；海水蒸发槽内设置有第一温度传感器，第一温度传感器的输出端连接有信号调理电路，信号调理电路的输入端与第一温度传感器相连，信号调理电路的输出端连接有A/D转换电路的输入端相连，A/D转换电路的信号输出端与中央处理单元信号相连。
进一步地，本发明公开了一种用海水种植农作物的大棚控制系统的优选结构，所述基座上值有多个支撑架，支撑架与龙骨架的中部相连，支撑架之间设置有冷凝管；冷凝管的进水口设置有第二温度传感器，第二温度传感器的输出端与信号调理电路的输入端相连。
进一步地，所述大棚附近设置有海水存储池，还包括循环水泵，循环水泵的输入端与海水存储池相连，循环水泵的输出端与冷凝管的输入端相连；循环水泵的转轴上设置有循环电机；循环水泵的进水或出水口处上设置有流量传感器，流量传感器的信号输出端与信号调理电路的输入端相连；控制系统包括电机驱动电路，电机驱动电路的信号输入端用中央控制单元相连，电机驱动电路的电能输入端与市电电源相连，电机驱动电路的输出端与循环电机电连接。
进一步地，所述冷凝管的输出端通过管道与海水蒸发槽相连，海水蒸发槽的输出端通过管道与海水存储池相连；管道上设置有电磁阀，控制系统包括电磁阀驱动电路，电磁阀驱动电路的信号输入端与中央控制单元信号相连，电磁阀驱动电路的输出端与电磁阀电连接。
进一步地，所述大棚壁上设置多个用于引导水流的导流板，导流板均匀设置在大棚壁上；大棚内设置有第三温度传感器，第三温度传感器的输出端与信号调理电路的输入端相连。
一种用海水种植农作物的大棚控制方法，包括以下步骤：
1.第一温度传感器将温度信号转换成电信号001并传递给信号调理电路，第二温度传感器将温度信号转换成电信号002并传递给信号调理电路，第三温度传感器将温度信号转换成电信号003并传递给信号调理电路，信号调理电路将信号放大后传递给A/D转换电路，A/D转换电路将模拟信号转换成数字信号并传递给中央控制单元；
2.中央控制单元接收到信号001、002、003后，中央控制单元预设有植物光合作用效率最大的温度值T1，当信号003所代表的温度值大于温度T1后，中央控制单元向电机驱动电路发出驱动信号004，电机驱动电路接收到后控制循环电机启动；
3.循环电机带动循环水泵转动，将冷海水泵入冷凝管中，冷凝管将大棚中的水蒸气凝结在其表面并滴入土壤中；
4.冷凝管中的水逐渐加热，并进入到海水蒸发槽中，第一温度传感器可检测到出水温度，中央控制单元中预设有温度T2，信号001所代表的温度低于预设有温度T2后，中央控制单元向电机驱动电路发出信号005，电机驱动电路接收到后控制循环电机降低转速，减小流速；
5.中央控制单元中预设有温度T3，信号001所代表的温度大于预设有温度T3后，中央控制单元向电机驱动电路发出信号006，电机驱动电路接收到后控制循环电机提高转速，增大流速；
6.当信号003所代表的温度值小于温度T1后，中央控制单元向电机驱动电路发出驱动信号007，电机驱动电路接收到后控制循环电机关动；
7.海水蒸发槽中的水蒸发到大棚中，水温逐渐降低；中央控制单元中预设有温度T4，信号001所代表的温度低于预设有温度T4后，中央控制单元向电磁阀驱动电路发出信号008，电磁阀驱动电路打开电磁阀，将水放入海水存储池中；
8.当信号001所代表的温度高于预设有温度T4后，中央控制单元向电磁阀驱动电路发出信号009，电磁阀驱动电路关闭电磁阀。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1.通过设置本发明，能充分利用海边沙漠的土地资源和阳光，实现粮食作物的生产；
2.通过设置本发明，能实现海水的利用，在生产过程中还能利用大棚产生更多的淡水资源。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
图中标记：1是基座，2是防水层，3是种植土层，4是海水蒸发槽，5是地面，6是龙骨架，7是导流板，8是大棚壁，9是支撑架，10是冷凝管。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，一种用海水种植农作物的大棚控制系统，包括基座1，基座1设置在地表面以下，基座1内壁上设置与防水层2，防水层2上设置有种植土层3；基座1两端通过弧形的龙骨架6相连，龙骨架6上设置有大棚壁8；大棚内与地面的夹角处设置有海水蒸发槽4；控制系统包括中央处理单元、低压电源电路，低压电源电路的输入端与市电电源相连，电源电路输出端与中央处理单元电连接；海水蒸发槽4内设置有第一温度传感器，第一温度传感器的输出端连接有信号调理电路，信号调理电路的输入端与第一温度传感器相连，信号调理电路的输出端连接有A/D转换电路的输入端相连，A/D转换电路的信号输出端与中央处理单元信号相连。
