TWI417042B - 蓮霧栽培環境自動調控系統 - Google Patents

Description

蓮霧栽培環境自動調控系統

本案係關於一種環境自動調控系統，尤指一種設置於可透光設施中之蓮霧栽培環境自動調控系統。

蓮霧屬於桃金孃科的熱帶常綠果樹，為優質水果，含少量蛋白質、脂肪、有機酸、礦物質，如鐵、鋅、鉬等微量元素，此外還含有抗氧化物質維生素B1、B2，同時它是低熱量、低脂肪的熱帶水果，不僅營養豐富、味道清爽，且性味甘平，能去痰止渴、解熱、利尿、寧靜神經。蓮霧於引進台灣進行栽培後，由於產期調節技術陸續開發，導致蓮霧面積急速擴增，成為重要的經濟果樹。

由於蓮霧屬熱帶常綠果樹，性喜溫暖怕寒冷，生育最適溫度在25~30℃，果實發育期最適溫度則為15~25℃。從花蕾發育至果實成熟期，遇10℃以下之低溫，極易造成寒害、裂果及落果。果實生育後期遇連續下雨則易發生裂果，而颱風則易造成折枝、落葉、落果。然而每年5~7月的盛產期因溫度高、雨水多、病蟲害嚴重，導致蓮霧的品質較低，無法與同時期上市的其它水果競爭，因此大部份的果園以生產品質較高的冬果為主，然而，即便於冬季進行栽培，仍是容易遭受病蟲鳥及寒流的危害而造成經濟損失 ，舉例來說，蓮霧易遭受藻斑病、疫病、炭疽病、果腐病、紅蜘蛛、薊馬類、介殼蟲類、小綠葉蟬及蚜蟲等病蟲害侵襲，因而若無法有效防止病蟲害，則極易產生農損。

由於目前台灣的蓮霧栽培都是採露天栽培之方式進行培育，因此在栽培過程中，更易受到天災及病蟲害之干擾，而使得蓮霧產量受到影響，或是產果品質不佳，舉例來說，目前國內蓮霧栽培傳統優勢產區具有白天悶熱、通風條件不佳、夜晚低溫時易結露等缺點，因而形成病蟲害之好發環境，尤其在雨季時，病蟲害之發病情形更為嚴重，為了防止病蟲害之侵襲，農民經常使用大量的農藥，因而易造成蓮霧果實具有農藥殘留之疑慮，且為了避免病蟲害等侵襲以及天候變化等干擾，往往需要透過進行人工套果之方式、立支柱、設置防風網…等防護措施，以保護蓮霧果樹，然而這些防護措施皆需耗費大量人力、時間以及金錢等成本。優質、安全的蓮霧生產所需條件係為乾爽、通風、短日、光照充足、不能太冷且需日夜溫差大等環境條件，然而在露天栽培時會受到自然天候、雨量、氣溫等因素影響，使得蓮霧產季受到限制，故即便可預防病蟲害之侵襲，仍難以延長蓮霧之產季，進而營造更大的經濟效益。

有鑑於此，如何發展一種可改善上述習知缺點，可使蓮霧全年度生產，且產量及品質大幅提升之蓮霧栽培環境自動調控系統，實為目前迫切需要解決之課題。

本案之一目的在於提供一種蓮霧栽培環境自動調控系統，俾解決 傳統蓮霧栽培受天候、氣溫、日照等因素而使得產季受限，且易露天栽培遭受病蟲害侵襲，而導致蓮霧果實品質不佳或具有農藥殘留之疑慮等缺點。

為達上述目的，本案之一較廣義實施態樣為提供一種蓮霧栽培環境自動調控系統，設置於一可透光設施中，至少包括：溫濕度控制模組、日照調控模組以調控日照時間之長短、土壤溫濕度控制模組以控制設施內土壤之溫濕度、燃油增溫模組，以及中央控制單元，其係與溫濕度控制模組、日照調控模組以及土壤溫濕度控制模組電連接，透過溫濕度控制模組及燃油增溫模組以維持設施中之溫濕度，藉由溫濕度控制模組、日照調控模組以及土壤溫濕度控制模組之間的環境調控使設施內部環境條件維持穩定，以利栽植於設施內之蓮霧果樹全年度生長、繁殖，俾延長蓮霧之產期及提升產量。

