CN107251782A - 一种植物大棚自动控制***及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种植物大棚自动控制***及控制方法,所述自动控制***包括:独立于外界的可利用自然光源的植物大棚、中央处理器、氧气控制单元、温度控制单元、湿度控制单元、洒水控制单元、施肥控制单元;所述中央处理器分别与氧气控制单元、温度控制单元、湿度控制单元、洒水控制单元、施肥控制单元电连接。本发明的控制***及控制方法为植物生长创造了理想的环境,通过科学精确的植物外部因素控制,在种植最佳条件及光能稳定充足的条件下,使植物光合作用速率加快,降低了在光照强度低时植物的呼吸作用,从而提高了植物的产量。
Description
技术领域
本发明涉及自动控制***领域,尤其涉及一种植物大棚自动控制***及控制方法。
背景技术
如今,植物的栽培和养护基本还靠人工养护,效率低下,还需要靠养护人员的经验判断不同植物需要的水分及肥料,稍有不慎很容易对植物带来伤害。同时,也有部分自动浇水的***,但该***通常还是靠养护人员的控制,没有真正的自动化。绝大多数植物生长需要进行光合作用,常规种植的植物光合作用的光源主要来自于太阳光。植物生长随着日出日落昼夜交替呈现出周期性有惯性的规律,但也随着季节阴晴冷暖干涝的气候而产生变化,这些变化影响到植物的生长速率。影响植物光合作用效率的外部因素主要有以下几种:光照、二氧化碳、温度、水分、矿物质营养。为提高植物的生长效率,可通过科学综合调节上述几种外部因素来实现。
目前常用的集中化植物栽培方式是地膜覆盖、大棚种植、定时浇水施肥等,这些常规的手段只能单一的解决温度、光照、水分、营养等问题,无法从根本上为植物设计出标准稳定的外部生长环境。因此需要一种智能化网络控制的植物大棚自动控制***来减少人力物力,确保植物的高效生长。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明提供了一种植物大棚自动控制***及控制方法,该控制***及控制方法为植物生长创造了理想的环境,通过科学精确的植物外部因素控制,在种植最佳条件及光能稳定充足的条件下,使植物光合作用速率加快,降低了在光照强度低时植物的呼吸作用,从而提高了植物的产量。
本发明解决技术问题采用如下技术方案:
本发明提供了一种植物大棚自动控制***,包括:独立于外界的可利用自然光源的植物大棚、中央处理器、氧气控制单元、温度控制单元、湿度控制单元、洒水控制单元、施肥控制单元;所述中央处理器分别与氧气控制单元、温度控制单元、湿度控制单元、洒水控制单元、施肥控制单元电连接;
氧气控制单元包括:用于检测植物大棚内氧气浓度的氧气传感器,以及向植物大棚供应氧气的氧气供应模块;
温度控制单元包括:用于检测大棚内空气温度的温度传感器,以及吸收或放出热量的温度调节模块;
湿度控制单元包括:用于检测大棚内空气湿度的空气湿度传感器,检测大棚内土壤湿度的土壤湿度传感器;
中央处理器,用于根据氧气传感器、温度传感器、空气湿度传感器、土壤湿度传感器检测到的参数数据,与其中存储的氧气浓度阈值、温度阈值、空气湿度阈值、土壤湿度阈值进行比较;根据比较结果发出洒水或/和施肥的指令;
洒水控制单元,用于接收中央处理器发出的指令,对大棚自动进行洒水;
施肥控制单元,用于接收中央处理器发出的指令,对大棚自动进行施肥。
进一步的,所述控制***还包括:人造光源模块,用于对大棚进行光照补充,提高大棚内的光照强度和光照时间。
进一步的,所述控制***还包括:二氧化碳传感器,用于检测大棚内二氧化碳含量数据,并将检测数据传输给中央处理器。
进一步的,所述控制***还包括:后台服务器,与所述中央处理器连接,用于存储各执行模块的信息。
进一步的,所述种植大棚选自温室、搭棚、绿屋、网室中的一种。
本发明还提供了一种植物大棚自动控制方法,包括如下步骤:
S1:将植物种植入大棚,启动植物大棚自动控制***;
S2:氧气控制单元测量植物大棚内氧气浓度并向植物大棚供应氧气,温度控制单元测量大棚内空气温度并吸收或放出热量来调节温度,湿度控制单元测量大棚内空气湿度及土壤湿度,二氧化碳传感器测量大棚内二氧化碳含量信息;
S3:当大棚需要浇水时,中央处理器向洒水控制单元发出指令进行自动浇水;当大棚需要施肥时,中央处理器向施肥控制单元发出指令进行自动施肥;
S4:当大棚光照强度或日照时间不足时,人造光源模块大棚进行光照补充,提高大棚内的光照强度和光照时间。
进一步的,中央处理器发送的指令信息及各执行模块的执行信息均会存储到后台服务器中。
进一步的,所述大棚选自温室、搭棚、绿屋、网室中的一种。
