CN109429824B - 设施蔬菜物理空间局部智能降温装置及其降温方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种设施蔬菜物理空间局部智能降温装置及基降温方法，包括竖直设置的支架，支架中部形成容纳设施蔬菜的物理空间，物理空间设置有局部降温装置，局部降温装置包括设置在支架顶部的透明水槽，还包括水泵以及地埋的降温水池，水泵抽取降温水池中的冷水通过水槽注水管注入透明水槽内，透明水槽的底部边缘开设有水槽淋水孔组，水槽淋水孔组的下方设置有回水槽；从水槽淋水孔组中滴落的冷水形成第一冷水帘遮住支架开放的侧面。回水槽的外壁安装有淋水管；淋水管的管身内侧设置有喷淋孔组，从喷淋孔组喷出的冷水形成第二冷水帘，本发明利用地表之下的低温天然效应，通过水流进行热交换，形成蔬菜局部小气候环境。

Description

设施蔬菜物理空间局部智能降温装置及其降温方法

技术领域

本发明涉及设施蔬菜种植技术领域，具体涉及一种设施蔬菜物理空间局部智能降温装置及其降温方法。

背景技术

华南地区属于亚热带气候区域，高温天气在全年的比例大。该区域中的一类设施蔬菜采用遮阳网进行上方封闭，设施内外的温度几乎一致。而温度是影响蔬菜健康生长的重要环境因子之一。如何低能、高效、环保的实施设施内局域降温的同时，又不会影响其它利于蔬菜健康生长的环境因子，是本发明要解决的技术问题。

依农业部印发的《全国设施蔬菜重点区域发展规划(2015—2020年)》，广东省与福建中南部、广西、云南中南部等地区同属于华南热带多雨区，区域人口近1.7亿，城市人口0.7亿。大部地区冬半年可露地生产蔬菜，需蔬菜约3200万吨。按损耗1300万吨计算，需蔬菜4500万吨左右。如果其中20％由当地当时生产，需塑料大中棚、遮阳棚13.3万公顷(净面积)，占地面积约20万公顷。

广东的设施蔬菜，尤其是设施叶类蔬菜，其设施上面是采用非封闭的遮阳网。高温天气时，通过架设在遮阳网下面的雾化喷淋设备进行设施内降温。因此为了避免降温时喷淋水雾或者平时的雨水直接落到叶类蔬菜上，在喷淋设备下面、蔬菜之上又架设了一层防水棚。为了避免土壤中微生物、细菌等对蔬菜的侵害，同时也便于移栽、护理、采收，现在的叶类设施蔬菜基本采用无土离地栽培模式，蔬菜是种植在宽1.2-1.5米、离地高1米左右的种植架上，种植架之间留有0.5米左右的人工作业通道。

温室为保护性栽培的一种模式，为栽培作物提供一个较为适宜的小气候环境。华南地区夏季雨热同季，温室内容易出现高温高湿的现象。目前对温室的降温普遍采用蒸发或者通风降温的方式，采用蒸发降温如喷雾、喷淋等方式会导致温室内湿度升高，湿度过高极易引发病虫害，同时蒸发降温的降温效率受当地空气湿度的影响，在高温高湿地区降温效率大大降低。风帘机是通过安装在设施侧面上的风扇，通过风扇把外界空气或温室内循环的空气从水帘中吹过，把经过水帘降温后的低温空气吹入设施内，达到设施内的降温目的；通风方法在极端高温环境下降温效果不佳，通常只能采用整舍降温的方式，降温耗能高；如果是水帘风机，仍会加大温室内的空气湿度。遮阳网是通过在设施的外部上方通过拉盖遮阳网，阻止阳光的直射而起到降温的效应，一般只做为降温的辅助手段。

这些问题制约了我国现代设施农业的可持续健康发展，需要一种新的不受高温高湿气候环境影响的、节能的温室局部降温方法。

一种温室冷水降温系统(申请号：201720778114.8)，包括多个导轨、用于调节所述导轨的高度的升降机构、水泵和制冷装置，所述导轨安装于温室内的栽培槽之间的过道，所述升降机构安装于所述导轨下方，所述导轨内设有通入冷水的中空结构，所述导轨通过水管相互连通，所述制冷装置、导轨和水泵依次连接成闭合的循环回路。导轨安装于栽培槽两侧，导轨内通入冷水，根据植株的生长的高度调节不同的导轨高度，对植物进行局部降温。通过热辐射和热对流的方式与植株周围环境进行热交换，在降温的同时不额外增加温室内的空气湿度，同时温度较低的导轨还可以通过冷凝水的形式降低温室内的湿度，减少病虫害的发生。该方案实现了临近导轨的植物的局部降温目的，但这种通过管线物理表面与植株周围环境进行热交换的方式，其影响作用的范围有限，而设施蔬菜往往是多个栽培槽放置在宽度达到1.2-1.5米的种植架上，离导轨越远的栽培槽，其降温效果越差，甚至没有效果；如果每个栽培槽的两侧都放置导轨，将极大增加降温设施成本；同时受导轨物理降温面的高度影响，其作用的植物的高度范围有限，或者只能对植物的一部分进行降温，无法实现大部分设施蔬菜的整个植株的降温要求。