1‧‧‧蓮霧栽培環境自動調控系統

10‧‧‧設施

100‧‧‧結構體

101‧‧‧蓋體

102‧‧‧水牆

103‧‧‧外遮陰層

104‧‧‧風扇

105‧‧‧內遮陰層

106‧‧‧噴霧組

107‧‧‧管線

108‧‧‧土壤

109‧‧‧橫樑

11‧‧‧中央控制單元

12‧‧‧內循環模組

121~123‧‧‧內循環模組之運轉步驟

13‧‧‧溫濕度控制模組

130~135‧‧‧溫濕度控制模組之運轉步驟

14‧‧‧日照調控模組

141~143‧‧‧長日下暗處理步驟

144~145‧‧‧短日下延長光照處理步驟

15‧‧‧土壤溫濕度控制模組

151‧‧‧感應器

152‧‧‧滲透管

153‧‧‧冰水儲存桶

154‧‧‧加壓泵

155‧‧‧電磁閥

156‧‧‧過濾器

157‧‧‧單向閥

158‧‧‧原水儲存桶

16‧‧‧燃油增溫模組

160‧‧‧控制迴路

161‧‧‧燃油儲存桶

162‧‧‧燃油過濾器

163‧‧‧燃油管

164‧‧‧熱風機

165‧‧‧迴油管

17‧‧‧控制室

第一圖：其係為本案較佳實施例之蓮霧栽培環境自動調控系統示意圖。

第二圖：其係為本案較佳實施例之蓮霧栽培環境自動調控系統之設施裝置示意圖。

第三圖：其係為第一圖所示之內循環控制模組以及溫濕度控制模組之動作流程示意圖。

第四圖A：其係為第一圖所示之日照調控模組之長日下暗處理流程示意圖。

第四圖B：其係為第一圖所示之日照調控模組之短日下光照處理流程示意圖。

第五圖：其係為第一圖所示之土壤溫濕度控制模組之裝置示意圖。

第六圖：其係為第一圖所示之增溫模組之裝置示意圖。

體現本案特徵與優點的一些典型實施例將在後段的說明中詳細敘述。應理解的是本案能夠在不同的態樣上具有各種的變化，其皆不脫離本案的範圍，且其中的說明及圖示在本質上係當作說明之用，而非用以限制本案。

請參閱第一圖，其係為本案較佳實施例之蓮霧栽培環境自動調控系統示意圖。如圖所示，蓮霧栽培環境自動調控系統1係設置於設施10內，主要包括中央控制單元11、內循環模組12、溫濕度控制模組13、日照調控模組14、土壤溫濕度控制模組15以及增溫模組16。其中，中央控制單元11係與內循環模組12、溫濕度控制模組13、日照調控模組14、土壤溫濕度控制模組15以及增溫模組16電連接，於一些實施例中，中央控制單元11係可設置於設施10之外，例如可設置於另一控制室17內，且中央控制單元11主要係提供一操作介面，供使用者便於操控內循環模組12、溫濕度控制模組13、日照調控模組14、土壤溫濕度控制模組15以及增溫模組16等裝置之作動，於另一些實施例中，中央控制單元11亦可設置於設施10內，其設置之位置係可依實際施做情形而變動，並不以此為限。

請參閱第二圖，其係為本案較佳實施例之蓮霧栽培環境自動調控系統之設施裝置示意圖，如圖所示，設施10係可為但不限為溫室，其係具有可透光之蓋體101，覆蓋於結構體100上，用以使陽光穿透過可透光之蓋體101而照射至栽植於設施10內之蓮霧果樹(未圖示)。於蓋體101及結構體100外係覆蓋一外遮陰層103，其係可為但不限為黑色遮網，用以於光線過強時覆蓋於設施10外，以減少光線直射，以及，於設施10內部更可設置內遮陰層105，以本實施例為例，內遮陰層105係為設置於橫樑109上之黑幕布，其係與中央控制單元11電連接，可由中央控制單元11控制內遮陰105之展開與收起，俾可藉由內遮陰105之作動而控制日照時間之長短。