与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
(1)本发明的植物大棚自动控制***,为植物生长创造了理想的环境,通过科学精确的植物外部因素控制,在种植最佳条件及光能稳定充足的条件下,使植物光合作用速率加快,降低了在光照强度低时植物的呼吸作用,从而提高植物的产量。由于种植区域与外界隔离,因而可减少病虫害,以及大自然环境变化对植物生长的影响。通过科学精准的控制,大大提高了植物的生长效率与质量。
(2)本发明的植物大棚自动控制***,氧气控制单元包括测量植物大棚内氧气浓度的氧气传感器,以及向植物大棚供应氧气的氧气供应模块;温度控制单元包括测量大棚内空气温度的温度传感器,以及吸收或放出热量的温度调节模块;湿度控制单元包括测量大棚内空气湿度的空气湿度传感器,测量大棚内土壤湿度的土壤湿度传感器。全方位保障了大棚内的氧气充足、湿度适中、温度热量适宜,有利于植物的生长。
附图说明
图1为本发明实施例1的植物大棚自动控制***的结构示意图;
图2为本发明实施例2的植物大棚自动控制***的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加明白,下面结合实施例和附图,对本发明的实施例做进一步详细的说明。在此,本发明的示意性实施例以及说明用于解释本发明,但不作为对本发明的限定。
实施例1
如图1所示,本实施例的植物大棚自动控制***,包括独立于外界的可利用自然光源的植物大棚、中央处理器10、氧气控制单元20、温度控制单元30、湿度控制单元40、洒水控制单元50、施肥控制单元60。
中央处理器10分别连接氧气控制单元20、温度控制单元30、湿度控制单元40、洒水控制单元50、施肥控制单元60。
氧气控制单元20包括:用于检测植物大棚内氧气浓度的氧气传感器21,以及向植物大棚供应氧气的氧气供应模块22。
温度控制单元30包括:用于检测大棚内空气温度的温度传感器31,以及吸收或放出热量的温度调节模块32。
湿度控制单元40包括:用于检测大棚内空气湿度的空气湿度传感器41,检测大棚内土壤湿度的土壤湿度传感器42。
中央处理器10,用于根据氧气传感器21、温度传感器31、空气湿度传感器41、土壤湿度传感器42检测到的参数数据,与其中存储的氧气浓度阈值、温度阈值、空气湿度阈值、土壤湿度阈值进行比较;根据比较结果发出洒水或/和施肥的指令。
洒水控制单元50,用于接收中央处理器10发出的指令,对大棚自动进行洒水。
施肥控制单元60,用于接收中央处理器10发出的指令,对大棚自动进行施肥。
实施例2
如图2所示,本实施例的植物大棚自动控制***,包括独立于外界的可利用自然光源的植物大棚、中央处理器10、氧气控制单元20、温度控制单元30、湿度控制单元40、洒水控制单元50、施肥控制单元60、人造光源模块70、二氧化碳传感器80、后台服务器90。大棚选自温室、搭棚、绿屋、网室中的一种。
所述中央处理器10分别连接氧气控制单元20、温度控制单元30、湿度控制单元40、洒水控制单元50、施肥控制单元60、人造光源模块70、二氧化碳传感器80、后台服务器90。
氧气控制单元20包括测量植物大棚内氧气浓度的氧气传感器21,以及向植物大棚供应氧气的氧气供应模块22。当种植区域内氧气浓度低于现阶段呼吸作用需求量时,即低于预设氧气浓度时,中央处理器控制氧气供应模块22开启或增加氧气供应速度,使种植区域内氧气浓度维持在预设氧气浓度值附近。反之,中央处理器10控制氧气供应模块22关闭或降低氧气供应速度。
温度控制单元30包括测量大棚内空气温度的温度传感器31,以及吸收或放出热量的温度调节模块32。
湿度控制单元40包括测量大棚内空气湿度的空气湿度传感器41,测量大棚内土壤湿度的土壤湿度传感器42。中央处理器10将该湿度信息与现阶段光照强度档次下的预设湿度进行对比,再控制洒水控制单元50向种植区域提供水分或摄取水分。
洒水控制单元50接收中央处理器10发出的指令,对大棚自动进行浇水。
施肥控制单元60接收中央处理器10发出的指令,对大棚自动进行施肥。
人造光源模块70用于对大棚进行光照补充,提高大棚内的光照强度和光照时间。具体为挂靠在种植区域内的植物种植灯,所述植物种植灯可为LED 植物种植灯、T5 或 T8植物节能灯管、伞形植物生长灯、GE高光通钠灯中的一种或一种以上的任意组合。当种植区域内自然光的光照强度低于该时间段的光照强度档次时,中央处理器10控制植物种植灯开启以提高种植区域内的光照强度,直至达到该时间段的光照强度档次。