一种日光温室局域降温系统及基于其的降温方法(申请号：201320030588.6)，包括冷风机、管路系统和升降系统；冷风机安装在温室的后墙外侧，日光温室内设置管路系统和升降系统；管路系统的主管道与冷风机的出风口连接，管路系统的若干水平支管道通过竖向伸缩管与主管道连接；升降系统带动水平支管道在竖直方向升降；所述水平支管道上开有风口；当正常通风不能维持温室内适宜温度时，根据降温需求确定冷风机以及各管道参数；开启冷风机，根据作物的高度调节水平支管道的高度，保持最佳的降温效果。该方案通过在植株冠层的上部的高度可调的水平支管吹出冷风，实现植株冠层上部局域的环境温度的降低。但设施蔬菜的植株生长快、种植周期短，期间需要不断调整水平支管的高度，操作复杂；设施蔬菜的种植架通常在20-50米长，要达到降温效果，需要的水平支管的数量多、长度长，实施成本高；非封闭空间，降温时需要冷风机一直开启，能耗大；冷风降温方式，导致植株的水分挥发快，对空气湿度、植株所需水份的适时补充的要求高，导致了间接成本的增加。

一种封闭式日光温室降温装置(申请号：201510947921.3)，由喷淋雾化系统和冷凝散热系统构成；所述的喷淋雾化系统包括输水管、冷凝水储水箱、高压水泵、冷凝水收集管、冷凝水收集器、喷淋管、雾化喷头、温室内置隔膜和压膜线；所述的冷凝散热系统包括重力热管热交换器、冷水箱、水泵、热水存储箱、轴流风机、排风管和回风管。该装置在喷淋管与棚架的两个连接点之间，每隔2-3米安设一个雾化喷头，在雾化喷头的下方0.8-1.2米处安装“V”字型隔膜，通过该隔膜收集雾化喷头的水雾。该方案通过该隔膜把温室分成上部的高温区和下部的作物适宜生长区。但对于未封闭的设施蔬菜，隔膜下部的区域因与外界相通，降温效果不明显；同时隔膜底面会有冷凝水，冷凝水的一部分会自然滴落到设施内的作物上而引起作物的病害。

温室降温装置及应用方法(申请号：201410325550.0)、温室大棚增降温系统(申请号：201310186420.9)、半封闭温室(申请号：201721885593.X)等方案，是通过向温室内输送降温后的冷空气实现温室降温的目的。但不适于非封闭的设施蔬菜，同时冷风降温方式，导致植株的水分挥发快，对空气湿度、植株所需水份的适时补充的要求高，导致了间接成本的增加。通风方法在极端高温环境下降温效果不佳，通常只能采用整舍降温的方式，降温耗能高。

现有技术的缺点：

1、遮阳网降温的方式：通过阻止或减少阳光的直射，起到降温的作用。有一定的降温效果，但影响了设施内的光照度，进而影响了蔬菜的光合作用。在高温天气下，遮阳网仅减少阳光直射产生的热量，对于开放式设施蔬菜物理空间，内外空间的温度差不大。

2、水雾降温的方式：水或者地下水通过雾化喷淋装置，在设施内形成水雾，从而达到降温的目的。但增大了设施内的空气湿度，而湿度大是导致蔬菜病虫害的主要因素之一；同时水雾用水如未能被回收再利用，将造成水资源浪费。

3、风帘机降温方式：通过穿过水流后的低温、低湿空气在设施内的流动，达到降温作用，但同样增大了设施内的空气湿度；同时不适合设施内的蔬菜植株或者种植的高度较大不利于空气流动的情况。通风方法在极端高温环境下降温效果不佳，通常只能采用整舍降温的方式，降温耗能高。对于开放式设施蔬菜物理空间效果不明显。

4、干燥冷风降温方式：导致植株的水分挥发快，对空气湿度、植株所需水份的适时补充的要求高，导致了间接成本的增加。通风方法在极端高温环境下降温效果不佳，通常只能采用整舍降温的方式，降温耗能高。

发明内容

有鉴于现有技术的至少一个缺陷，本发明的目的是提供一种设施蔬菜物理空间局部智能降温装置及其降温方法，利用地表之下的低温天然效应，通过水流进行热交换，形成蔬菜局部小气候环境；降温的透明水槽起到吸收阳光直射热量的作用。从淋水管射出的冷水形成的第二冷水帘吸收物理空间的热量并形成下沉冷气流给物理空间降温；实施的同时，不影响光照度，同时降温用水循环利用，节能环保。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案；一种设施蔬菜物理空间局部智能降温装置，其关键在于，包括矩形的支架和局部降温装置，该支架设置有一圈竖立的支柱；所述局部降温装置包括设置在支架顶部与所有支柱固接的矩形的透明水槽，透明水槽下方为设置蔬菜种植架的物理空间；还包括水泵以及地埋的降温水池，水泵抽取降温水池中的冷水通过水槽注水管注入透明水槽内，透明水槽长边侧的外缘的底部开设有水槽淋水孔组，支架的两长边侧各设有一个与水槽淋水孔组对应的条形的回水槽；从水槽淋水孔组中滴落的冷水形成第一冷水帘遮住支架的长边侧面，滴落的冷水经回水槽流回降温水池；

