CN115931043A - 用于马铃薯原原种繁育的全自动智能控制温室 - Google Patents

用于马铃薯原原种繁育的全自动智能控制温室 Download PDF

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CN115931043A CN202211384714.8A CN202211384714A CN115931043A CN 115931043 A CN115931043 A CN 115931043A CN 202211384714 A CN202211384714 A CN 202211384714A CN 115931043 A CN115931043 A CN 115931043A
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Abstract

本发明属于马铃薯繁育技术领域，具体是用于马铃薯原原种繁育的全自动智能控制温室，包括马铃薯繁育温室棚，马铃薯繁育温室棚的顶部设置温室棚棚顶，马铃薯繁育温室棚内安装有多组马铃薯繁育托盘箱，马铃薯繁育温室棚内安装有施肥补水组件，温室棚棚顶的顶部设置棚顶清杂组件，马铃薯繁育温室棚的正面设置温室控制面板；本发明通过温室繁育管理模块进行温室环境分析，繁育箱标管模块对繁育温室内的马铃薯繁育托盘箱进行状况分析，除雪分析模块进行棚顶积雪分析，将繁育温室内环境监测分析调控、补水施肥分析自启动、除雪分析自清理三者相结合，保证了繁育温室的正常运行，提高了繁育温室的自动化程度。

Description

用于马铃薯原原种繁育的全自动智能控制温室
技术领域
本发明涉及马铃薯繁育技术领域，具体是用于马铃薯原原种繁育的全自动智能控制温室。
背景技术
马铃薯是茄科茄属，一年生草本植物，别称土豆、地蛋、洋芋等，马铃薯是中国五大主食之一，其营养价值高、适应力强、产量大，是全球第三大重要的粮食作物，仅次于小麦和玉米；目前进行马铃薯原原种繁育时，主要通过将马铃薯繁育托盘箱放置于繁育温室内，现有繁育温室仅能对温室内的温度状况进行检测，无法对繁育温室内的多种环境信息进行监测并综合分析，且无法实现对每组繁育托盘箱的有效监测并自动补水和施肥，难以对繁育温室内的环境进行自动且合理调控，以及在马铃薯原原种繁育过程中需要人工根据经验对相应的繁育托盘箱进行补水施肥，难以保证马铃薯原原种繁育过程的顺利进行，智能化程度低；
针对上述的技术缺陷，现提出一种解决方案。
发明内容
本发明的目的在于提供用于马铃薯原原种繁育的全自动智能控制温室，解决了现有繁育温室无法对繁育温室内的多种环境信息进行监测并综合分析，无法实现对每组繁育箱的有效监测并自动补水和施肥，难以对繁育温室内的环境进行自动且合理调控，在马铃薯繁育过程中需要人工根据经验对相应的繁育箱进行补水施肥，难以保证马铃薯繁育过程顺利进行的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
用于马铃薯原原种繁育的全自动智能控制温室，包括马铃薯繁育温室棚、肥液储存箱和储水箱，所述马铃薯繁育温室棚的顶部设置温室棚棚顶，且温室棚棚顶的两侧向下延伸，所述肥液储存箱上固定设置肥液输送泵，所述储水箱上固定设置输水泵，所述马铃薯繁育温室棚内安装有多组马铃薯繁育托盘箱，所述马铃薯繁育温室棚内安装有温室环境检测模块和温室环境调控模块，且温室棚棚顶的顶部中间位置设置棚顶清杂组件，所述马铃薯繁育温室棚内安装有对马铃薯繁育托盘箱内进行施肥补水的施肥补水组件，且肥液输送泵和输水泵将肥液和水输送至施肥补水组件；
所述马铃薯繁育温室棚的正面固定设置温室控制面板，所述温室控制面板包括处理器、数据存储模块、温室繁育管理模块、繁育箱标管模块、除雪分析模块和反馈调控模块，且温室环境检测模块通信连接温室繁育管理模块，处理器与数据存储模块、温室繁育管理模块、繁育箱标管模块、除雪分析模块以及反馈调控模块均通信连接，反馈调控模块控制连接温室环境调控模块、施肥补水组件和棚顶清杂组件；
温室环境检测模块对繁育温室内进行环境监测并采集繁育温室内的温环信息，将温环信息发送至温室繁育管理模块，温室繁育管理模块基于温环信息进行温室环境分析，通过温室环境分析生成室表合格信号或室表不合格信号并发送至处理器；繁育箱标管模块对繁育温室内的马铃薯繁育托盘箱进行标记，对马铃薯繁育托盘箱的内部状况进行分析，通过分析生成繁育箱正常信号或繁育箱异常信号并发送至处理器；除雪分析模块进行棚顶积雪分析，通过分析生成棚顶正常信号、一级预警信号或二级预警信号并发送至处理器。
进一步的，温室繁育管理模块的具体运行过程包括：
获取到温室环境检测模块采集的温环信息，温环信息包括繁育温室内的温度数据、湿度数据、光照数据和碳氧量数据，对温度数据、湿度数据、光照数据和碳氧量数据进行数据分析得到温室表现系数；
通过数据存储模块获取到温室表现阈值，比较温度表现系数和温室表现阈值，若温室表现系数不小于温室表现阈值，生成室表不合格信号并向处理器发送室表不合格信号；
