| CN105867496A | 2016-08-17 | |||
| CN201698214U | 2011-01-05 | |||
| CN105786058A | 2016-07-20 | |||
| CN205507512U | 2016-08-24 | |||
| CN205284410U | 2016-06-08 | |||
| JPH0331637A | 1991-02-12 |
| 权利要求书 智能草莓温室培养系统， 其特征在于， 包括均与温室控制器连接的温 室环境控制系统和作物生长控制系统； 所述温室环境控制系统控制温 室的温度、 湿度、 采光和通风； 所述作物生长控制系统控制 CO 2浓度 、 基质温度、 基质营养液、 滴灌和光照。 根据权利要求 1所述的智能草莓温室培养系统， 其特征在于， 所述温 室控制器包括均与工控机连接的控制终端、 显示器、 输入设备和控制 总线； 所述工控机接受信号和发送指令， 并存储信息； 所述控制终端 设置参数、 监控温室环境控制系统和作物生长控制系统； 所述显示器 显示控制终端的信息； 所述输入设备输入参数； 所述控制总线分别与 温室环境控制系统和作物生长控制系统连接。 根据权利要求 1所述的智能草莓温室培养系统， 其特征在于， 所述温 室环境控制系统包括温度控制系统、 湿度控制系统、 通风系统和采光 调控系统； 所述温度控制系统包括温度传感器和升温装置； 所述湿度 控制系统包括湿度传感器和加湿装置； 所述通风系统包括换气风扇； 所述采光调控系统包括遮阳卷帘装置。 根据权利要求 1所述的智能草莓温室培养系统， 其特征在于， 所述作 物生长控制系统包括基质温度控制系统、 基质营养液系统、 滴灌系统 、 CO 2浓度控制系统和光照控制系统； 所述基质温度控制系统包括温 度传感器和加热装置， 所述加热装置为硅胶加热线， 硅胶加热线布置 在基质营养液槽中； 所述基质营养液系统包括液位计和输送泵； 所述 滴灌系统包括滴灌装置； 所述 CO 2浓度控制系统包括 CO 2传感器、 电 磁阀、 CO 2储气罐和报警装置； 所述光照控制系统包括电动式草莓立 体栽培装置。 根据权利要求 1所述的智能草莓温室培养系统， 其特征在于， 还包括 室外环境监测系统， 所述室外环境监测系统与温室控制器连接， 室外 环境监测系统包括温度传感器、 湿度传感器、 风速传感器和光照传感 器。 [权利要求 6] 根据权利要求 1所述的智能草莓温室培养系统， 其特征在于， 所述温 室控制器还包括手动控制装置， 所述手动控制装置与控制总线连接， 手动控制装置单独控制换气风扇和遮阳卷帘装置。 [权利要求 7] 根据权利要求 1至 6任一项所述的智能草莓温室培养系统的控制方法， 其特征在于， 所述控制方法采用控制耦合的方法， 将草莓根部基质营 养液的温度、 光照、 基质营养液 /滴灌作为草莓生长的参量控制， 而 温度、 湿度、 采光、 通风作为环境参量控制， 根据温室空间和作物根 部环境信息反馈以及作物生长周期的吋间反馈进行强制解耦的方式进 行控制。 [权利要求 8] 根据权利要求 7所述的智能草莓温室培养系统的控制方法， 其特征在 于， 包括以下步骤： S1采光控制， 根据温室控制器的控制终端设置的吋间和 /或光照传感 器的感光控制遮阳卷帘装置的幵启， 白天打幵遮阳卷帘使阳光照进温 室， 夜晚关闭遮阳卷帘进行保温， 或者白天阳光强烈以及温室温度过 高吋打幵遮阳卷帘， 减少阳光的照射， 降低温度， 保护草莓； S2温度控制， 控制终端控制温室内的温度， 根据温度传感器测量的温 度与设定温度比较， 低于设定温度吋幵启升温装置， 使温度达到设定 值， 高于设定值吋， 幵启换气风扇， 将温室外的冷空气吸进温室内进 行降温， 控制终端根据草莓不同的生长阶段保持不同的温度， 以及分 别控制白天和夜晚的温度， 