所述回水槽的外壁固设有支承架，所述支承架安装有与回水槽平行的淋水管；淋水管与水泵的出口相连，淋水管朝向支架中心的一侧设置有喷淋孔组，喷淋孔组朝向对面的回水槽，从喷淋孔组喷出的冷水经过物理空间的上空射入对面的回水槽中，形成第二冷水帘；

喷淋孔组和水槽淋水孔组的孔位相互错开。

上述结构设置的效果为，通过在透明水槽下方形成容纳设施蔬菜的物理空间，在物理空间放置蔬菜种植架，水泵通过水管与水槽注水管相连，通过水泵抽取降温水池中的冷水通过水槽注水管注入透明水槽内，透明水槽起到吸收阳光直射热量的作用。实施的同时，不影响光照度。降温水池采用地埋方式设置，利用地表之下的低温天然效应，通过水流进行热交换，将热量带入地下，和采用冷风降温的方式相比，节约能耗。

从水槽淋水孔组中滴落的冷水形成第一冷水帘遮住支架开放的侧面，滴落的冷水经回水槽流回降温水池；第一冷水帘和透明水槽给物理空间降温。透明水槽中的水和第一冷水帘均是冷水，冷水通过热交换吸收物理空间的热量并把热量带入降温水池进行冷却。

和喷雾机喷雾相比，不增大设施内的空气湿度，和风帘机相比，由于没有向物理空间吹风，也不增大空气湿度，同时降温用水循环利用，节能环保。

水泵可以通过自动降温方法控制，也可以手动开关，还可以通过手动阀连接水管与水槽注水管，通过手动阀调节冷水流量、速度。

其中，所述回水槽的外侧固设淋水管；淋水管喷淋孔组朝向对面的回水槽，从喷淋孔组喷出的冷水经过物理空间的上空射入对面的回水槽中，从喷淋孔组射出的冷水形成的第二冷水帘穿过物理空间的上方；第二冷水帘吸收物理空间的热量并形成下沉冷气流给物理空间降温；

喷淋孔组和水槽淋水孔组的孔位相互错开，不会造成第一冷水帘和第二冷水帘的相互干涉。其中两侧淋水管的喷淋孔组也是相互错开的。

第二冷水帘位于透明水槽的下方。

所述支承架安装有至少两根淋水管，淋水管之间相互平行且高低配置，所有淋水管的喷淋孔组的孔口沿着长度方向相互错开排列。

通过上述的结构设置，在物理空间的上方形成多个第二冷水帘将蔬菜种植架罩住，有利于物理空间的降温。两根淋水管的喷淋孔组相互错开排列，能够达到更好的冷却效果。

所述支架包括四个呈矩形布置的支柱，支柱的上端与透明水槽的底部固连；所述透明水槽的底部长边侧的外缘设置所述水槽淋水孔组，支架的长边侧各设置有一个条形的回水槽，回水槽与水槽淋水孔组相对应，水槽淋水孔组形成的第一冷水帘遮住支架的两个长边侧面，透明水槽设置有可拆卸的透明的盖板。

现有的蔬菜种植架均为长条形，通过上述四个呈矩形布置的支柱，可以与蔬菜种植架相适应；透明水槽设置有可拆卸的透明的盖板，通过螺栓与透明水槽的顶部固定。需要时可拆下上表面的盖板，对透明水槽进行清洗。

所述透明水槽长边侧的外缘的底部高于透明水槽本体的底部，其中部形成凹陷的容水槽，容水槽的宽度大于支架的宽度。水槽淋水孔组设置于长边侧的外缘上。

通过上述的结构设置，透明水槽的横截面呈倒立的“凸”字形，其中部设置有凹陷的容水槽，容水槽能够存储相应深度的冷水，可以达到更好的吸收太阳直射热量的作用。容水槽的宽度大于支架的宽度，可以吸收物理空间上方阳光的直射热量，由于透明水槽的中部凹陷形成容水槽，水槽淋水孔组设置于长边侧的外缘上。当冷水漫过长边侧的外缘，自然从水槽淋水孔组落下，形成第一冷水帘。

所述回水槽中部水平设置有挡板，挡板上设置有贯穿挡板的透水孔阵列，挡板与回水槽的底面形成中空空间，冷水通过透水孔阵列流入中空空间，中空空间经回水管连接降温水池；所述挡板上放置有吸水过滤层。

上述结构设置的效果为，吸水过滤层用于缓释与吸收滴落在回水槽中的水滴或水流的冲力，防止喷溅到物理空间的蔬菜种植架上，同时也兼或起到过滤的作用。冷水穿过吸水过滤层经透水孔阵列进入中空空间，再由中空空间经回水管流回降温水池。

所述吸水过滤层由海绵材料制成。海绵材料柔软多孔且吸水。

所述水槽注水管设置于透明水槽的底部，水槽注水管的一端封闭，另一端穿出透明水槽与水泵的出口相连，水槽注水管位于透明水槽内的管身两侧均匀设置有注水孔组。

水泵经水管与水槽注水管开口的另一端相连，水槽注水管两侧的注水孔组将冷水均匀喷出，有利于通过冷水吸收透明水槽的热量。

所述水泵设置有步进电机，水泵经主电磁阀与水槽注水管相连，所述物理空间设置有温度传感器，温度传感器经模数转换器连接有微控制器，微控制器连接有上位计算机，微控制器连接有步进电机驱动模块，步进电机驱动模块驱动步进电机转动，上位计算机通过微控制器控制步进电机工作；