另外，設施10的結構體100兩側係對應設置複數個風扇104，其係為內循環模組12之裝置，當前後兩風扇104一抽一吸作動時，係可促使設施內之空氣流動，但其所設置之數量、位置係可依實際情形而任施變化，並不以此為限，舉例來說，設施10內更可額外設置多組風扇(未圖示)，如此一來，藉由多組風扇之作動，更可增進設施10內部之空氣流動，不僅有助於內循環效果之提升，更可協助將設施10內部之熱氣排送至設施10外，進而有助於降低設施10內之溫度。以及，於設施10之結構體100處，係可設置水牆102，水牆102主要係藉由水之流動循環而對設施10進行降溫，當然，水牆102之數量係可為一面，亦可為兩面或三面水牆102，其數量係可依實際施作情形而任施變化，並不以此為限。除了水牆102之外，於設施10之橫樑處109上更可設置複數組噴霧組106， 噴霧組106係可噴出細小水霧，用以於特定時間、特定狀況下對栽植於設施10中之蓮霧進行水霧噴灑，其係具有可降低溫度、增加濕度等功能，此外，噴霧組106製造出之噴霧水膜係可引發白粉病孢子暴裂，舉例來說，噴灑6分鐘之噴霧，但不以此為限，即可有效抑制其病原菌之萌發，而不會引發其他病害發生；同時，短時間歇性高濕環境會使得葉蟎體內真菌增生致死，因此對於蓮霧特定之病蟲害，係具有顯著的預防成效。

請再參閱第二圖，如圖所示，於設施10之土壤108內係埋設管線107，管線107中係具有感應器151(如五圖所示)，其係用以偵測土壤108之溫度及濕度，並將其溫度及濕度資訊傳遞至中央控制單元11，用以與標準值進行比對，並可透過自動或手動進行土壤108溫度及濕度之調節控制，藉由管線107之滲透管152(如第五圖所示)，對土壤108加減溫或增加濕度，藉此以控制蓮霧根部溫度，俾可調控蓮霧之生長與發育。以及，於設施10內更可設置熱風機164，其係為增溫模組16之裝置，用以於溫度過低時提升設施10內部之溫度，以避免蓮霧遭受寒害之侵襲。

請參閱第三圖，其係為第一圖所示之內循環控制模組以及溫濕度控制模組之動作流程示意圖，如圖所示，內循環模組12係包含第一風扇(未圖示)、第二風扇(未圖示)及第三風扇(未圖示)，其係可設置於設施10內部或設置於設施10之結構體100處，且內循環組12之風扇數量及設置位置係可依實際施作情形而任施變化，其目的係在於設施10內部產生空氣對流之氣流，以促進通風及維持乾燥。溫濕度控制模組則包含溫濕度感應器(未圖示)、側捲揚( 未圖示)、屋頂捲揚(未圖示)、水牆102、噴霧組106以及外遮陰層103等結構，其中，側捲揚係設置於結構體100外，屋頂捲揚則設置於可透光之蓋體101上，舉例來說，當結構10內部之溫度開始上升時，當溫濕度感應器感應到結構10內部之溫度超過一特定值時(如步驟130所示)，首先係可使側捲揚開啟(如步驟131所示)，以促進通風，並降低結構10內部之溫度，當溫度繼續升高時，則可進一步開啟屋頂捲揚(如步驟132所示)，以協助降溫，此外，更可開啟內循環模組12之第一風扇(如步驟121所示)，促進結構10的內部空氣進行循環，以將熱空氣逸散至結構10之外。