若温室表现系数小于温室表现阈值，则通过数据存储模块获取到温偏阈值、湿偏阈值、光偏阈值和碳氧偏离阈值，将温度数据、湿度数据、光照数据和碳氧量数据分别与对应阈值进行比较；
若温度数据、湿度数据、光照数据和碳氧量数据均处于小于对应阈值，生成室表合格信号并向处理器发送室表合格信号；若温度数据、湿度数据、光照数据和碳氧量数据中存在一项不小于对应阈值，生成室表不合格信号并向处理器发送室表不合格信号。
进一步的，温度数据的获取方法如下：
获取到繁育温室内多个位置的空气温度，将多个位置的温度进行求和取平均值得到实均温，通过数据存储模块获取到繁育适宜温度范围，将繁育适宜温度范围的最大值和最小值两者和值的平均值标记为适均温，将实均温与适均温进行差值计算并取绝对值得到繁育温室的温度数据；
湿度数据的获取方法如下：
获取到繁育温室内多个位置的空气湿度，将多个位置的湿度进行求和取平均值得到实均湿，通过数据存储模块获取到繁育适宜湿度范围，将繁育适宜湿度范围的最大值和最小值两者和值的平均值标记为适均湿，将实均湿与适均湿进行差值计算并取绝对值得到繁育温室的湿度数据；
光照数据的获取方法如下：
获取到繁育温室内多个位置的光照强度，将多个位置的光照强度进行求和取平均值得到实均光，通过数据存储模块获取到繁育适宜光照强度范围，将繁育适宜光照强度范围的最大值和最小值两者和值的平均值标记为适均光，将实均光与适均光进行差值计算并取绝对值得到繁育温室的光照数据；
碳氧量数据的获取方法如下：
获取到繁育温室内多个位置的二氧化碳浓度和氧气浓度，将二氧化碳浓度和氧气浓度的比值标记为碳氧值，将多个位置的碳氧值进行求和取平均值得到实均碳氧，通过数据存储模块获取到繁育适宜碳氧范围，将繁育适宜碳氧范围的最大值和最小值两者和值的平均值标记为适均碳氧，将实均碳氧和适均碳氧进行差值计算并取绝对值得到繁育温室的碳氧量数据。
进一步的，繁育箱标管模块的具体运行过程包括：
获取到繁育温室内的马铃薯繁育托盘箱，将马铃薯繁育托盘箱标记为i，i＝{1,2，3，…，n}，n为大于1的正整数；获取到马铃薯繁育托盘箱内的土壤湿度值、浇水信息和施肥信息；
浇水信息包括上次浇水量和上次浇水时刻距当前时刻的间隔时长，将上次浇水量标记为上浇量，将上次浇水时刻与当前时刻的间隔时长标记为上浇时长；
施肥信息包括上次施肥量和上次施肥时刻距当前时刻的间隔时长，将上次施肥量标记为上肥量，将上次施肥时刻距当前时刻的间隔时长标记为上肥时长；
将土壤湿度值、上浇量和上浇时长进行数值计算得到待浇值，将土壤湿度值、上肥量和上肥时长进行数值计算得到待施值；通过分析生成繁育箱正常信号或繁育箱异常信号。
进一步的，通过分析生成繁育箱正常信号或繁育箱异常信号的具体过程如下：
通过数据存储模块获取到待浇阈值和待施阈值，将待浇值和待施值分别与对应阈值进行比较，若待浇值和待施值均小于对应阈值，生成繁育箱正常信号并向处理器发送繁育箱正常信号；若待浇值和待施值中存在一项不小于对应阈值，生成繁育箱异常信号，将繁育箱异常信号与对应的马铃薯繁育托盘箱发送至处理器。
进一步的，除雪分析模块的具体运行过程包括：
获取到温室棚棚顶的受压数据和外界的雪量数据，对受压数据和雪量数据进行分析计算得到雪危系数，通过数据存储模块获取到雪危阈值范围，比较雪危系数和雪危阈值范围，若雪危系数小于等于雪危阈值的最小值，生成棚顶正常信号并发送至处理器，若雪危系数位于雪危阈值范围内，生成一级预警信号并发送至处理器，若雪危系数大于等于雪危阈值范围的最大值，生成二级预警信号并发送至处理器。
进一步的，理器将室表合格信号、室表不合格信号、繁育箱正常信号、繁育箱异常信号、棚顶正常信号、一级预警信号或二级预警信号发送至反馈调控模块；反馈调控模块接收到室表合格信号、繁育箱正常信号和棚顶正常信号后，判定繁育温室无异常，不作出任何调控；
反馈调控模块接收到室表不合格信号后，向温室环境调控模块发送环境调节指令，温室环境调控模块对繁育温室内的温度、湿度、光照强度或碳氧量进行调节；反馈调控模块接收到繁育箱异常信号后，向施肥补水组件发送施肥补水指令，施肥补水组件向对应马铃薯繁育托盘箱进行施肥补水；
反馈调控模块接收到一级预警信号或二级预警信号后，向棚顶清杂组件发送除雪指令，棚顶清杂组件以H1或H2的清理速度对温室棚棚顶上的积雪进行清理，H1＜H2且H1和H2均为正数。
进一步的，所述施肥补水组件包括肥液主管道和输水主管道，所述肥液主管道上安装有与肥液输送泵相连的肥液输送管，所述输水主管道上安装有与输水泵相连的补水管，所述马铃薯繁育托盘箱的上方设有施肥补水头，所述肥液主管道与施肥补水头之间通过施肥支管相连，所述输水主管道与施肥补水头之间通过输水支管相连，且施肥支管和输水支管上均安装有电磁阀和流量计。