水泵经分电磁阀与淋水管相连，

上位计算机经微控制器控制主电磁阀、分电磁阀的开关。

水泵经分电磁阀后，通过水管与淋水管相连，

通过上述的结构，上位计算机根据温度传感器的数据获取物理空间的温度，并通过微控制器控制步进电机转动，当温度传感器的数据大于设定的温度阈值时，微控制器控制步进电机转动，通过水泵供水，当温度传感器的数据小于设定的温度阈值时，控制步进电机减速，控制水泵减小供水，直到关闭。

其中，上位计算机可以设置为手动模式，在手动模式下，用户可通过键盘设置步进电机的开关以及转速，还可以控制主电磁阀的开关。

在手动模式下，在上位计算机上通过键盘可手动设置分电磁阀的开关。

一种设施蔬菜物理空间局部智能降温装置的降温方法，其关键在于，包括如下步骤；

步骤A：上位计算机通过温度传感器获取物理空间的实时温度T₀；

步骤B：上位计算机判断如果实时温度T₀>T₁，T₁为温度阈值，上位计算机控制主电磁阀打开，进入步骤C；否则返回步骤A；

在该步骤中，如果实时温度T₀>T₁，上位计算机控制主电磁阀打开，通过水泵抽水降温，如果T₀≤T₁，返回步骤A继续等待；

步骤C：上位计算机通过微控制器控制步进电机以最大速度Vmax运行，水泵抽取降温水池中的冷水经水槽注水管流入透明水槽；Vmax为步进电机的最大转速；

从水槽淋水孔组滴落的冷水形成第一冷水帘；

透明水槽和第一冷水帘给物理空间降温；

在该步骤中，上位计算机通过微控制器控制步进电机以最大速度Vmax运行，给物理空间降温；

步骤D：上位计算机延时时间t；延时时间t在上位计算机预先设定好；

步骤E：上位计算机通过温度传感器检测物理空间的实时温度T₀；

步骤F：如果实时温度T₀>T₁，上位计算机控制分电磁阀打开，控制水泵抽取降温水池中的冷水经淋水管设置的喷淋孔组射出，形成第二冷水帘；

第二冷水帘穿过物理空间的上方；第二冷水帘吸收物理空间的热量并形成下沉冷气流给物理空间降温；

在该步骤中，如果实时温度T₀仍然大于T₁，上位计算机控制分电磁阀打开，控制水泵抽取降温水池中的冷水经淋水管设置的喷淋孔组射出，形成第二冷水帘；

其中，回水槽具有适当的宽度，保证从喷淋孔组射出的冷水能够进入对面的回水槽中；

进入步骤G；

如果实时温度T₀≤T₁，进入步骤H；

步骤G：上位计算机延时时间t；控制分电磁阀关闭；进入步骤D；

在该步骤中，上位计算机延时时间t；通过第二冷水帘冷却一段时间后，控制分电磁阀关闭；再次返回步骤D检测物理空间的实时温度T₀；

步骤H：上位计算机判断如果实时温度T₀＝T₁，返回步骤D；

在该步骤中，上位计算机判断如果实时温度T₀＝T₁，返回步骤D，继续延时等待；

否则进入步骤I；

步骤I：上位计算机判断如果T₀<T₁，上位计算机通过微控制器控制步进电机降低转速ΔV；

在该步骤中，如果T₀<T₁，物理空间温度过低，通过微控制器控制步进电机降低转速ΔV，减小冷却效果；

步骤J：上位计算机计算步进电机的转速是否小于等于0，如果是，控制步进电机停转，控制主电磁阀关闭，返回步骤A；否则进入步骤K；

在该步骤中，上位计算机计算步进电机的实时转速减去转速ΔV是否小于等于0，如果是，说明物理空间温度过低，控制步进电机停转，控制主电磁阀关闭，返回步骤A延时等待；

步骤K：上位计算机延时时间t；

步骤L：上位计算机获取物理空间的实时温度T₀，

在该步骤中，上位计算机再次物理空间的实时温度T₀，

步骤M：上位计算机判断，如果T₀＝T₁，返回步骤K；继续延时等待；

如果T₀<T₁，返回步骤I；控制步进电机进一步降低转速ΔV，进一步减小冷却效果；

如果T₀>T₁，返回步骤C。如果由于中午太阳照射有可能出现升温情况，返回步骤C重新进行调节。

通过上述的方法，上位计算机能够智能控制物理空间的温度，将物理空间的温度稳定在温度设定阈值T₁。当外界温度降到设定阈值T₁以下时，将步进电机关闭。

显著效果:本发明提供了一种设施蔬菜物理空间局部智能降温装置及其降温方法，利用地表之下的低温天然效应，通过水流进行热交换，形成蔬菜局部小气候环境；降温的透明水槽起到吸收阳光直射热量的作用。从淋水管射出的冷水形成的第二冷水帘吸收物理空间的热量并形成下沉冷气流给物理空间降温；实施的同时，不影响光照度，同时降温用水循环利用，节能环保。