进一步地，所述基座1上值有多个支撑架9，支撑架9与龙骨架6的中部相连，支撑架9之间设置有冷凝管10；冷凝管10的进水口设置有第二温度传感器，第二温度传感器的输出端与信号调理电路的输入端相连。
进一步地，所述大棚附近设置有海水存储池，还包括循环水泵，循环水泵的输入端与海水存储池相连，循环水泵的输出端与冷凝管10的输入端相连；循环水泵的转轴上设置有循环电机；循环水泵的进水或出水口处上设置有流量传感器，流量传感器的信号输出端与信号调理电路的输入端相连；控制系统包括电机驱动电路，电机驱动电路的信号输入端用中央控制单元相连，电机驱动电路的电能输入端与市电电源相连，电机驱动电路的输出端与循环电机电连接。
进一步地，所述冷凝管10的输出端通过管道与海水蒸发槽4相连，海水蒸发槽4的输出端通过管道与海水存储池相连；管道上设置有电磁阀，控制系统包括电磁阀驱动电路，电磁阀驱动电路的信号输入端与中央控制单元信号相连，电磁阀驱动电路的输出端与电磁阀电连接。
进一步地，所述大棚壁8上设置多个用于引导水流的导流板7，导流板7均匀设置在大棚壁8上；大棚内设置有第三温度传感器，第三温度传感器的输出端与信号调理电路的输入端相连。
具体使用时，将大棚建设在海边或盐碱地的水源边，在大棚内填入可直接栽种的泥土，将大棚密封起来即可使用。
具体运行过程，当太阳升起来后，大棚的温度升高，大棚内充满水蒸气；然后循环电机启动，循环电机带动循环水泵运转，循环水泵将海水存储池中的低温海水或盐碱水吸入，并输送到冷凝管10中，冷凝管10的温度降低，大棚中的水蒸气凝结在冷凝管10上，然后水滴从冷凝管10上滴入土中，为土地浇水。同时，能降低大棚的温度，提高作物的生长速度。冷凝管10在运行过程中，海水的温度逐渐升高，然后将加热的海水注入海水蒸发槽4中，海水在海水蒸发槽4中蒸发，为大棚提供更多的水分。
随着时间推移，海水蒸发槽4中的热水逐渐增多，当大棚的温度降低到光合作用最优临界点后，循环电机关闭，冷凝管10停止运行。海水蒸发槽4中的热水能为大棚提供热量，防止大棚温度过低导致植物被冻坏。夜晚的低温环境下，大棚内的水蒸气凝结在大棚壁8上，然后顺着导流板7回流到作物上，而不会回到海水蒸发槽4中。
第二天早晨，海水蒸发槽4将冷却下来的海水输入到海水存储池中，重复以上循环。这样，就能利用大棚环境，远远不断的制造淡水，以供农作物生长。
到后期，生产的淡水大于作物的生长需求后，通过在冷凝管10上设置有导流装置将淡水收集到容器中，实现淡水的生产。
实施例1：
一种用海水种植农作物的大棚控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
1.第一温度传感器将温度信号转换成电信号001并传递给信号调理电路，第二温度传感器将温度信号转换成电信号002并传递给信号调理电路，第三温度传感器将温度信号转换成电信号003并传递给信号调理电路，信号调理电路将信号放大后传递给A/D转换电路，A/D转换电路将模拟信号转换成数字信号并传递给中央控制单元；
2.中央控制单元接收到信号001、002、003后，中央控制单元预设有植物光合作用效率最大的温度值T1，当信号003所代表的温度值大于温度T1后，中央控制单元向电机驱动电路发出驱动信号004，电机驱动电路接收到后控制循环电机启动；
3.循环电机带动循环水泵转动，将冷海水泵入冷凝管10中，冷凝管10将大棚中的水蒸气凝结在其表面并滴入土壤中；
4.冷凝管10中的水逐渐加热，并进入到海水蒸发槽4中，第一温度传感器可检测到出水温度，中央控制单元中预设有温度T2，信号001所代表的温度低于预设有温度T2后，中央控制单元向电机驱动电路发出信号005，电机驱动电路接收到后控制循环电机降低转速，减小流速；
5.中央控制单元中预设有温度T3，信号001所代表的温度大于预设有温度T3后，中央控制单元向电机驱动电路发出信号006，电机驱动电路接收到后控制循环电机提高转速，增大流速；
6.当信号003所代表的温度值小于温度T1后，中央控制单元向电机驱动电路发出驱动信号007，电机驱动电路接收到后控制循环电机关动；
7.海水蒸发槽4中的水蒸发到大棚中，水温逐渐降低；中央控制单元中预设有温度T4，信号001所代表的温度低于预设有温度T4后，中央控制单元向电磁阀驱动电路发出信号008，电磁阀驱动电路打开电磁阀，将水放入海水存储池中；