进一步的，所述棚顶清杂组件包括旋转轴和固定在温室棚棚顶顶部中间位置的纵向分隔块，所述纵向分隔块的两侧均固定设置前挡板和后挡板，且前挡板和后挡板两者相对的一面均开设有导向条形口；所述旋转轴的数目为两组并沿Y向设置，且旋转轴的外周面安装有除杂扫雪辊；所述旋转轴的两端分别穿过导向条形口并延伸入前挡板和后挡板内，且旋转轴位于前挡板内的一端安装有内螺纹块，旋转轴位于后挡板内的一端安装有自转齿轮；
所述纵向分隔块的两侧通过轴承转动安装有螺柱，所述螺柱倾斜设置并延伸入前挡板内，内螺纹块与对应的螺柱螺纹连接；所述后挡板的内底部倾斜设置固定齿条，且自转齿轮与对应的固定齿条啮合连接；所述纵向分隔块内通过电机座固定设置驱动电机，所述驱动电机的输出端安装有驱动轴，所述驱动轴的末端固定设置主锥齿轮，两组所述螺柱位于纵向分隔块内的一端固定设置副锥齿轮，且主锥齿轮与两组副锥齿轮啮合连接。
进一步的，所述除杂扫雪辊的外围设有多组弧形刷板，所述弧形刷板与除杂扫雪辊之间通过缓冲挤压机构相连，且缓冲挤压机构包括与除杂扫雪辊固定连接的固定柱以及与弧形刷板固定连接的连接柱，所述固定柱的内部中空，所述连接柱插入固定柱内并与限位连接块固定连接，且固定柱内固定设置与限位连接块相连的挤压弹簧。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明中，通过温室繁育管理模块进行温室环境分析并生成室表合格信号或室表不合格信号，反馈调控模块接收到室表不合格信号后向温室环境调控模块发送环境调节指令，温室环境调控模块对繁育温室进行环境调节，环境分析结果准确度高，马铃薯原原种繁育过程始终处于适宜环境，保证了马铃薯原原种繁育过程的顺利且持续进行，提高了马铃薯原原种繁育效果；
2、本发明中，通过繁育箱标管模块对繁育温室内的马铃薯繁育托盘箱进行标记并对马铃薯繁育托盘箱的内部状况进行分析，反馈调控模块接收到繁育箱异常信号后，向施肥补水组件发送施肥补水指令，施肥补水组件向对应的马铃薯繁育托盘箱进行施肥补水，不仅实现对每组马铃薯繁育托盘箱内部状况的监测，还能够自动对出现异常的马铃薯繁育托盘箱进行补水或施肥，补水施肥更加及时，进一步保证了马铃薯原原种繁育操作的顺利进行和提高了马铃薯原原种繁育效果；
3、本发明中，通过除雪分析模块进行棚顶积雪分析，反馈调控模块接收到一级预警信号或二级预警信号后向棚顶清杂组件发送除雪指令，棚顶清杂组件对温室棚棚顶上的积雪进行清理，防止温室棚棚顶垮塌，且繁育温室内环境监测分析调控、补水施肥分析自启动、除雪分析自清理三者相结合，保证了繁育温室的正常运行，提高了繁育温室的自动化程度，对繁育效果和繁育操作的顺利进行起到保障作用；
4、本发明中，通过除杂扫雪辊带动弧形刷板进行转动，弧形刷板对温室棚棚顶的顶部积雪进行刷扫，有助于提高积雪清理效果，且缓冲挤压机构使弧形刷板在清理过程中压住温室棚棚顶，进一步提高积雪清理效果，且清理过程中起到缓冲作用，对弧形刷板和温室棚棚顶均起到保护作用。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明；
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的正视图；
图3为本发明中施肥补水组件的结构示意图；
图4为本发明中肥液主管道和输水主管道的左视图；
图5为本发明中纵向分隔块的剖视图；
图6为本发明中棚顶清杂组件的左视示意图；
图7为本发明中温室控制面板的系统框图；
图8为本发明中反馈调控模块的系统框图；
图9为本发明中除杂扫雪辊的正视示意图；
图10为本发明中缓冲挤压机构的结构示意图。
附图标记：1、马铃薯繁育温室棚；2、温室棚棚顶；3、马铃薯繁育托盘箱；4、施肥补水组件；5、肥液储存箱；51、肥液输送泵；6、储水箱；61、输水泵；7、棚顶清杂组件；8、温室控制面板；41、肥液主管道；42、输水主管道；43、肥液输送管；44、补水管；45、施肥支管；46、输水支管；47、施肥补水头；71、纵向分隔块；72、后挡板；73、旋转轴；74、导向条形口；75、前挡板；76、除杂扫雪辊；77、弧形刷板；78、缓冲挤压机构；79、自转齿轮；710、固定齿条；711、内螺纹块；712、螺柱；713、驱动电机；714、驱动轴；715、主锥齿轮；716、副锥齿轮；781、固定柱；782、连接柱；783、限位连接块；784、挤压弹簧。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
如图1-8所示，本发明提出的用于马铃薯原原种繁育的全自动智能控制温室，包括马铃薯繁育温室棚1、肥液储存箱5和储水箱6，马铃薯繁育温室棚1的顶部设置温室棚棚顶2，且温室棚棚顶2的两侧向下延伸，肥液储存箱5上固定设置肥液输送泵51，肥液储存箱5内储存肥液，储水箱6上固定设置输水泵61，储水箱6内储存水溶液，马铃薯繁育温室棚1内安装有多组马铃薯繁育托盘箱3，马铃薯繁育温室棚1内安装有温室环境检测模块和温室环境调控模块，温室环境检测模块对繁育温室内的环境状况进行监测，温室环境调控模块对繁育温室进行环境调控，且马铃薯繁育温室棚1内安装有对马铃薯繁育托盘箱3内进行施肥补水的施肥补水组件4，且肥液输送泵51和输水泵61将肥液和水输送至施肥补水组件4；
