CN114287340A - 一种水稻智能低温冷灌处理系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于杂交制种技术领域，公开了一种水稻智能低温冷灌处理系统及其控制方法，所述水稻智能低温冷灌处理系统设置有通过制冷蓄水池对水进行降温，并将水输送到试验池中的智能制冷模块；通过升温蓄水池对水进行升温，并将水输送到试验池中的辅助升温模块；通过电控箱上的温度控制电脑对蓄水池中的水温进行调节，并控制整体系统中的水循环的智能温控模块。本发明能实现自动模拟一天24小时的温度曲线变化，精度高、反应灵敏，池内温度分布均匀，且置于室外，对于水稻的正常生长无影响，满足科研及育种单位对于水稻两系不育系的冷灌繁殖、耐冷性研究及育性鉴定需求。
Description
技术领域
本发明属于杂交制种技术领域，尤其涉及一种水稻智能低温冷灌处理系统及其控制方法。
背景技术
目前，两用不育水稻的育性特点决定了两用不育系育性不稳定的缺点，即在杂交制种时，低温可导致不育系出现低度可育，造成杂交种子不纯；在不育系自繁时，较高气温导致不育系可育度低，自繁产量低。为了确保制种安全，就得选育不育起点温度较低的两系不育系。然而，温度过低也会引起水稻生殖障碍，导致自繁产量低。开展水稻温敏核不育系材料的繁殖与育性转换温度的鉴定需要一套能模拟自然界温度变化，控制温度的处理装置。
但是现有的水稻温敏核不育材料繁殖与育性转换温度鉴定装置主要是人工气候室和恒温冷灌处理装置，其缺陷是：人工气候室处理温度稳定性不高，温度不均匀，且光照、空气等条件会有影响，建设和运行成本较高；而恒温冷灌处理装置只能设置单一温度且精度不高，不能自动模拟自然界正常的温度曲线变化，对水稻的正常生长会产生影响。
通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有技术中人工气候室处理温度稳定性不高，温度不均匀，且光照、空气等条件会有影响，建设和运行成本较高；而恒温冷灌处理装置只能设置单一温度且精度不高，不能自动模拟自然界正常的温度曲线变化，对水稻的正常生长会产生影响。
解决以上问题及缺陷的难度为：实现对温度的精准控制，兼顾温度控制的广度与稳定性，实现以24小时为一循环的温度渐变。
解决以上问题及缺陷的意义为：模拟出自然界中的温度变化，更加贴合实际情况，受外界气温的影响更小，试验结果的可靠性更强，实用价值更高。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种水稻智能低温冷灌处理系统及其控制方法。
本发明是这样实现的，一种水稻智能低温冷灌处理系统，所述水稻智能低温冷灌处理系统设置有：
通过制冷蓄水池对水进行降温，并将水输送到试验池中的智能制冷模块；
通过升温蓄水池对水进行升温，并将水输送到试验池中的辅助升温模块；
通过电控箱上的温度控制电脑对蓄水池中的水温进行调节，并控制整体系统中的水循环的智能温控模块。
进一步，所述智能温控模块设置有电控箱上安装有温控电脑。
进一步，所述温控电脑分别与第一注水管道电磁阀、第一输水泵、第一液位传感器、制冷器、第一回水水泵、第二液位传感器、第二输水泵、第二注水管道电磁阀、加热器、第三液位传感器连接。
进一步，所述智能制冷模块设置有自动控温蓄冷水池，自动控温蓄冷水池通过管道与第一注水管道电磁阀连接，第一注水管道电磁阀通过管道与第一输水泵连接，第一输水泵通过管道与试验池中的出水管道连接；出水管道环绕试验池壁并每隔40cm有一个出水孔。
进一步，所述自动控温蓄冷水池内部安装有第一液位传感器和制冷器。
进一步，所述辅助升温模块设置有自动控温蓄热水池，自动控温蓄热水池通过管道与第二注水管道电磁阀连接，第二注水管道电磁阀通过管道与第二输水泵连接，第二输水泵通过管道与试验池中的出水管道连接；出水管道环绕试验池壁并每隔40cm有一个出水孔。