若溫度仍繼續升高，則可開啟水牆102(如步驟133所示)，藉由水牆102的水分吸熱蒸發降溫以使室內溫度降低，此時更可搭配第二風扇之開啟(如步驟122所示)，俾增加室內空氣循環，以利於降溫，接著，當溫度達一定溫度以上，例如：30℃，而相對濕度在一定濕度以下，例如：70%，但不以此為限，則可開啟噴霧組106(如步驟134所示)，進行間歇式噴霧降溫，並可搭配開啟內循環模組12之第三風扇(如步驟123所示)，或使第三風扇間歇性動作，進而透過水霧對結構10內部之熱空氣進行降溫，並使之循環逸散，同時可達成濕度調節以及降溫之作用，最後，若溫度持續升高，例如在午間的強日照時間，則可藉由啟動外遮陰層103(如步驟135所示)，阻擋強烈的直接日照，進而搭配持續前述降溫措施，進而輔助降低設施10內部之溫度，前述之相關降溫及調節濕度等係可由操作人員透過中央控制單元11而手動操作之，亦可透過程式設定，當設施10內之溫濕度感應器偵測到的溫度、濕度數 值達到特定數值時，則可自動進行動作，舉例來說，可預先設定為當設施10內部之室內溫度達到24℃時，則開啟側捲揚131，當溫度達到26℃時，則開啟屋頂捲揚132，當溫度達到27℃時，開啟第一風扇121，當溫度達到28℃時，再開啟水牆102，同時並關閉側捲揚131及屋頂捲揚132，當溫度達到30℃時，開啟第二風扇122，當濕度降低至70%以下時，則啟動噴霧組106，進行間歇式噴霧降溫，當溫度達到33℃時，開啟第三風扇123，同時並啟動外遮陰層103，並可設定外遮陰層103覆蓋遮陰之時間，當溫度降低或達設定時間，則再次開啟外遮陰層103，如此一來，則可藉由程式設定而自行監控及調節結構10內部的溫濕度值，並使其維持在蓮霧果樹生長的最適溫、濕度條件下，且前述的溫、濕度設定值以及其所進行之降低溫度、提高濕度等動作順序係可依實際施作情形而任施變化，並不以此為限。

請同時參閱第四圖A、B，其係分別為第一圖所示之日照調控模組之長日下暗處理以及短日下光照處理流程示意圖，如圖所示，日照調控模組14包含光度感應器(未圖示)、內遮陰層105(如第二圖所示)以及燈組(未圖示)，其中光度感應器係設置於設施10內，用以感應設施10內部之一光度值，內遮陰層105係設置於橫樑109(如第二圖所示)之上，其係可為但不限為一黑幕布，且為了維持蓮霧果樹之光照，內遮陰層105之黑幕布預設之狀態係為開啟狀態，當處於長日照的季節，需要對蓮霧果樹進行暗處理的調控時，則其處理流程係如第四圖A所示，首先，於設定的時間內，例如：上午5時至8時及下午5時至7時，但不以此為限，啟動光 度感應器，以感應當時設施10內部的一光度值(如步驟141所示)，再將當時的光度值與預先設定之第一光度值進行比對(如步驟142所示)，若感應到的該光度值高於預設的第一光度值時，則使內遮陰層105之黑幕布關閉(如步驟143所示)，以減少日照，對設施10內種植之蓮霧果樹進行長日下暗處理，以促進蓮霧果樹之生殖以及生長，當然，若比對結果該光度值低於預設的第一光度值時，則不進行任何動作。

當處於短日照的季節時，則需對蓮霧果樹進行延長光照之處理，其流程則如第四圖B所示，首先，同樣為在設定的時間內，例如：上午5時至8時及下午5時至7時，但不以此為限，啟動光度感應器，以感應當時設施10內部的一光度值(如步驟141所示)，接著，再將所感應到的該光度值與預設的第二光度值進行比對(如步驟144所示)，此時，若比對出的結果為該光度值低於預設的第二光度值，則自動開啟燈組(如步驟145所示)，以延長蓮霧果樹之日照，以促進蓮霧果樹之營養生長，同樣地，若所測得的該光度值高於預設的第二光度值時，則亦不進行任何動作。藉由日照調控模組14於長日照季節及短日照季節分別進行的暗處理及延長光照處理模式，可調控蓮霧果樹所需之光照時間，進而促使蓮霧果樹不受季節限制，而持續地進行生殖及生長，達到可全年度生產之目的。