施肥补水组件4包括肥液主管道41和输水主管道42，肥液主管道41上安装有与肥液输送泵51相连的肥液输送管43，输水主管道42上安装有与输水泵61相连的补水管44，马铃薯繁育托盘箱3的上方设有施肥补水头47，肥液主管道41与施肥补水头47之间通过施肥支管45相连，输水主管道42与施肥补水头47之间通过输水支管46相连，且施肥支管45和输水支管46上均安装有电磁阀和流量计；当需要对相应的马铃薯繁育托盘箱3进行补水施肥时，肥液输送泵51将肥液储存箱5内的肥液通过肥液输送管43输送至肥液主管道41内，输水泵61将储水箱6内的水溶液通过补水管44输送至输水主管道42内，肥液主管道42通过相应的施肥支管45将肥液输送至施肥补水头47，输水主管道41通过相应的输水支管46将水溶液输送至施肥补水头47，从而对所需马铃薯繁育托盘箱3进行补水或施肥；
温室棚棚顶2的顶部设置棚顶清杂组件7，棚顶清杂组件7包括旋转轴73和纵向分隔块71，纵向分隔块71固定在温室棚棚顶2的顶部中间位置，纵向分隔块71的两侧均固定设置前挡板75和后挡板72，且前挡板75和后挡板72两者相对的一面均开设有导向条形口74；旋转轴73的数目为两组并沿Y向设置，且旋转轴73的外周面安装有除杂扫雪辊76；旋转轴73的两端分别穿过导向条形口74并延伸入前挡板75和后挡板72内，且旋转轴73位于前挡板75内的一端安装有内螺纹块711，旋转轴73位于后挡板72内的一端安装有自转齿轮79；
纵向分隔块71的两侧通过轴承转动安装有螺柱712，螺柱712倾斜设置并延伸入前挡板75内，内螺纹块711与对应的螺柱712螺纹连接；后挡板72的内底部倾斜设置固定齿条710，且自转齿轮79与对应的固定齿条710啮合连接；纵向分隔块71内通过电机座固定设置驱动电机713，驱动电机713的输出端安装有驱动轴714，驱动轴714的末端固定设置主锥齿轮715，两组螺柱712位于纵向分隔块71内的一端固定设置副锥齿轮716，且主锥齿轮715与两组副锥齿轮716啮合连接；
当对温室棚棚顶2进行积雪清理时，驱动电机713启动并使驱动轴714进行旋转，驱动轴714通过主锥齿轮715和副锥齿轮716使两组螺柱712进行旋转，由于螺柱712与内螺纹块711相互配合，因此旋转轴73带动除杂扫雪辊76沿着温室棚棚顶2的斜面进行运动，且在旋转轴73的运动过程中，由于自转齿轮79与固定齿条710啮合，因此旋转轴73在运动过程中还进行旋转，从而使除杂扫雪辊76随之进行运动和旋转，实现对温室棚棚顶2顶部积雪的清扫；通过使驱动电机713反复正、反转，从而使除杂扫雪辊76沿着温室棚棚顶2的斜面进行往复运动，从而实现反复清扫，有效防止温室棚棚顶2上的积雪压垮温室棚棚顶2，进一步保证了繁育温室的正常运行。
马铃薯繁育温室棚1的正面固定设置温室控制面板8，温室控制面板8包括处理器、数据存储模块、温室繁育管理模块、繁育箱标管模块和反馈调控模块，且温室环境检测模块通信连接温室繁育管理模块，处理器与数据存储模块、温室繁育管理模块、繁育箱标管模块以及反馈调控模块均通信连接，反馈调控模块控制连接温室环境调控模块和施肥补水组件4；
温室环境检测模块包括温度传感器、湿度传感器、光照传感器和二氧化碳传感器和氧气传感器，温室环境检测模块对繁育温室内进行环境监测并采集繁育温室内的温环信息，将温环信息发送至温室繁育管理模块，温室繁育管理模块基于温环信息进行温室环境分析，通过温室环境分析生成室表合格信号或室表不合格信号并发送至处理器；温室繁育管理模块的具体运行过程包括：
步骤S1、获取到温室环境检测模块采集的温环信息，温环信息包括繁育温室内的温度数据、湿度数据、光照数据和碳氧量数据；
温度数据的获取方法如下：获取到繁育温室内多个位置的空气温度，将多个位置的温度进行求和取平均值得到实均温，通过数据存储模块获取到繁育适宜温度范围，将繁育适宜温度范围的最大值和最小值两者和值的平均值标记为适均温，将实均温与适均温进行差值计算并取绝对值得到繁育温室的温度数据；
湿度数据的获取方法如下：获取到繁育温室内多个位置的空气湿度，将多个位置的湿度进行求和取平均值得到实均湿，通过数据存储模块获取到繁育适宜湿度范围，将繁育适宜湿度范围的最大值和最小值两者和值的平均值标记为适均湿，将实均湿与适均湿进行差值计算并取绝对值得到繁育温室的湿度数据；
光照数据的获取方法如下：获取到繁育温室内多个位置的光照强度，将多个位置的光照强度进行求和取平均值得到实均光，通过数据存储模块获取到繁育适宜光照强度范围，将繁育适宜光照强度范围的最大值和最小值两者和值的平均值标记为适均光，将实均光与适均光进行差值计算并取绝对值得到繁育温室的光照数据；