二氧化碳传感器80用于测量大棚内二氧化碳含量信息,并传输至中央处理器10。当种植区域内二氧化碳浓度低于现阶段光合作用需求量时,即低于预设二氧化碳浓度时,中央处理器控制二氧化碳传感器80开启或增加二氧化碳供应速度,使种植区域内二氧化碳浓度维持在预设二氧化碳浓度值附近。
后台服务器90与中央处理器10连接,用于存储各执行模块的信息。
本实施例的植物大棚自动控制方法,具体包括如下步骤:
S1:将植物种植入大棚,启动植物大棚自动控制***;
S2:氧气控制单元测量植物大棚内氧气浓度并向植物大棚供应氧气,温度控制单元测量大棚内空气温度并吸收或放出热量来调节温度,湿度控制单元测量大棚内空气湿度及土壤湿度,二氧化碳传感器测量大棚内二氧化碳含量信息;
S3:当大棚需要浇水时,中央处理器向洒水控制单元发出指令进行自动浇水;当大棚需要施肥时,中央处理器向施肥控制单元发出指令进行自动施肥;
S4:当大棚光照强度或日照时间不足时,人造光源模块大棚进行光照补充,提高大棚内的光照强度和光照时间。
本发明的植物大棚自动控制***,为植物生长创造了理想的环境,通过科学精确的植物外部因素控制,在种植最佳条件及光能稳定充足的条件下,使植物光合作用速率加快 ,降低了在光照强度低时植物的呼吸作用,从而提高植物的产量。由于种植区域与外界隔离,因而可减少病虫害,以及大自然环境变化对植物生长的影响。通过科学精准的控制,大大提高了植物的生长效率与质量。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例,凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰,也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种植物大棚自动控制***,其特征在于,包括:独立于外界的可利用自然光源的植物大棚、中央处理器、氧气控制单元、温度控制单元、湿度控制单元、洒水控制单元、施肥控制单元;所述中央处理器分别与氧气控制单元、温度控制单元、湿度控制单元、洒水控制单元、施肥控制单元电连接;
氧气控制单元包括:用于检测植物大棚内氧气浓度的氧气传感器,以及向植物大棚供应氧气的氧气供应模块;
温度控制单元包括:用于检测大棚内空气温度的温度传感器,以及吸收或放出热量的温度调节模块;
湿度控制单元包括:用于检测大棚内空气湿度的空气湿度传感器,检测大棚内土壤湿度的土壤湿度传感器;
中央处理器,用于根据氧气传感器、温度传感器、空气湿度传感器、土壤湿度传感器检测到的参数数据,与其中存储的氧气浓度阈值、温度阈值、空气湿度阈值、土壤湿度阈值进行比较;根据比较结果发出洒水或/和施肥的指令;
洒水控制单元,用于接收中央处理器发出的指令,对大棚自动进行洒水;
施肥控制单元,用于接收中央处理器发出的指令,对大棚自动进行施肥。
2.根据权利要求1所述的植物大棚自动控制***,其特征在于,所述控制***还包括:人造光源模块,用于对大棚进行光照补充,提高大棚内的光照强度和光照时间。
3.根据权利要求1所述的植物大棚自动控制***,其特征在于,所述控制***还包括:二氧化碳传感器,用于检测大棚内二氧化碳含量数据,并将检测数据传输给中央处理器。
4.根据权利要求1所述的植物大棚自动控制***,其特征在于,所述控制***还包括:后台服务器,与所述中央处理器连接,用于存储各执行模块的信息。
5.根据权利要求1所述的植物大棚自动控制***,其特征在于,所述种植大棚选自温室、搭棚、绿屋、网室中的一种。
6.一种植物大棚自动控制方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1:将植物种植入大棚,启动植物大棚自动控制***;
S2:氧气控制单元测量植物大棚内氧气浓度并向植物大棚供应氧气,温度控制单元测量大棚内空气温度并吸收或放出热量来调节温度,湿度控制单元测量大棚内空气湿度及土壤湿度,二氧化碳传感器测量大棚内二氧化碳含量信息;
S3:当大棚需要浇水时,中央处理器向洒水控制单元发出指令进行自动浇水;当大棚需要施肥时,中央处理器向施肥控制单元发出指令进行自动施肥;
S4:当大棚光照强度或日照时间不足时,人造光源模块大棚进行光照补充,提高大棚内的光照强度和光照时间。
7.根据权利要求6所述的植物大棚自动控制方法,其特征在于,中央处理器发送的指令信息及各执行模块的执行信息均会存储到后台服务器中。
8.根据权利要求6所述的植物大棚自动控制方法,其特征在于,所述大棚选自温室、搭棚、绿屋、网室中的一种。
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