附图说明

图1为本发明第一种实施例的结构图；

图2为图1的A向视图；

图3为第一种实施例的立体结构图；

图4为本发明的电路模块图；

图5为本发明的电路结构图；

图6为本发明的方法流程图；

图7为本发明第二种实施例的结构图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1-图7所示，一种设施蔬菜物理空间局部智能降温装置，在图1中，该装置直接放置在地面上，包括矩形的支架1和局部降温装置3，该支架1设置有一圈竖立的支柱11；支柱11支撑在地面上；

所述局部降温装置3包括设置在支架1顶部与所有支柱11固接的矩形的透明水槽31，透明水槽31的下方形成容纳设施蔬菜的物理空间2，所述物理空间2内安装有蔬菜种植架，该蔬菜种植架与各支柱11相连接，还包括水泵32以及地埋的降温水池33，水泵32抽取降温水池33中的冷水通过水槽注水管311注入透明水槽31内，透明水槽31长边侧的外缘315的底部开设有水槽淋水孔组312，支架1的两长边侧各设有一个与水槽淋水孔组312对应的条形的回水槽313；回水槽313也放置在地面上，从水槽淋水孔组312中滴落的冷水形成第一冷水帘遮住支架1的长边侧面，滴落的冷水经回水槽313流回降温水池33；所述支架1的短边侧设置有挡板12；第一冷水帘和透明水槽31使物理空间2与外界高温环境分隔，并且给物理空间2降温；

所述回水槽313的外壁固设有支承架4，所述支承架4安装有与回水槽313平行的淋水管41；淋水管41与水泵32的出口相连，淋水管41朝向支架1中心的一侧设置有喷淋孔组41a，喷淋孔组41a朝向对面的回水槽313，从喷淋孔组41a喷出的冷水经过物理空间2的上空射入对面的回水槽313中，从喷淋孔组41a射出的冷水形成第二冷水帘；第二冷水帘吸收物理空间2的热量并形成下沉冷气流给物理空间2降温；

喷淋孔组41a和水槽淋水孔组312的孔位相互错开。

上述结构设置的效果为，通过在透明水槽31下方形成容纳设施蔬菜的物理空间2，在物理空间2放置蔬菜种植架，水泵32通过水管与水槽注水管311相连，通过水泵32抽取降温水池33中的冷水通过水槽注水管311注入透明水槽31内，透明水槽31起到遮雨、吸收阳光直射热量的作用。实施的同时，不影响光照度。

降温水池33采用地埋方式设置，密封安装设置在地表之下，5-10米最佳，利用地表之下的低温天然效应，通过水流进行热交换，将热量带入地下，和采用冷风降温的方式相比，节约能耗。

所述挡板12为透明挡板。

降温水池33的上部有一个或多个注水口331，用于与自来水或其它水源物理相连，用以注入或补充降温水池33降温所需的水量。

从水槽淋水孔组312中滴落的冷水形成第一冷水帘遮住支架1开放的长边侧面，滴落的冷水经回水槽313流回降温水池33；第一冷水帘、挡板12以及透明水槽31使物理空间2与外界高温环境分隔，并且给物理空间2降温。透明水槽31中的水和第一冷水帘均是冷水，冷水通过热交换吸收物理空间2的热量并把热量带入降温水池33进行冷却。

和喷雾机喷雾相比，不增大设施内的空气湿度，和风帘机相比，由于没有向物理空间2吹风，也不增大空气湿度，同时降温用水循环利用，节能环保。

水泵32可以通过上位计算机25以自动降温方法控制，也可以手动开关，还可以通过手动阀连接水管与水槽注水管311，通过手动阀调节冷水流量、速度。

该透明水槽31为透光材料，如玻璃、有机塑料板等，在透明水槽31注水或无水时使光线仍能从透明水槽31透射。

该透明水槽31的长度比蔬菜种植架的平面长度长，宽度比蔬菜种植架的平面宽度宽。

其中，所述回水槽313的外侧固设淋水管41；淋水管41的喷淋孔组41a沿着斜向上方设置。

如图1所示，所述回水槽313两个，均为条形，设置于支架1的长边侧，所述喷淋孔组41a沿着直线、等距规则排列，水泵32的压力应能保证冷水从喷淋孔组41a射出落入对面的回水槽313中。

从喷淋孔组41a喷出的冷水经过物理空间2的上空射入对面的回水槽313中，从喷淋孔组41a射出的冷水形成的第二冷水帘穿过物理空间2的上方；第二冷水帘吸收物理空间2的热量并形成下沉冷气流给物理空间2降温；

喷淋孔组41a和水槽淋水孔组312的孔位相互错开，不会造成第一冷水帘和第二冷水帘的相互干涉。

第二冷水帘位于透明水槽31的下方。

所述支承架4安装有至少两根淋水管41，淋水管41之间相互平行且高低配置，所有淋水管41的喷淋孔组41a的孔口沿着长度方向相互错开排列。

通过上述的结构设置，在物理空间2的上方形成多个第二冷水帘将蔬菜种植架罩住，有利于物理空间2的降温。两根淋水管41的喷淋孔组41a相互错开排列，能够达到更好的冷却效果。

所述支架1包括四个呈矩形布置的支柱11，支柱11的上端与透明水槽31的底部固连；所述透明水槽31的底部长边侧的外缘315设置所述水槽淋水孔组312，支架1的长边侧各设置有一个条形的回水槽313，回水槽313与水槽淋水孔组312相对应，水槽淋水孔组312形成的第一冷水帘遮住支架1的两个长边侧面，透明水槽31设置有可拆卸的透明的盖板314。