碳氧量数据的获取方法如下：获取到繁育温室内多个位置的二氧化碳浓度和氧气浓度，将二氧化碳浓度和氧气浓度的比值标记为碳氧值，将多个位置的碳氧值进行求和取平均值得到实均碳氧，通过数据存储模块获取到繁育适宜碳氧范围，将繁育适宜碳氧范围的最大值和最小值两者和值的平均值标记为适均碳氧，将实均碳氧和适均碳氧进行差值计算并取绝对值得到繁育温室的碳氧量数据；
步骤S2、将温度数据、湿度数据、光照数据和碳氧量数据分别标记为WS、SS、GZ和TY，通过公式
Figure BDA0003930239780000121
对温度数据WS、湿度数据SS、光照数据GZ和碳氧量数据TY进行数据分析得到温室表现系数WXx；其中，a1、a2、a3、a4为预设比例系数，a1＞a2＞a3＞a4＞0且a1+a2+a3+a4＝6.357；
需要说明的是，温室表现系数WXx用于反映繁育温室环境相较于预设适宜环境的偏离程度，温度数据越大、湿度数据越大、光照数据越大和碳氧量数据越大，则温室表现系数WXx的数值越大，表明繁育温室内的环境越差；
步骤S3、通过数据存储模块获取到温室表现阈值，比较温度表现系数WXx和温室表现阈值，若温室表现系数WXx不小于温室表现阈值，生成室表不合格信号并向处理器发送室表不合格信号；
若温室表现系数WXx小于温室表现阈值，则通过数据存储模块获取到温偏阈值、湿偏阈值、光偏阈值和碳氧偏离阈值，将温度数据WS、湿度数据SS、光照数据GZ和碳氧量数据TY分别与对应阈值进行比较；
步骤S4、若温度数据WS、湿度数据SS、光照数据GZ和碳氧量数据TY均处于小于对应阈值，生成室表合格信号并向处理器发送室表合格信号；若温度数据WS、湿度数据SS、光照数据GZ和碳氧量数据TY中存在一项不小于对应阈值，生成室表不合格信号并向处理器发送室表不合格信号。
处理器将室表合格信号或室表不合格信号发送至反馈调控模块，反馈调控模块接收到室表合格信号，判定繁育温室内部环境无异常，不作出任何调控；反馈调控模块接收到室表不合格信号后，向温室环境调控模块发送环境调节指令，温室环境调控模块对繁育温室内的温度、湿度、光照强度或碳氧量进行调节，不仅实现对繁育温室内部多种环境信息的监测，还能够基于多种环境信息进行综合分析并自动对内部环境进行适应性调节，环境分析结果准确度高，使马铃薯原原种繁育过程始终处于适宜环境，保证了马铃薯原原种繁育过程的顺利且持续进行，提高了马铃薯繁育效果，且不需人工进行环境监测和调控，降低了人工成本，节约人力，马铃薯原原种繁育过程更加简单。
繁育箱标管模块对繁育温室内的马铃薯繁育托盘箱3进行标记，对马铃薯繁育托盘箱3的内部状况进行分析，通过分析生成繁育箱正常信号或繁育箱异常信号并发送至处理器；繁育箱标管模块的具体运行过程包括：
步骤T1、获取到繁育温室内的马铃薯繁育托盘箱3，将马铃薯繁育托盘箱3标记为i，i＝{1,2，3，…，n}，n为大于1的正整数；获取到马铃薯繁育托盘箱3内的土壤湿度值TSZ、浇水信息和施肥信息；土壤湿度值由马铃薯繁育托盘箱3内的土壤湿度传感器检测得到；
浇水信息包括上次浇水量和上次浇水时刻距当前时刻的间隔时长，将上次浇水量标记为上浇量SJL，将上次浇水时刻与当前时刻的间隔时长标记为上浇时长SJS；
施肥信息包括上次施肥量和上次施肥时刻距当前时刻的间隔时长，将上次施肥量标记为上肥量SFL，将上次施肥时刻距当前时刻的间隔时长标记为上肥时长SFS；
步骤T2、通过公式
Figure BDA0003930239780000141
将土壤湿度值TSZ、上浇量SJL和上浇时长SJS进行数值计算得到待浇值DJZ；其中，b1、b2、b3为预设比例系数，b1＞b2＞b3＞0且b1+b2+b3＝2.827；
步骤T3、通过公式
Figure BDA0003930239780000142
将土壤湿度值TSZ、上肥量SFL和上肥时长SFS进行数值计算得到待施值DSZ；其中，b4、b5、b6为预设比例系数，b4＞b5＞b6＞0且b4+b5+b6＝4.128；
步骤T4、通过数据存储模块获取到待浇阈值和待施阈值，将待浇值和待施值分别与对应阈值进行比较，若待浇值和待施值均小于对应阈值，生成繁育箱正常信号并向处理器发送繁育箱正常信号；若待浇值和待施值中存在一项不小于对应阈值，生成繁育箱异常信号，将繁育箱异常信号与对应的马铃薯繁育托盘箱3发送至处理器。
处理器将繁育箱正常信号或繁育箱异常信号发送至反馈调控模块，反馈调控模块接收到繁育箱正常信号后，判定马铃薯繁育托盘箱3无异常，不作出任何调控；反馈调控模块接收到繁育箱异常信号后，向施肥补水组件4发送施肥补水指令，施肥补水组件4向对应的马铃薯繁育托盘箱3进行施肥补水，不仅实现对每组马铃薯繁育托盘箱3内部状况的监测，还能够自动对出现异常的马铃薯繁育托盘箱3进行补水或施肥，不需人工监测并依据经验对马铃薯繁育托盘箱3进行补水施肥，进一步节约了人力并降低人工成本，补水施肥更加及时，进一步保证了马铃薯原原种繁育操作的顺利进行和提高了马铃薯原原种繁育效果。
实施例二：