8.当信号001所代表的温度高于预设有温度T4后，中央控制单元向电磁阀驱动电路发出信号009，电磁阀驱动电路关闭电磁阀。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用海水种植农作物的大棚控制系统，其特征在于：包括基座（1），基座（1）设置在地表面以下，基座（1）内壁上设置与防水层（2），防水层（2）上设置有种植土层（3）；基座（1）两端通过弧形的龙骨架（6）相连，龙骨架（6）上设置有大棚壁（8）；大棚内与地面的夹角处设置有海水蒸发槽（4）；控制系统包括中央处理单元、低压电源电路，低压电源电路的输入端与市电电源相连，电源电路输出端与中央处理单元电连接；海水蒸发槽（4）内设置有第一温度传感器，第一温度传感器的输出端连接有信号调理电路，信号调理电路的输入端与第一温度传感器相连，信号调理电路的输出端连接有A/D转换电路的输入端相连，A/D转换电路的信号输出端与中央处理单元信号相连；
大棚控制系统的控制方法，包括以下步骤：
1.第一温度传感器将温度信号转换成电信号001并传递给信号调理电路，第二温度传感器将温度信号转换成电信号002并传递给信号调理电路，第三温度传感器将温度信号转换成电信号003并传递给信号调理电路，信号调理电路将信号放大后传递给A/D转换电路，A/D转换电路将模拟信号转换成数字信号并传递给中央控制单元；
2.中央控制单元接收到信号001、002、003后，中央控制单元预设有植物光合作用效率最大的温度值T1，当信号003所代表的温度值大于温度T1后，中央控制单元向电机驱动电路发出驱动信号004，电机驱动电路接收到后控制循环电机启动；
3.循环电机带动循环水泵转动，将冷海水泵入冷凝管（10）中，冷凝管（10）将大棚中的水蒸气凝结在其表面并滴入土壤中；
4.冷凝管（10）中的水逐渐加热，并进入到海水蒸发槽（4）中，第一温度传感器可检测到出水温度，中央控制单元中预设有温度T2，信号001所代表的温度低于预设有温度T2后，中央控制单元向电机驱动电路发出信号005，电机驱动电路接收到后控制循环电机降低转速，减小流速；
5.中央控制单元中预设有温度T3，信号001所代表的温度大于预设有温度T3后，中央控制单元向电机驱动电路发出信号006，电机驱动电路接收到后控制循环电机提高转速，增大流速；
6.当信号003所代表的温度值小于温度T1后，中央控制单元向电机驱动电路发出驱动信号007，电机驱动电路接收到后控制循环电机关动；
7.海水蒸发槽（4）中的水蒸发到大棚中，水温逐渐降低；中央控制单元中预设有温度T4，信号001所代表的温度低于预设有温度T4后，中央控制单元向电磁阀驱动电路发出信号008，电磁阀驱动电路打开电磁阀，将水放入海水存储池中；
8.当信号001所代表的温度高于预设有温度T4后，中央控制单元向电磁阀驱动电路发出信号009，电磁阀驱动电路关闭电磁阀。
2.如权利要求1所述的一种用海水种植农作物的大棚控制系统，其特征在于：所述基座（1）上值有多个支撑架（9），支撑架（9）与龙骨架（6）的中部相连，支撑架（9）之间设置有冷凝管（10）；冷凝管（10）的进水口设置有第二温度传感器，第二温度传感器的输出端与信号调理电路的输入端相连。
3.如权利要求2所述的一种用海水种植农作物的大棚控制系统，其特征在于：所述大棚附近设置有海水存储池，还包括循环水泵，循环水泵的输入端与海水存储池相连，循环水泵的输出端与冷凝管（10）的输入端相连；循环水泵的转轴上设置有循环电机；循环水泵的进水或出水口处上设置有流量传感器，流量传感器的信号输出端与信号调理电路的输入端相连；控制系统包括电机驱动电路，电机驱动电路的信号输入端用中央控制单元相连，电机驱动电路的电能输入端与市电电源相连，电机驱动电路的输出端与循环电机电连接。
4.如权利要求3所述的一种用海水种植农作物的大棚控制系统，其特征在于：所述冷凝管（10）的输出端通过管道与海水蒸发槽（4）相连，海水蒸发槽（4）的输出端通过管道与海水存储池相连；管道上设置有电磁阀，控制系统包括电磁阀驱动电路，电磁阀驱动电路的信号输入端与中央控制单元信号相连，电磁阀驱动电路的输出端与电磁阀电连接。
5.如权利要求4所述的一种用海水种植农作物的大棚控制系统，其特征在于：所述大棚壁（8）上设置多个用于引导水流的导流板（7），导流板（7）均匀设置在大棚壁（8）上；大棚内设置有第三温度传感器，第三温度传感器的输出端与信号调理电路的输入端相连。
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