所述水槽淋水孔组312沿着直线、等距规则排列，水从水槽淋水孔组312自然滴下流出。

现有的蔬菜种植架均为长条形，通过上述四个呈矩形布置的支柱11，可以形成长条形的物理空间2，挡板12与支架1的短边侧的两个支柱11固连，通过挡板12将支架1的短边侧挡住，防止热空气流入；水槽淋水孔组312形成的第一冷水帘遮住支架1的长边侧面，使物理空间2中的蔬菜种植架和外界高温环境隔离，透明水槽31设置有可拆卸的透明的盖板314，通过螺栓与透明水槽31的顶部固定。需要时可拆下上表面的盖板314，对透明水槽31进行清洗。

所述透明水槽31长边侧的外缘315的底部高于透明水槽31本体的底部，其中部形成凹陷的容水槽316，容水槽316的宽度大于支架1的宽度。水槽淋水孔组312设置于长边侧的外缘315上。

通过上述的结构设置，透明水槽31的横截面呈倒立的“凸”字形，其中部设置有凹陷的容水槽316，容水槽316能够存储相应深度的冷水，可以达到更好的吸收太阳直射热量的作用。容水槽316的宽度大于支架1的宽度，可以吸收物理空间2上方阳光的直射热量，由于透明水槽31的中部凹陷形成容水槽316，水槽淋水孔组312设置于长边侧的外缘315上。当冷水漫过长边侧的外缘315，自然从水槽淋水孔组312落下，形成第一冷水帘。

并且冷水不会落入物理空间2内的蔬菜种植架上。

所述回水槽313中部水平设置有挡板3131，挡板3131上设置有贯穿挡板3131的透水孔阵列3132，挡板3131与回水槽313的底面形成中空空间，冷水通过透水孔阵列3132流入中空空间，中空空间经回水管3133连接降温水池33；所述挡板3131上放置有吸水过滤层3134。

回水槽313位于支架1的两侧的地面上。

挡板3131下有支脚，通过支脚支撑在回水槽313的底面；

上述结构设置的效果为，吸水过滤层3134为海绵或其它吸水材料，吸水过滤层3134用于缓释与吸收滴落在回水槽313中的水滴或水流的冲力，防止喷溅到物理空间2的蔬菜种植架上，同时也兼或起到过滤的作用。冷水穿过吸水过滤层3134经透水孔阵列3132进入中空空间，再由中空空间经回水管3133流回降温水池33。所述吸水过滤层3134由海绵材料制成。海绵材料柔软多孔且吸水。

所述水槽注水管311设置于透明水槽31的底部，水槽注水管311的一端封闭，另一端穿出透明水槽31与水泵32的出口相连，水槽注水管311位于透明水槽31内的管身两侧均匀设置有注水孔组311a。

水泵32经水管与水槽注水管311开口的另一端相连，水槽注水管311两侧的注水孔组311a将冷水均匀喷出，有利于通过冷水吸收透明水槽31的热量。

所述水泵32设置有步进电机321，水泵32经主电磁阀322与水槽注水管311相连，所述物理空间2设置有温度传感器21，温度传感器21经模数转换器22连接有微控制器23，微控制器23连接有上位计算机25，微控制器23连接有步进电机驱动模块24，步进电机驱动模块24驱动步进电机321转动，上位计算机25通过微控制器23控制步进电机321工作；

水泵32经分电磁阀42与淋水管41相连，

上位计算机25经微控制器23控制主电磁阀322、分电磁阀42的开关。

水泵32经分电磁阀42后，通过水管与淋水管41相连，

所述微控制器23或者是单片机，或者是PLC控制器；

如图5所示，本实施例采用PLC224控制器，PLC224控制器通过工控机接口连接有上位计算机25，所述温度传感器21采用AD590温度传感器，模数转换器22采用EM231模数转换模块，步进电机驱动模块24采用SH20822M步进电机模块，步进电机321采用130BYG2503步进电机。图5中AM1为放大器。

通过上述的结构，上位计算机25根据温度传感器21的数据获取物理空间2的温度，并通过微控制器23控制步进电机321转动，当温度传感器21的数据大于设定的温度阈值时，微控制器23控制步进电机321转动，通过水泵32供水，当温度传感器21的数据小于设定的温度阈值时，控制步进电机321减速，控制水泵32减小供水，直到关闭。