如图7-8所示，本实施例与实施例1的区别在于，处理器与除雪分析模块通信连接，反馈调控模块控制连接棚顶清杂组件7，除雪分析模块进行棚顶积雪分析，通过分析生成棚顶正常信号、一级预警信号或二级预警信号并发送至处理器，除雪分析模块的具体运行过程包括：
步骤D1、获取到温室棚棚顶2的受压数据和外界的雪量数据并标记为SYs和XLs，受压数据是反映温室棚棚顶2所受积雪压力大小的数值，雪量数据是反映外界下雪雪量大小的数值；
步骤D2、通过公式
Figure BDA0003930239780000151
对受压数据SYs和雪量数据XLs进行分析计算得到雪危系数XWX；其中，ku1和ku2为预设比例系数且ku1和ku2的取值均大于零，ku1＞ku2且ku1+ku2＝3.216；需要说明是，受压数据SYs的数值越大、雪量数据XLs的数值越大，则雪危系数XWX的数值越大，表明温室棚棚顶2存在安全隐患的可能性越大；
步骤D3、通过数据存储模块获取到雪危阈值范围，比较雪危系数XWX和雪危阈值范围，若雪危系数XWX小于等于雪危阈值的最小值，生成棚顶正常信号并发送至处理器，若雪危系数XWX位于雪危阈值范围内，生成一级预警信号并发送至处理器，若雪危系数XWX大于等于雪危阈值范围的最大值，生成二级预警信号并发送至处理器。
处理器将棚顶正常信号、一级预警信号或二级预警信号发送至反馈调控模块；反馈调控模块接收到棚顶正常信号后，不作出任何调控，反馈调控模块接收到一级预警信号后，向棚顶清杂组件7发送除雪指令，棚顶清杂组件7以H1的清理速度对温室棚棚顶2上的积雪进行清理，反馈调控模块接收到二级预警信号后，向棚顶清杂组件7发送除雪指令，棚顶清杂组件7以H2(H1＜H2且H1和H2均为正数)的清理速度对温室棚棚顶2上的积雪进行清理，即加快对温室棚棚顶2的除雪速度。
实施例三：
如图9-10所示，本实施例与实施例1、实施例2的区别在于，除杂扫雪辊76的外围设有弧形刷板77，弧形刷板77的数目为多组并围绕除杂扫雪辊76呈环形阵列分布，弧形刷板77与除杂扫雪辊76之间通过缓冲挤压机构78相连，且缓冲挤压机构78包括固定柱781和连接柱782，固定柱781与除杂扫雪辊76固定连接，连接柱782与弧形刷板77固定连接的，固定柱781的内部中空，连接柱782插入固定柱781内并与限位连接块783固定连接，且固定柱781内固定设置与挤压弹簧784，挤压弹簧784与限位连接块783固定连接；
在对温室棚棚顶2进行除雪清理时，除杂扫雪辊76进行旋转，弧形刷板77随之进行转动并对温室棚棚顶2的顶部积雪进行刷扫，有助于提高积雪清理效果，且挤压弹簧784对限位连接块783施加挤压力，连接柱782挤压弧形刷板77，从而使弧形刷板77在清理过程中压住温室棚棚顶2，进一步提高积雪清理效果，且弧形刷板77与温室棚棚顶2之间为弹性接触，清理过程中起到缓冲作用，对弧形刷板77和温室棚棚顶2均起到保护作用。
本发明的工作原理：使用时，通过温室环境检测模块采集繁育温室内的温环信息并发送至温室繁育管理模块，温室繁育管理模块基于温环信息进行温室环境分析并生成室表合格信号或室表不合格信号，处理器将室表合格信号或室表不合格信号发送至反馈调控模块，反馈调控模块接收到室表不合格信号后向温室环境调控模块发送环境调节指令，温室环境调控模块对繁育温室进行环境调节，环境分析结果准确度高，马铃薯原原种繁育过程始终处于适宜环境，保证了马铃薯原原种繁育过程的顺利且持续进行，提高了马铃薯原原种繁育效果；
繁育箱标管模块对繁育温室内的马铃薯繁育托盘箱3进行标记，对马铃薯繁育托盘箱3的内部状况进行分析并生成繁育箱正常信号或繁育箱异常信号，处理器将繁育箱正常信号或繁育箱异常信号发送至反馈调控模块，反馈调控模块接收到繁育箱异常信号后，向施肥补水组件4发送施肥补水指令，施肥补水组件4向对应的马铃薯繁育托盘箱3进行施肥补水，不仅实现对每组马铃薯繁育托盘箱3内部状况的监测，还能够自动对出现异常的马铃薯繁育托盘箱3进行补水或施肥，补水施肥更加及时，进一步保证了马铃薯原原种繁育操作的顺利进行和提高了马铃薯原原种繁育效果；
通过除雪分析模块进行棚顶积雪分析，通过分析生成棚顶正常信号、一级预警信号或二级预警信号并发送至处理器，处理器将棚顶正常信号、一级预警信号或二级预警信号发送至反馈调控模块，反馈调控模块接收到一级预警信号或二级预警信号后向棚顶清杂组件7发送除雪指令，棚顶清杂组件7对温室棚棚顶2上的积雪进行清理，防止温室棚棚顶2垮塌；通过将繁育温室内环境监测分析调控、补水施肥分析、除雪分析三者相结合，保证了繁育温室的正常运行，对繁育效果和繁育操作的顺利进行起到保障作用。