进一步，所述试验池下方设置有回水沟，回水沟上设置有第二液位传感器，回水沟左侧安装有第一回水水泵，回水沟右侧安装有第二回水水泵，第一回水水泵通过管道与自动控温蓄冷水池连接，第二回水水泵通过管道与自动控温蓄热水池连接。
进一步，所述自动控温蓄热水池内部安装有加热器和第三液位传感器；试验池上设置有排水口，排水口上安装有阀门。
进一步，所述排水口位于试验池一面池壁30cm以上，排水口相隔5cm；排水口附近安装有温度传感器，温度传感器与温控电脑连接。
本发明的另一目的在于提供一种所述水稻智能低温冷灌处理系统的水稻智能低温冷灌处理系统控制方法，包括：
智能制冷系统和辅助升温系统两个系统分别控制各自的自动控温蓄水池，蓄水池由管道经水泵连接到试验池，制冷或升温后的水由试验池四周的管道均匀汇入试验池中，溢出的水通过可调节水位高度的排水口流入回水沟，再经由回水沟中的水泵自动泵入制冷或升温蓄水池；
试验池出水口附近装有温度传感器，通过自动温控系统控制注水管道的开关来控制试验池中的水温变化。
当试验池水温高于设置温度时，制冷模块的电磁阀开启，向试验池均匀注入冷水；当试验池水温低于设置温度时，制冷模块的电磁阀关闭。在升温阶段，当试验池水温低于设置温度时，辅助升温模块的电磁阀开启，向试验池均匀注入热水；当试验池水温高于设置温度时，辅助升温模块的电磁阀关闭。
结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：
本发明同时具有降温模块和升温模块，使得试验池水温的可调控范围更大；注水管道位于试验池四周，使得试验池温度调节速度更快，试验池池内各个位置的温差更小；试验池有不同深度的排水口，可根据处理水稻材料的高度调节水的深度；试验池溢出的水流入回水沟又自动泵回蓄水池，实现了水的循环利用；温控电脑每十秒进行一次温度记录，精确到0.01℃，使得温度控制更加灵敏，温度数据更加详细、真实。
本发明能实现自动模拟一天24小时的温度曲线变化，精度高(精确到0.01℃)、反应灵敏，池内温度分布均匀(温差小于0.1℃)，且置于室外，对于水稻的正常生长无影响，满足科研及育种单位对于水稻两系不育系的冷灌繁殖、耐冷性研究及育性鉴定需求。
附图说明
图1是本发明实施例提供的水稻智能低温冷灌处理系统结构示意图；
图中：1、自动控温蓄冷水池；2、第一注水管道电磁阀；3、第一输水泵；4、第一液位传感器；5、制冷器；6、排水口；7、阀门；8、试验池；9、第一回水水泵；10、第二回水水泵；11、回水沟；12、第二液位传感器；13、温控电脑；14、电控箱；15、第二输水泵；16、第二注水管道电磁阀；17、加热器；18、自动控温蓄热水池；19、第三液位传感器。
图2是本发明实施例提供的设置温度及实时温度对比曲线图。
图3是本发明实施例提供的冷灌试验池效果图。
图4是本发明实施例一提供的低温冷灌处理后不同品种的花粉可染率及自交结实率实验结果图。
图5是本发明实施例提供的设置温度及实时温度对比曲线图。
图6是本发明实施例二提供的低温冷灌处理后不同品种的花粉可染率及自交结实率实验结果图。
具体实施方式
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。
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种水稻智能低温冷灌处理系统及其控制方法，下面结合附图对本发明作详细的描述。
本发明提供的水稻智能低温冷灌处理系统业内的普通技术人员还可以采用其他的步骤实施，图1的本发明提供的水稻智能低温冷灌处理系统仅仅是一个具体实施例而已。
如图1所示，本发明实施例提供的水稻智能低温冷灌处理系统中自动控温蓄冷水池1通过管道与第一注水管道电磁阀2连接，第一注水管道电磁阀2通过管道与第一输水泵3连接，第一输水泵3通过管道与试验池8中的出水管道连接；自动控温蓄热水池18通过管道与第二注水管道电磁阀16连接，第二注水管道电磁阀16通过管道与第二输水泵15连接，第二输水泵15通过管道与试验池8中的出水管道连接；其中，出水管道环绕试验池壁并每隔40cm有一个出水孔。自动控温蓄冷水池1内部安装有第一液位传感器4和制冷器5，自动控温蓄热水池18内部安装有加热器17和第三液位传感器19；试验池8上设置有排水口6，排水口6上安装有阀门7；排水口6位于试验池一面池壁30cm以上，排水口相隔5cm。