請參閱第五圖，其係為第一圖所示之土壤溫濕度控制模組之裝置示意圖，如圖所示，土壤溫濕度控制模組15係包括感應器151、滲透管152、冰水儲存桶153、原水儲存桶158、加壓泵154、電磁 閥155、過濾器156及單向閥157等，其中感應器151係設置於蓮霧果樹150根部附近之土壤中，用以偵測土壤溫度及濕度，以辨別需否對土壤進行降溫或是灌溉等動作，舉例來說，當土壤溫度高於22℃時，則啟動降溫模式，使冰水自冰水儲存桶153流經加壓泵154加壓，再透過電磁閥155、過濾器156及單向閥157等裝置而流入滲透管152，並自滲透管152流入根部附近土壤，以進行土壤降溫動作，並可設定當土壤溫度低於15℃以下時，則關閉降溫模式，使冰水不再流入根部土讓中。以及，當感應器151偵測到土壤濕度低於一定程度以下時，則啟動灌溉模式，使常溫水自原水儲存桶158流經加壓泵154加壓，再透過電磁閥155、過濾器156及單向閥157等裝置而流入滲透管152，並自滲透管152流入根部附近土壤，以進行土壤灌溉動作，進而維持蓮霧果樹根部土壤之濕度，當然，當感應器151偵測到土壤濕度高於一定程度時，則可自動關閉灌溉模式，如此一來，透過土壤溫濕度控制模組15對蓮霧果樹之根部土壤進行降溫模式及灌溉模式，可符合蓮霧果樹於生長、發育時所需之土壤溫濕度條件，俾利於調控蓮霧果樹之生長與發育。

請參閱第六圖，其係為第一圖所示之增溫模組之裝置示意圖，如圖所示，增溫模組16係包括控制迴路160、燃油儲存桶161、燃油過濾器162、燃油管163、熱風機164及迴油管165，其中，燃油儲存桶161係為儲存油料之用，由於體積較大，因此係可設置於設施10之外，並藉由燃油管163及迴油管165與控制迴路160連接，以及，控制迴路160係連接於中央控制單元11，當設施10內之溫 度感應器(未圖示)偵測到溫度降低至一定溫度之下，例如：14℃以下時，則由中央控制單元11發送訊號指令至控制迴路160，以啟動燃油加溫模式，使油料透過燃油管163經燃油過濾器162傳遞至控制迴路160，並啟動熱風機164，以對設施10內部進行增溫，使設施10內之溫度維持在15~18℃之間，以防止寒害，當設施10內部之溫度提升至一定程度之後，則控制迴路160將切斷迴路，停止熱風機164之運轉，並使多餘之油料透過迴油管165送回燃油儲存桶161內，以及，於一些實施例中，當白天溫度略低時，例如：20℃以下，亦可搭配設定使溫濕度控制模組13之側捲揚及屋頂捲揚關閉，則此時可透過日照進行增溫，則無需另行啟動燃油加溫模式，直到溫度上升至常溫，例如：25℃以上，則可再開啟側捲揚131及屋頂捲揚132，如此一來，則可藉由溫濕度控制模組13及燃油增溫模組16之共同搭配，使得設施10內之溫度於冬季氣溫較低，或是遭受寒流侵襲時，則仍可維持常溫，俾使蓮霧果樹不會遭受寒害而產生落果及/或裂果之情形。

綜上所述，本案之蓮霧栽培環境自動調控系統係設置於可透光之設施中，且其係包括：內循環控制模組、溫濕度控制模組、日照調控模組以調控日照時間之長短、土壤溫濕度控制模組以控制設施內土壤之溫濕度、燃油增溫模組，以及中央控制單元，其係與溫濕度控制模組、日照調控模組以及土壤溫濕度控制模組電連接，透過溫濕度控制模組及燃油增溫模組以維持設施中之溫濕度，藉由溫濕度控制模組、日照調控模組以及土壤溫濕度控制模組之間的環境調控使設施內部環境條件維持穩定，以使設施內之環境 條件符合蓮霧果樹生長、生殖所偏好之乾爽、通風、短日、光照充足、不能太冷且需日夜溫差大等環境條件，且藉由設施之物理阻隔以及環境條件之搭配，有效減少蓮霧果樹之病蟲害侵襲，使得栽植於設施內之蓮霧果樹不需噴灑農藥，亦不需要進行人工套果作業，可獲得更優質、安全之蓮霧果實，基於此，透過本案之蓮霧栽培環境自動調控系統整合化地調控設施內之環境條件，進而可延長蓮霧之產期，使蓮霧可全年度生長、繁殖，同時更可大幅提升蓮霧之產量及品質。