上述公式均是采集大量数据进行软件模拟得出且选取与真实值接近的一个公式，公式均是去量纲取其数值计算，公式中的系数是由本领域技术人员根据实际情况进行设置，关于系数的大小，只要不影响参数与量化后数值的比例关系即可，如温室表现系数WXx与温度数据WS的数值成正比。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.用于马铃薯原原种繁育的全自动智能控制温室，包括马铃薯繁育温室棚(1)、肥液储存箱(5)和储水箱(6)，所述马铃薯繁育温室棚(1)的顶部设置温室棚棚顶(2)，且温室棚棚顶(2)的两侧向下延伸，所述肥液储存箱(5)上固定设置肥液输送泵(51)，所述储水箱(6)上固定设置输水泵(61)，其特征在于，所述马铃薯繁育温室棚(1)内安装有多组马铃薯繁育托盘箱(3)，所述马铃薯繁育温室棚(1)内安装有温室环境检测模块和温室环境调控模块，且温室棚棚顶(2)的顶部中间位置设置棚顶清杂组件(7)，所述马铃薯繁育温室棚(1)内安装有对马铃薯繁育托盘箱(3)内进行施肥补水的施肥补水组件(4)，且肥液输送泵(51)和输水泵(61)将肥液和水输送至施肥补水组件(4)；
所述马铃薯繁育温室棚(1)的正面固定设置温室控制面板(8)，所述温室控制面板(8)包括处理器、数据存储模块、温室繁育管理模块、繁育箱标管模块、除雪分析模块和反馈调控模块，且温室环境检测模块通信连接温室繁育管理模块，处理器与数据存储模块、温室繁育管理模块、繁育箱标管模块、除雪分析模块以及反馈调控模块均通信连接，反馈调控模块控制连接温室环境调控模块、施肥补水组件(4)和棚顶清杂组件(7)；
温室环境检测模块对繁育温室内进行环境监测并采集繁育温室内的温环信息，将温环信息发送至温室繁育管理模块，温室繁育管理模块基于温环信息进行温室环境分析，通过温室环境分析生成室表合格信号或室表不合格信号并发送至处理器；繁育箱标管模块对繁育温室内的马铃薯繁育托盘箱(3)进行标记，对马铃薯繁育托盘箱(3)的内部状况进行分析，通过分析生成繁育箱正常信号或繁育箱异常信号并发送至处理器；除雪分析模块进行棚顶积雪分析，通过分析生成棚顶正常信号、一级预警信号或二级预警信号并发送至处理器。
2.根据权利要求1所述的用于马铃薯原原种繁育的全自动智能控制温室，其特征在于，温室繁育管理模块的具体运行过程包括：
获取到温室环境检测模块采集的温环信息，温环信息包括繁育温室内的温度数据、湿度数据、光照数据和碳氧量数据，对温度数据、湿度数据、光照数据和碳氧量数据进行数据分析得到温室表现系数；
通过数据存储模块获取到温室表现阈值，比较温度表现系数和温室表现阈值，若温室表现系数不小于温室表现阈值，生成室表不合格信号并向处理器发送室表不合格信号；
若温室表现系数小于温室表现阈值，则通过数据存储模块获取到温偏阈值、湿偏阈值、光偏阈值和碳氧偏离阈值，将温度数据、湿度数据、光照数据和碳氧量数据分别与对应阈值进行比较；
若温度数据、湿度数据、光照数据和碳氧量数据均处于小于对应阈值，生成室表合格信号并向处理器发送室表合格信号；若温度数据、湿度数据、光照数据和碳氧量数据中存在一项不小于对应阈值，生成室表不合格信号并向处理器发送室表不合格信号。
3.根据权利要求2所述的用于马铃薯原原种繁育的全自动智能控制温室，其特征在于，温度数据的获取方法如下：
获取到繁育温室内多个位置的空气温度，将多个位置的温度进行求和取平均值得到实均温，通过数据存储模块获取到繁育适宜温度范围，将繁育适宜温度范围的最大值和最小值两者和值的平均值标记为适均温，将实均温与适均温进行差值计算并取绝对值得到繁育温室的温度数据；
湿度数据的获取方法如下：
获取到繁育温室内多个位置的空气湿度，将多个位置的湿度进行求和取平均值得到实均湿，通过数据存储模块获取到繁育适宜湿度范围，将繁育适宜湿度范围的最大值和最小值两者和值的平均值标记为适均湿，将实均湿与适均湿进行差值计算并取绝对值得到繁育温室的湿度数据；
光照数据的获取方法如下：
获取到繁育温室内多个位置的光照强度，将多个位置的光照强度进行求和取平均值得到实均光，通过数据存储模块获取到繁育适宜光照强度范围，将繁育适宜光照强度范围的最大值和最小值两者和值的平均值标记为适均光，将实均光与适均光进行差值计算并取绝对值得到繁育温室的光照数据；
碳氧量数据的获取方法如下：
获取到繁育温室内多个位置的二氧化碳浓度和氧气浓度，将二氧化碳浓度和氧气浓度的比值标记为碳氧值，将多个位置的碳氧值进行求和取平均值得到实均碳氧，通过数据存储模块获取到繁育适宜碳氧范围，将繁育适宜碳氧范围的最大值和最小值两者和值的平均值标记为适均碳氧，将实均碳氧和适均碳氧进行差值计算并取绝对值得到繁育温室的碳氧量数据。
4.根据权利要求1所述的用于马铃薯原原种繁育的全自动智能控制温室，其特征在于，繁育箱标管模块的具体运行过程包括：
获取到繁育温室内的马铃薯繁育托盘箱(3)，将马铃薯繁育托盘箱(3)标记为i，i＝{1,2，3，…，n}，n为大于1的正整数；获取到马铃薯繁育托盘箱(3)内的土壤湿度值、浇水信息和施肥信息；
浇水信息包括上次浇水量和上次浇水时刻距当前时刻的间隔时长，将上次浇水量标记为上浇量，将上次浇水时刻与当前时刻的间隔时长标记为上浇时长；
施肥信息包括上次施肥量和上次施肥时刻距当前时刻的间隔时长，将上次施肥量标记为上肥量，将上次施肥时刻距当前时刻的间隔时长标记为上肥时长；