排水口6附近安装有温度传感器，温度传感器与温控电脑13连接；试验池8下方设置有回水沟11，回水沟11上设置有第二液位传感器12，回水沟11左侧安装有第一回水水泵9，回水沟11右侧安装有第二回水水泵10，第一回水水泵9通过管道与自动控温蓄冷水池1连接，第二回水水泵10通过管道与自动控温蓄热水池18连接。
电控箱14上安装有温控电脑13，温控电脑13分别与第一注水管道电磁阀2、第一输水泵3、第一液位传感器4、制冷器5、第一回水水泵9、第二液位传感器12、第二输水泵15、第二注水管道电磁阀16、加热器17、第三液位传感器19连接。
下面结合具体实施例对本发明的技术方案作详细的描述。
智能温控系统可使试验池中水温实现以一小时为节点的24小时循环的曲线变化，可适时监控水温(数据记录间隔为十秒，精确到0.01℃)；电控箱通过导线连接制冷器、加热器、注水管道电磁阀、回水水泵和温度传感器，电控箱上装有温度控制电脑，制冷器和加热器分别装设在自动控温蓄水池上，制冷器的制冷管和加热器的发热体分别伸入到蓄水池内，蓄水池分别由管道经水泵连接到试验池，每个注水管道上装有电磁阀，电磁阀的开关由智能温控系统控制，出水管道环绕试验池壁并每隔40cm有一个出水孔，试验池一面池壁30cm以上每隔5cm有一个排水口，每个排水口都装有阀门(可通过开关阀门来调整试验池内水位高低)，试验池溢出的水流入回水沟，经回水水泵泵入蓄水池，回水水泵的开关由回水沟和蓄水池中的水位感应器共同控制(当蓄水池内水位降到设定值以下且回水沟内水位达到设定值以上时回水水泵启动直至蓄水池水满)，温度传感器装设在试验池的排水口附近(温度传感器收集到的数据传到温控电脑)。
本发明的工作原理为：智能制冷系统和辅助升温系统两个系统分别有各自的自动控温蓄水池，蓄水池由管道经水泵连接到试验池，制冷或升温后的水由试验池四周的管道均匀汇入试验池中，溢出的水通过可调节水位高度的排水口流入回水沟，再经由回水沟中的水泵自动泵入制冷或升温蓄水池。试验池出水口附近装有温度传感器，通过自动温控系统控制注水管道的开关来控制试验池中的水温变化。其设计合理，贴合实际，可模拟自然条件下各种温度变化情况，可比人工气候室及常规的恒温冷灌设备更好的完成温敏核不育系的繁殖、起点温度鉴定及耐冷性鉴定等试验。
下面结合具体实验数据对本发明的效果作进一步描述。
实施例一不同两系不育系品种的育性敏感期耐冷性试验
1.水池温度设置
表1耐冷试验池温度设置
2.水池温度控制效果
表2耐冷试验池温度设置及实时温度
如图2设置温度及实时温度对比曲线图所示。
3试验处理结果
2020年8月2日至2020年8月10日，对处于育性敏感期的水稻两系不育系材料振湘S、隆臻36S、隆科638S、腾晖191S、Y58S及广占63-4S进行了低温冷灌处理(如图3冷灌试验池效果图)，试验结果如图4低温冷灌处理后不同品种的花粉可染率及自交结实率所示，不同品种对低温的耐受能力不同。
实施例二不同两系不育系品种的起点温度鉴定试验
1.水池温度设置
表3起点温度鉴定试验池温度设置
2.水池温度控制效果
表4耐冷试验池温度设置及实时温度
如图5设置温度及实时温度对比曲线图所示。
3试验处理结果
2020年8月2日至2020年8月10日，对处于育性敏感期的水稻两系不育系材料振湘S、隆臻36S、隆科638S、腾晖191S、Y58S及广占63-4S进行了低温冷灌处理(如图3)，试验结果如图6低温冷灌处理后不同品种的花粉可染率及自交结实率所示，隆臻36S、隆科638S及腾晖191S的不育起点温度低于23℃，振湘S、Y58S及广占63-4S的不育起点温度高于23℃。