如图6所示，一种设施蔬菜物理空间局部智能降温装置的降温方法，其关键在于，包括如下步骤；

步骤A：上位计算机25通过温度传感器21获取物理空间2的实时温度T₀；

步骤B：上位计算机25判断如果实时温度T₀>T₁，T₁为温度阈值，上位计算机25控制主电磁阀322打开，进入步骤C；否则返回步骤A；

在该步骤中，如果实时温度T₀>T₁，上位计算机25控制主电磁阀322打开，通过水泵32抽水降温，如果T₀≤T₁，返回步骤A继续等待；

步骤C：上位计算机25通过微控制器23控制步进电机321以最大速度Vmax运行，水泵32抽取降温水池33中的冷水经水槽注水管311流入透明水槽31；

从水槽淋水孔组312滴落的冷水形成第一冷水帘；

透明水槽31和第一冷水帘给物理空间2降温；

在该步骤中，上位计算机25通过微控制器23控制步进电机321以最大速度Vmax运行，给物理空间2降温；

步骤D：上位计算机25延时时间t；

步骤E：上位计算机25通过温度传感器21检测物理空间2的实时温度T₀；

步骤F：如果实时温度T₀>T₁，上位计算机25控制分电磁阀42打开，控制水泵32抽取降温水池33中的冷水经淋水管41设置的喷淋孔组41a射出，形成第二冷水帘；

第二冷水帘穿过物理空间2的上方；第二冷水帘吸收物理空间2的热量并形成下沉冷气流给物理空间2降温；

在该步骤中，如果实时温度T₀仍然大于T₁，上位计算机25控制分电磁阀42打开，控制水泵32抽取降温水池33中的冷水经淋水管41设置的喷淋孔组41a射出，形成第二冷水帘；

进入步骤G；

如果实时温度T₀≤T₁，进入步骤H；

步骤G：上位计算机25延时时间t；控制分电磁阀42关闭；进入步骤D；

在该步骤中，上位计算机25延时时间t；通过第二冷水帘冷却一段时间后，控制分电磁阀42关闭；再次返回步骤D检测物理空间2的实时温度T₀；

步骤H：上位计算机25判断如果实时温度T₀＝T₁，返回步骤D；

在该步骤中，上位计算机25判断如果实时温度T₀＝T₁，返回步骤D，继续延时等待；

否则进入步骤I；

步骤I：上位计算机25判断如果T₀<T₁，上位计算机25通过微控制器23控制步进电机321降低转速ΔV；

在该步骤中，如果T₀<T₁，物理空间2温度过低，通过微控制器23控制步进电机321降低转速ΔV，减小冷却效果；ΔV由上位计算机25预先设定；

步骤J：上位计算机25计算步进电机321的转速是否小于等于0，如果是，控制步进电机321停转，控制主电磁阀322关闭，返回步骤A；否则进入步骤K；

在该步骤中，上位计算机25计算步进电机321的实时转速减去转速ΔV是否小于等于0，如果是，说明物理空间2温度过低，控制步进电机321停转，控制主电磁阀322关闭，返回步骤A延时等待；

步骤K：上位计算机25延时时间t；

步骤L：上位计算机25获取物理空间2的实时温度T₀，

在该步骤中，上位计算机25再次物理空间2的实时温度T₀，

步骤M：上位计算机25判断，如果T₀＝T₁，返回步骤K；继续延时等待；

如果T₀<T₁，返回步骤I；控制步进电机321进一步降低转速ΔV，进一步减小冷却效果；ΔV由上位计算机25预先设定；

如果T₀>T₁，返回步骤C。如果由于中午太阳照射有可能出现升温情况，返回步骤C重新进行调节。

通过上述的方法，上位计算机25能够智能控制物理空间2的温度，将物理空间2的温度稳定在温度设定阈值T₁。当外界温度降到设定阈值T₁以下时，将步进电机31关闭。

其中，上位计算机25可以设置为手动模式，在手动模式下，用户可通过键盘设置步进电机321的开关以及转速，还可以控制主电磁阀322的开关。

在手动模式下，在上位计算机25上通过键盘可手动设置分电磁阀42的开关。

图7为本发明第二种实施的结构图，支架1和透明水槽31固连，支架1的长边侧各固连有一个条形的回水槽313，在回水槽313的外壁固设有支承架4，该装置设置于蔬菜大棚8内，通过支承架4吊装在蔬菜大棚8的横梁81上，在透明水槽31的下方形成容纳蔬菜种植架的物理空间2。蔬菜种植架则设置于蔬菜大棚8内的地面上。

最后，需要注意的是：以上列举的仅是本发明的具体实施例子，当然本领域的技术人员可以对本发明进行改动和变型，倘若这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种设施蔬菜物理空间局部智能降温装置，其特征在于：包括矩形的支架(1)和局部降温装置(3)，该支架(1)设置有一圈竖立的支柱(11)；所述局部降温装置(3)包括设置在支架(1)顶部与所有支柱(11)固接的矩形的透明水槽(31)，透明水槽(31)下方为设置蔬菜种植架的物理空间(2)；还包括水泵(32)以及地埋的降温水池(33)，水泵(32)抽取降温水池(33)中的冷水通过水槽注水管(311)注入透明水槽(31)内，透明水槽(31)长边侧的外缘(315)的底部开设有水槽淋水孔组(312)，支架(1)的两长边侧各设有一个与水槽淋水孔组(312)对应的条形的回水槽(313)；从水槽淋水孔组(312)中滴落的冷水形成第一冷水帘遮住支架(1)的长边侧面，滴落的冷水经回水槽(313)流回降温水池(33)；

所述回水槽(313)的外壁固设有支承架(4)，所述支承架(4)安装有与回水槽(313)平行的淋水管(41)；淋水管(41)与水泵(32)的出口相连，淋水管(41)朝向支架(1)中心的一侧设置有喷淋孔组(41a)，喷淋孔组(41a)朝向对面的回水槽(313)，从喷淋孔组(41a)喷出的冷水经过物理空间(2)的上空射入对面的回水槽(313)中，形成第二冷水帘；