本案得由熟知此技術之人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。

1‧‧‧蓮霧栽培環境自動調控系統

10‧‧‧設施

11‧‧‧中央控制單元

12‧‧‧內循環模組

13‧‧‧溫濕度控制模組

14‧‧‧日照調控模組

15‧‧‧土壤溫濕度控制模組

16‧‧‧燃油增溫模組

17‧‧‧控制室

Claims (12)

1. 一種蓮霧栽培環境自動調控系統，設置於一可透光設施中，至少包括：一溫濕度控制模組；一日照調控模組；一土壤溫濕度控制模組，具有一感應器及一滲透管，且該感應器及該滲透管設置於該設施之一土壤中；一燃油增溫模組；以及一中央控制單元，其係與該溫濕度控制模組、該日照調控模組以及該土壤溫濕度控制模組電連接，其透過該溫濕度控制模組及該燃油增溫模組之作動，以維持該設施中之溫濕度，並透過該日照調控模組以調控該設施內日照時間之長短，以及透過該土壤溫濕度控制模組之該感應器以偵測土讓之溫度及濕度，並透過該滲透管對土壤加減溫或增加濕度，藉此控制該設施內土壤之溫濕度，藉由該溫濕度控制模組、該日照調控模組以及該土壤溫濕度控制模組之間的環境調控使該設施內部環境條件維持穩定，以利栽植於該設施內之蓮霧果樹全年度生長、繁殖，俾延長蓮霧之產期及提升產量。
2. 如申請專利範圍第1項所述之蓮霧栽培環境自動調控系統，其中該可透光之設施係為一溫室。
3. 如申請專利範圍第1項所述之蓮霧栽培環境自動調控系統，其中該蓮霧栽培環境自動調控系統更包含一內循環模組，且該內循環 模組係包含複數個風扇，以進行通風。
4. 如申請專利範圍第1項所述之蓮霧栽培環境自動調控系統，其中該溫濕度控制模組具有一溫濕度感應器、一側捲揚、一屋頂捲揚、至少一水牆、一噴霧組以及一外遮陰層，藉由該溫濕度感應器所感應到之溫度值以依序開啟該側捲揚、該屋頂捲揚、該至少一水牆、該噴霧組及該外遮陰層，俾降低該設施內之溫度。
5. 如申請專利範圍第4項所述之蓮霧栽培環境自動調控系統，其中該外遮陰層係為一黑色遮網。
6. 如申請專利範圍第4項所述之蓮霧栽培環境自動調控系統，其中該溫濕度感應器感應到之濕度值低於一特定濕度值時，則開啟該噴霧組，俾提高該設施內之濕度。
7. 如申請專利範圍第1項所述之蓮霧栽培環境自動調控系統，其中該日照調控模組具有一光度感應器、一內遮陰層以及一燈組，藉由該光度感應器所感應到之光度值以調控該內遮陰層以及該燈組之運作。
8. 如申請專利範圍第7項所述之蓮霧栽培環境自動調控系統，其中該內遮陰層係為一黑幕布。
9. 如申請專利範圍第1項所述之蓮霧栽培環境自動調控系統，其中該土壤溫濕度控制模組更具有一冰水儲存桶及一原水儲存桶。
10. 如申請專利範圍第9項所述之蓮霧栽培環境自動調控系統，其中當該感應器所感應到之一土壤溫度高於一特定溫度值時，則使一冰水自該冰水儲存桶流入滲透管，再滲流至該土壤中，俾降低該土壤之溫度。
11. 如申請專利範圍第9項所述之蓮霧栽培環境自動調控系統，其中 當該感應器所感應到之一土壤濕度低於一特定濕度值時，則使一常溫水自該原水儲存桶流入滲透管，再滲流至土壤中，俾對該土壤進行灌溉。
12. 如申請專利範圍第1項所述之蓮霧栽培環境自動調控系統，其中該燃油增溫模組具有一控制迴路、一燃油儲存桶、一燃油管及一熱風機，該控制迴路係電連接於該中央控制單元，當該設施內之溫度低於一設定值時，則該中央控制單元係傳遞訊號至該控制迴路，使一燃油透過該燃油儲存桶及該燃油管傳遞至該控制迴路中，並啟動該熱風機，俾提高該設施內之溫度。