以上实例表明，本发明通过智能冷灌处理系统能准确、稳定的模拟出各种冷灌试验所需温度曲线变化，且温度跨度大(14℃～27℃)、精度高(精确到0.01℃)，可同时实现多种温度梯度，规模化处理多种试验材料的鉴定与筛选，具有很好的应用前景。
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，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，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，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种水稻智能低温冷灌处理系统控制方法，其特征在于，所述水稻智能低温冷灌处理系统控制方法，包括：
智能制冷系统和辅助升温系统两个系统分别控制各自的自动控温蓄水池，蓄水池由管道经水泵连接到试验池，制冷或升温后的水由试验池四周的管道均匀汇入试验池中，溢出的水通过可调节水位高度的排水口流入回水沟，再经由回水沟中的水泵自动泵入制冷或升温蓄水池；
通过自动温控系统控制注水管道的开关来控制试验池中的水温变化。
2.如权利要求1所述水稻智能低温冷灌处理系统控制方法，其特征在于，试验池水温高于设置温度时，制冷模块的电磁阀开启，向试验池均匀注入冷水；
试验池水温低于设置温度时，制冷模块的电磁阀关闭；
在升温阶段，试验池水温低于设置温度时，辅助升温模块的电磁阀开启，向试验池均匀注入热水；试验池水温高于设置温度时，辅助升温模块的电磁阀关闭。
3.一种实施权利要求1～2任意一项所述控制方法的水稻智能低温冷灌处理系统，其特征在于，所述水稻智能低温冷灌处理系统设置有：
通过制冷蓄水池对水进行降温，并将水输送到试验池中的智能制冷模块；
通过升温蓄水池对水进行升温，并将水输送到试验池中的辅助升温模块；
通过电控箱上的温度控制电脑对蓄水池中的水温进行调节，并控制整体系统中的水循环的智能温控模块。
4.如权利要求3所述水稻智能低温冷灌处理系统，其特征在于，所述智能温控模块设置有电控箱上安装有温控电脑；
所述温控电脑分别与第一注水管道电磁阀、第一输水泵、第一液位传感器、制冷器、第一回水水泵、第二液位传感器、第二输水泵、第二注水管道电磁阀、加热器、第三液位传感器连接。
5.如权利要求3所述水稻智能低温冷灌处理系统，其特征在于，所述智能制冷模块设置有自动控温蓄冷水池，自动控温蓄冷水池通过管道与第一注水管道电磁阀连接，第一注水管道电磁阀通过管道与第一输水泵连接，第一输水泵通过管道与试验池中的出水管道连接；出水管道环绕试验池壁并每隔40cm有一个出水孔。
6.如权利要求5所述水稻智能低温冷灌处理系统，其特征在于，所述自动控温蓄冷水池内部安装有第一液位传感器和制冷器。
7.如权利要求3所述水稻智能低温冷灌处理系统，其特征在于，所述辅助升温模块设置有自动控温蓄热水池，自动控温蓄热水池通过管道与第二注水管道电磁阀连接，第二注水管道电磁阀通过管道与第二输水泵连接，第二输水泵通过管道与试验池中的出水管道连接；出水管道环绕试验池壁并每隔40cm有一个出水孔。
8.如权利要求7所述水稻智能低温冷灌处理系统，其特征在于，所述试验池下方设置有回水沟，回水沟上设置有第二液位传感器，回水沟左侧安装有第一回水水泵，回水沟右侧安装有第二回水水泵，第一回水水泵通过管道与自动控温蓄冷水池连接，第二回水水泵通过管道与自动控温蓄热水池连接。
9.如权利要求8所述水稻智能低温冷灌处理系统，其特征在于，所述自动控温蓄热水池内部安装有加热器和第三液位传感器；试验池上设置有排水口，排水口上安装有阀门。
10.如权利要求9所述水稻智能低温冷灌处理系统，其特征在于，所述排水口位于试验池一面池壁30cm以上，排水口相隔5cm；排水口附近安装有温度传感器，温度传感器与温控电脑连接。
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