喷淋孔组(41a)和水槽淋水孔组(312)的孔位相互错开。

2.根据权利要求1所述的设施蔬菜物理空间局部智能降温装置，其特征在于：所述支承架(4)安装有至少两根淋水管(41)，淋水管(41)之间相互平行且高低配置，所有淋水管(41)的喷淋孔组(41a)的孔口沿着长度方向相互错开排列。

3.根据权利要求1所述的设施蔬菜物理空间局部智能降温装置，其特征在于：所述支架(1)包括四个呈矩形布置的支柱(11)，支柱(11)的上端与透明水槽(31)的底部固连；所述透明水槽(31)的底部长边侧的外缘(315)设置所述水槽淋水孔组(312)，支架(1)的长边侧各设置有一个条形的回水槽(313)，回水槽(313)与水槽淋水孔组(312)相对应，水槽淋水孔组(312)形成的第一冷水帘遮住支架(1)的两个长边侧面，透明水槽(31)设置有可拆卸的透明的盖板(314)。

4.根据权利要求3所述的设施蔬菜物理空间局部智能降温装置，其特征在于：所述透明水槽(31)长边侧的外缘(315)的底部高于透明水槽(31)本体的底部，其中部形成凹陷的容水槽(316)，容水槽(316)的宽度大于支架(1)的宽度。

5.根据权利要求1所述的设施蔬菜物理空间局部智能降温装置，其特征在于：所述回水槽(313)中部水平设置有挡板(3131)，挡板(3131)上设置有贯穿挡板(3131)的透水孔阵列(3132)，挡板(3131)与回水槽(313)的底面形成中空空间，冷水通过透水孔阵列(3132)流入中空空间，中空空间经回水管(3133)连接降温水池(33)。

6.根据权利要求1所述的设施蔬菜物理空间局部智能降温装置，其特征在于：所述水槽注水管(311)设置于透明水槽(31)的底部，水槽注水管(311)的一端封闭，另一端穿出透明水槽(31)与水泵(32)的出口相连，水槽注水管(311)位于透明水槽(31)内的管身两侧均匀设置有注水孔组(311a)。

7.根据权利要求1所述的设施蔬菜物理空间局部智能降温装置，其特征在于：所述水泵(32)设置有步进电机(321)，水泵(32)经主电磁阀(322)与水槽注水管(311)相连，所述物理空间(2)设置有温度传感器(21)，温度传感器(21)经模数转换器(22)连接有微控制器(23)，微控制器(23)连接有上位计算机(25)，微控制器(23)连接有步进电机驱动模块(24)，步进电机驱动模块(24)驱动步进电机(321)转动，上位计算机(25)通过微控制器(23)控制步进电机(321)工作；

水泵(32)经分电磁阀(42)与淋水管(41)相连，

上位计算机(25)经微控制器(23)控制主电磁阀(322)、分电磁阀(42)的开关。

8.根据权利要求7所述一种设施蔬菜物理空间局部智能降温装置的降温方法，其特征在于，包括如下步骤；

步骤A：上位计算机(25)通过温度传感器(21)获取物理空间(2)的实时温度T₀；

步骤B：上位计算机(25)判断如果实时温度T₀>T₁，T₁为温度阈值，上位计算机(25)控制主电磁阀(322)打开，进入步骤C；否则返回步骤A；

步骤C：上位计算机(25)通过微控制器(23)控制步进电机(321)以最大速度Vmax运行，水泵(32)抽取降温水池(33)中的冷水经水槽注水管(311)流入透明水槽(31)；

从水槽淋水孔组(312)滴落的冷水形成第一冷水帘；

透明水槽(31)和第一冷水帘给物理空间(2)降温；

步骤D：上位计算机(25)延时时间t；

步骤E：上位计算机(25)通过温度传感器(21)检测物理空间(2)的实时温度T₀；

步骤F：如果实时温度T₀>T₁，上位计算机(25)控制分电磁阀(42)打开，控制水泵(32)抽取降温水池(33)中的冷水经淋水管(41)设置的喷淋孔组(41a)射出，形成第二冷水帘；

第二冷水帘穿过物理空间(2)的上方；第二冷水帘吸收物理空间(2)的热量并形成下沉冷气流给物理空间(2)降温；

进入步骤G；

如果实时温度T₀≤T₁，进入步骤H；

步骤G：上位计算机(25)延时时间t；控制分电磁阀(42)关闭；进入步骤D；

步骤H：上位计算机(25)判断如果实时温度T₀＝T₁，返回步骤D；

否则进入步骤I；

步骤I：上位计算机(25)判断如果T₀<T₁，上位计算机(25)通过微控制器(23)控制步进电机(321)降低转速ΔV；

步骤J：上位计算机(25)计算步进电机(321)的转速是否小于等于0，如果是，控制步进电机(321)停转，控制主电磁阀(322)关闭，返回步骤A；否则进入步骤K；

步骤K：上位计算机(25)延时时间t，

步骤L：上位计算机(25)获取物理空间(2)的实时温度T₀，

步骤M：上位计算机(25)判断，如果T₀＝T₁，返回步骤K；

如果T₀<T₁，返回步骤I；

如果T₀>T₁，返回步骤C。

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