[發(fā)明專利]一種植物組培環(huán)境信息監(jiān)測(cè)與模擬系統(tǒng)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310092844.9
• 申請(qǐng)日: 2013-03-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103135540A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊景發(fā);王英龍;楊敬偉;劉記祥;李磊;李冰;楊雅彬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河北大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B19/418
• 分類號(hào): G05B19/418;A01H4/00
• 代理公司: 石家莊匯科專利商標(biāo)事務(wù)所 13115
• 代理人: 王琪

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于植物組培系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用于組培箱的植物組培環(huán)境信息監(jiān)測(cè)與模擬系統(tǒng)。

背景技術(shù)

我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展迅速，溫室種植已成為農(nóng)村新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，是解決“三農(nóng)”問(wèn)題重要舉措之一,?也是實(shí)現(xiàn)農(nóng)村城鎮(zhèn)化、農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化的必然需要。而植物組培是設(shè)施農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈中的重要節(jié)點(diǎn)。目前，我國(guó)已經(jīng)成為全球規(guī)模最大的組培苗生產(chǎn)基地和出口基地，并成為最大的組培苗消費(fèi)市場(chǎng)。據(jù)2005年農(nóng)業(yè)部統(tǒng)計(jì)，組培實(shí)驗(yàn)室和組培工廠的面積為100萬(wàn)m²，約有1萬(wàn)多家。據(jù)估計(jì)，植物組培苗的貿(mào)易額約占總額的10%，即150億美元，并以每年15%速度遞增。

伴隨著傳感技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)、無(wú)線傳輸、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的發(fā)展，利用新技術(shù)、新材料和新能源對(duì)其光照、溫濕度、CO₂濃度等環(huán)境信息進(jìn)行實(shí)時(shí)、精細(xì)、智能、遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，提高控制精確度，降低生產(chǎn)能耗、提高效率，人為地創(chuàng)造適宜植物組培的最佳環(huán)境，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)、高產(chǎn)，已成為科學(xué)工作者競(jìng)相研究的熱點(diǎn)。

現(xiàn)有的溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分為有線監(jiān)測(cè)和無(wú)線監(jiān)測(cè)兩種，大多數(shù)是基于集中式計(jì)算機(jī)控制和現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)建立起來(lái)的。監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)多采用有線的連接方式將采樣點(diǎn)的傳感器與控制器的采集模塊相連接，存在的共同問(wèn)題是：安裝與布線繁瑣、采樣點(diǎn)布置不靈活、傳輸距離受限、容易出現(xiàn)監(jiān)測(cè)盲區(qū)，移動(dòng)性差，可靠性差，檢查維護(hù)成本高、組網(wǎng)復(fù)雜等。隨著無(wú)線數(shù)字傳感器件的出現(xiàn)和應(yīng)用，基于GPRS與ZigBee技術(shù)、GSM技術(shù)和CAN總線的溫濕度監(jiān)測(cè)單元相繼出現(xiàn)，但也存在重檢測(cè)輕控制、監(jiān)測(cè)因子單一、傳輸距離短、擴(kuò)展性差、無(wú)數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和測(cè)控軟件等缺陷。

“光”是植物光合作用和獲取能量的主要環(huán)境因子，人工光源在植物組培中起著非常重要的作用。傳統(tǒng)的植物組培所采用的光源（如白熾燈、日光燈、鈉燈、高壓汞燈等）多為熒光燈，但熒光燈以人眼的視覺(jué)效應(yīng)最高為設(shè)計(jì)原則，且為線狀光源，其發(fā)射光譜與植物選擇性吸收光譜不完全匹配，用于植物組培育苗補(bǔ)光，針對(duì)性差、光效低，鎮(zhèn)流器用量大，發(fā)熱量大，導(dǎo)致環(huán)境溫度升高，反而需空調(diào)降溫，能耗成本約占其運(yùn)行費(fèi)用的40-50%。研發(fā)新型節(jié)能光源，減少能耗一直是植物組培與快繁育苗的一大熱點(diǎn)。而LED以其多色、窄帶、冷光、可調(diào)制、節(jié)能環(huán)保等特點(diǎn)被認(rèn)為是21世紀(jì)最有發(fā)展前景的新型光源，但目前LED組培光源多數(shù)由小功率的LED組成，與植物生長(zhǎng)所需光照強(qiáng)度還有一定的差距，且為連續(xù)照射，而有針對(duì)性的搭配光譜、提高光照均勻度、制定光照控制管理系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā)一直是科研工作者研究的重點(diǎn)。中國(guó)發(fā)明專利（申請(qǐng)?zhí)?01010121695.0）公開(kāi)了一種基于ZIGBEE無(wú)線控制網(wǎng)絡(luò)的植物組培LED光源控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)能對(duì)大范圍場(chǎng)地內(nèi)的LED光源進(jìn)行集中控制，使LED光源的控制變得智能化，以更高效的提高光源對(duì)植物的光合作用，控制植物的生長(zhǎng)周期，但是沒(méi)有可視化監(jiān)測(cè)平臺(tái)，也沒(méi)有溫度、濕度和CO₂控制裝置，更沒(méi)有無(wú)線遠(yuǎn)程上位控制。

組培室溫度調(diào)控包括加熱設(shè)備、通風(fēng)設(shè)備、降溫設(shè)備和遮蔭保溫設(shè)備等，其中，加溫主要采用暖氣和電加熱方式，降溫主要用風(fēng)扇和制冷機(jī)。而電加熱元件多為旁熱式，存在熱慣性大、轉(zhuǎn)化效率低、儲(chǔ)能高等不足，而能源問(wèn)題已成為一個(gè)令人關(guān)注的社會(huì)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種植物組培環(huán)境信息監(jiān)測(cè)與模擬系統(tǒng)，具有操作方便、功能全、針對(duì)性強(qiáng)、擴(kuò)展性好的特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)組培環(huán)境中光照、溫度、CO₂濃度等信息的智能控制。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：一種植物組培環(huán)境信息監(jiān)測(cè)與模擬系統(tǒng)，包括組培箱；其特征在于：所述系統(tǒng)還包括由采集模塊、無(wú)線傳輸模塊和顯示處理模塊組成的監(jiān)測(cè)單元以及模擬單元；其中：采集模塊采集組培箱中植物組培環(huán)境信息，并將該環(huán)境信息發(fā)送至傳輸模塊，無(wú)線傳輸模塊將接收到的環(huán)境信息上傳給顯示處理模塊，顯示處理模塊對(duì)環(huán)境信息進(jìn)行存儲(chǔ)、處理、顯示和索引；模擬單元對(duì)組培箱的植物組培環(huán)境信息進(jìn)行人工模擬。

其中，所述組培箱的頂部設(shè)有主控箱，主控箱由側(cè)面板、底板和頂蓋組成，并且主控箱中設(shè)有器件安裝板。