[發(fā)明專利]溫室大棚內(nèi)二氧化碳濃度的精準(zhǔn)調(diào)控系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110260856.9
• 申請(qǐng)日: 2011-09-05
• 公開（公告）號(hào): CN102411388A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張海輝;胡瑾;吳婷婷;張佐經(jīng);劉典;翟長(zhǎng)遠(yuǎn);樊宏攀;代建國
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北農(nóng)林科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G05D27/02
• 分類號(hào): G05D27/02;A01G9/14
• 代理公司: 西安智大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 劉國智

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化領(lǐng)域，涉及對(duì)溫室環(huán)境的調(diào)控，具體涉及一種溫室大棚內(nèi)二氧化碳濃度的精準(zhǔn)調(diào)控系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

CO₂是綠色植物進(jìn)行光合作用的主要原料之一，植物每生成100g干物質(zhì)，需要吸收150g?CO₂。溫室大棚栽培使作物長(zhǎng)期處于相對(duì)密閉的場(chǎng)所中，棚內(nèi)CO₂濃度一天內(nèi)變化很大，日出前達(dá)到最大值1‰～1.2‰，日出后2.5～3h降為0.1‰左右，僅為大氣中CO₂濃度(0.33‰)的30％左右，而且一直維持到午后2小時(shí)才開始回升，到下午4時(shí)左右恢復(fù)到大氣水平，作物需CO₂濃度一般為1‰～1.5‰。CO₂的濃度過低，葉片的光合作用基本停止，嚴(yán)重阻礙了作物的生長(zhǎng)，必須通過增施CO₂來補(bǔ)充棚內(nèi)該氣體的不足。但CO₂濃度過高，又引起蔬菜作物葉片卷曲，影響作物對(duì)氧氣的吸收，不能進(jìn)行正常的呼吸代謝作用，使棚內(nèi)溫度迅速升高，引起蔬菜作物的高溫危害。因此如何有效調(diào)控溫室內(nèi)CO₂濃度就成為溫室栽種的一個(gè)重要問題。另外，光照強(qiáng)度是影響光合作用和CO₂利用效率的關(guān)鍵因子，當(dāng)光照度不足時(shí)，光合作用效率低下，過度CO₂補(bǔ)充將導(dǎo)致CO₂濃度過高。因此，高效CO₂調(diào)控需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)光照度，并判斷光照度是否滿足光合作用需求，由此輔助決策CO₂補(bǔ)充控制。

國外的溫室CO₂濃度調(diào)控設(shè)施已經(jīng)發(fā)展到比較完備的程度，并形成了一定的標(biāo)準(zhǔn)，但是價(jià)格非常昂貴，而且缺乏與我國氣候特點(diǎn)相適應(yīng)的測(cè)控軟件。而當(dāng)今國內(nèi)大多數(shù)對(duì)溫室大棚CO₂濃度的監(jiān)測(cè)與控制都采用人工管理，存在測(cè)控精度低、勞動(dòng)強(qiáng)度大以及由于測(cè)控不及時(shí)造成不可彌補(bǔ)的損失等弊端。少數(shù)采用自動(dòng)調(diào)控的CO₂濃度監(jiān)控設(shè)備未考慮光照度影響，且采用有線的方式傳輸數(shù)據(jù)，布線復(fù)雜，增加了成本，而且降低了設(shè)備的靈活性和可靠性。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種溫室大棚內(nèi)二氧化碳濃度的精準(zhǔn)調(diào)控系統(tǒng)及方法，支持無線傳輸、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、自動(dòng)控制等功能，具有成本低、操作簡(jiǎn)單、應(yīng)用范圍廣的優(yōu)點(diǎn)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

溫室大棚內(nèi)二氧化碳濃度的精準(zhǔn)調(diào)控系統(tǒng)，包括

數(shù)據(jù)采集模塊1，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室內(nèi)二氧化碳濃度與光照強(qiáng)度的實(shí)時(shí)采集；

采集處理器2，將采集到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后經(jīng)發(fā)送，其數(shù)據(jù)輸入端連接所述數(shù)據(jù)采集模塊1的數(shù)據(jù)輸出端；

控制處理器3，接收采集處理器2發(fā)送的數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換為高低電平輸出，控制處理器3的數(shù)據(jù)輸出端連接用戶交互模塊4，用戶交互模塊4包括鍵盤和顯示屏；

控制模塊5，包括二氧化碳?xì)夤?1及其驅(qū)動(dòng)電路52，驅(qū)動(dòng)電路52包括光耦U7和固態(tài)繼電器U6，光耦U7的陰極連接控制處理器3的控制信號(hào)輸出端，陽極通過第九電阻R9連接3.3V電壓，發(fā)射極通過第十電阻R10連接到第一三極管Q1的基極，光耦U7的集電極通過第六電阻R6連接固態(tài)繼電器U6的正輸入端，光耦U7的集電極還連接第七電阻R7，第七電阻R7的另一端連接發(fā)光二極管DS3的陽極，發(fā)光二極管DS3的陰極連接到固態(tài)繼電器U6的負(fù)輸入端和第一三極管Q1的集電極，固態(tài)繼電器U6的兩個(gè)輸出端連接給二氧化碳?xì)夤?1的電磁閥供電的220V交流電信號(hào)。

所述數(shù)據(jù)采集模塊1為二氧化碳傳感器模塊B530和光照傳感器模塊ISL29010。

所述采集處理器2和控制處理器3都為射頻集成電路芯片CC2430，采集處理器2的P0.0、P0.1、P0.2和P0.3腳為數(shù)據(jù)采集模塊1的數(shù)據(jù)輸入端口，采集處理器2通過芯片自帶的射頻端口發(fā)送二氧化碳濃度和光照強(qiáng)度數(shù)據(jù)信息，控制處理器3通過芯片自帶的射頻端口接收采集處理器2發(fā)送的數(shù)據(jù)，控制處理器3的P0.7腳連接光耦U7的陰極，P0.4、P0.5和P0.6腳為鍵盤控制端，P1口作為數(shù)據(jù)輸出端與顯示屏相連。

所述數(shù)據(jù)采集模塊1為兩組二氧化碳傳感器模塊B530和一組光照傳感器模塊ISL29010，二氧化碳傳感器模塊B530的數(shù)據(jù)輸出端分別連接采集處理器2的P0.0、P0.1腳，光照傳感器模塊ISL29010連接采集處理器2的P0.2和P0.3腳。

所述采集處理器2的射頻端口連接天線，控制處理器3的射頻端口連接天線。