将土壤湿度值、上浇量和上浇时长进行数值计算得到待浇值，将土壤湿度值、上肥量和上肥时长进行数值计算得到待施值；通过分析生成繁育箱正常信号或繁育箱异常信号。
5.根据权利要求4所述的用于马铃薯原原种繁育的全自动智能控制温室，其特征在于，通过分析生成繁育箱正常信号或繁育箱异常信号的具体过程如下：
通过数据存储模块获取到待浇阈值和待施阈值，将待浇值和待施值分别与对应阈值进行比较，若待浇值和待施值均小于对应阈值，生成繁育箱正常信号并向处理器发送繁育箱正常信号；若待浇值和待施值中存在一项不小于对应阈值，生成繁育箱异常信号，将繁育箱异常信号与对应的马铃薯繁育托盘箱(3)发送至处理器。
6.根据权利要求1所述的用于马铃薯原原种繁育的全自动智能控制温室，其特征在于，除雪分析模块的具体运行过程包括：
获取到温室棚棚顶(2)的受压数据和外界的雪量数据，对受压数据和雪量数据进行分析计算得到雪危系数，通过数据存储模块获取到雪危阈值范围，比较雪危系数和雪危阈值范围，若雪危系数小于等于雪危阈值的最小值，生成棚顶正常信号并发送至处理器，若雪危系数位于雪危阈值范围内，生成一级预警信号并发送至处理器，若雪危系数大于等于雪危阈值范围的最大值，生成二级预警信号并发送至处理器。
7.根据权利要求6所述的用于马铃薯原原种繁育的全自动智能控制温室，其特征在于，处理器将室表合格信号、室表不合格信号、繁育箱正常信号、繁育箱异常信号、棚顶正常信号、一级预警信号或二级预警信号发送至反馈调控模块；反馈调控模块接收到室表合格信号、繁育箱正常信号和棚顶正常信号后，判定繁育温室无异常，不作出任何调控；
反馈调控模块接收到室表不合格信号后，向温室环境调控模块发送环境调节指令，温室环境调控模块对繁育温室内的温度、湿度、光照强度或碳氧量进行调节；反馈调控模块接收到繁育箱异常信号后，向施肥补水组件(4)发送施肥补水指令，施肥补水组件(4)向对应马铃薯繁育托盘箱(3)进行施肥补水；
反馈调控模块接收到一级预警信号或二级预警信号后，向棚顶清杂组件(7)发送除雪指令，棚顶清杂组件(7)以H1或H2的清理速度对温室棚棚顶(2)上的积雪进行清理，H1＜H2且H1和H2均为正数。
8.根据权利要求7所述的用于马铃薯原原种繁育的全自动智能控制温室，其特征在于，所述施肥补水组件(4)包括肥液主管道(41)和输水主管道(42)，所述肥液主管道(41)上安装有与肥液输送泵(51)相连的肥液输送管(43)，所述输水主管道(42)上安装有与输水泵(61)相连的补水管(44)，所述马铃薯繁育托盘箱(3)的上方设有施肥补水头(47)，所述肥液主管道(41)与施肥补水头(47)之间通过施肥支管(45)相连，所述输水主管道(42)与施肥补水头(47)之间通过输水支管(46)相连，且施肥支管(45)和输水支管(46)上均安装有电磁阀和流量计。
9.根据权利要求7所述的用于马铃薯原原种繁育的全自动智能控制温室，其特征在于，所述棚顶清杂组件(7)包括旋转轴(73)和固定在温室棚棚顶(2)顶部中间位置的纵向分隔块(71)，所述纵向分隔块(71)的两侧均固定设置前挡板(75)和后挡板(72)，且前挡板(75)和后挡板(72)两者相对的一面均开设有导向条形口(74)；所述旋转轴(73)的数目为两组并沿Y向设置，且旋转轴(73)的外周面安装有除杂扫雪辊(76)；所述旋转轴(73)的两端分别穿过导向条形口(74)并延伸入前挡板(75)和后挡板(72)内，且旋转轴(73)位于前挡板(75)内的一端安装有内螺纹块(711)，旋转轴(73)位于后挡板(72)内的一端安装有自转齿轮(79)；
所述纵向分隔块(71)的两侧通过轴承转动安装有螺柱(712)，所述螺柱(712)倾斜设置并延伸入前挡板(75)内，内螺纹块(711)与对应的螺柱(712)螺纹连接；所述后挡板(72)的内底部倾斜设置固定齿条(710)，且自转齿轮(79)与对应的固定齿条(710)啮合连接；所述纵向分隔块(71)内通过电机座固定设置驱动电机(713)，所述驱动电机(713)的输出端安装有驱动轴(714)，所述驱动轴(714)的末端固定设置主锥齿轮(715)，两组所述螺柱(712)位于纵向分隔块(71)内的一端固定设置副锥齿轮(716)，且主锥齿轮(715)与两组副锥齿轮(716)啮合连接。
10.根据权利要求9所述的用于马铃薯原原种繁育的全自动智能控制温室，其特征在于，所述除杂扫雪辊(76)的外围设有多组弧形刷板(77)，所述弧形刷板(77)与除杂扫雪辊(76)之间通过缓冲挤压机构(78)相连，且缓冲挤压机构(78)包括与除杂扫雪辊(76)固定连接的固定柱(781)以及与弧形刷板(77)固定连接的连接柱(782)，所述固定柱(781)的内部中空，所述连接柱(782)插入固定柱(781)内并与限位连接块(783)固定连接，且固定柱(781)内固定设置与限位连接块(783)相连的挤压弹簧(784)。
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