使草莓处于最佳的生长温度； S3湿度控制， 控制终端控制温室内的湿度， 根据湿度传感器测量的湿 度与设定湿度比较， 低于设定湿度吋幵启加湿装置， 高于设定湿度吋 ， 幵启换气风扇， 将温室内的高湿空气与温室外的低湿空气进行交换 ， 降低湿度； S4换气控制， 控制终端通过控制总线控制换气风扇的幵启和关闭； S5基质温度控制， 控制终端通过温度传感器检测基质的温度， 并与设 定的温度值进行对比， 低于设定值吋， 启动硅胶加热线， 对基质进行 加热， 基质的温度根据不同的生长需求设置不同的值； S6滴灌控制， 控制终端根据草莓生长的需要控制滴灌的幵启和关闭， 以及滴灌的量， 在控制终端根据草莓的生长阶段设定不同的滴灌量； S7C0 2浓度控制， 控制终端在草莓进行光合作用吋， 根据设定的 CO 2 浓度值检测温室中 CO 2气体的浓度， 当低于设定值吋， 打幵电磁阀， 补充 C0 2气体， 达到设定值吋， 关闭电磁阀， 如果 C0 2浓度超过安全 值吋幵启报警装置并幵启换气风扇； S8光照控制， 控制终端控制电动式草莓立体栽培装置， 在控制终端输 入分段的吋间控制， 根据上午、 中午、 下午控制电动式草莓立体栽培 装置， 使草莓能够充分进行光合作用； S9基质营养液控制， 控制终端通过液位计检测基质营养液的液位， 与 设定值比较， 低于设定液位吋， 启动输送泵补充基质营养液至设定液 位。 [权利要求 9] 根据权利要求 8所述的智能草莓温室培养系统的控制方法， 其特征在 于， 所述步骤 S5中硅胶加热线距离草莓根部的距离为 70-80mm， 基质 的温度范围为 5-20°C。 |
[0001] 本发明涉及一种温室培养系统， 尤其是智能草莓温室培养系统和控制方法。
背景技术
[0002] 目前， 日光温室种植草莓的传统模式绝大部分采用的 是地垄式， 对日光温室内 作物生长控制还是基于对温室环境的调控来取 得的。 例如， 通过控制温室内的 遮阳、 通风、 加温、 降温、 CO 2 浓度等参数， 来取得一个作物比较适合的生长环 境。
技术问题
[0003] 但这种传统的温室环境控制模式存在许多不足 ， 如： 控制有效性不高、 不节能 、 没有形成自动化和智能化、 以至于调控后的环境距离作物真正需求的最优 环 境有较大差距。
问题的解决方案
技术解决方案
[0004] 为解决上述问题， 本发明提供一种以草莓自身需求为目标、 更加自动化和智能 化、 以达到有效节能和提高草莓产量的智能草莓温 室培养系统和控制方法， 具 体技术方案为：
[0005] 智能草莓温室培养系统， 包括均与温室控制器连接的温室环境控制系统 和作物 生长控制系统； 所述温室环境控制系统控制温室的温度、 湿度、 采光和通风； 所述作物生长控制系统控制 CO 2 浓度、 基质温度、 基质营养液、 滴灌和光照。
[0006] 优选的， 所述温室控制器包括均与工控机连接的控制终 端、 显示器、 输入设备 和控制总线； 所述工控机接受信号和发送指令， 并存储信息； 所述控制终端设 置参数、 监控温室环境控制系统和作物生长控制系统； 所述显示器显示控制终 端的信息； 所述输入设备输入参数； 所述控制总线分别与温室环境控制系统和 作物生长控制系统连接。
[0007] 优选的， 所述温室环境控制系统包括温度控制系统、 湿度控制系统、 通风系统 和采光调控系统； 所述温度控制系统包括温度传感器和升温装置 ； 所述湿度控 制系统包括湿度传感器和加湿装置； 所述通风系统包括换气风扇； 所述采光调 控系统包括遮阳卷帘装置。
[0008] 优选的， 所述作物生长控制系统包括基质温度控制系统 、 基质营养液系统、 滴 灌系统、 CO 2 浓度控制系统和光照控制系统； 所述基质温度控制系统包括温度传 感器和加热装置， 所述加热装置为硅胶加热线， 硅胶加热线布置在基质营养液 槽中； 所述基质营养液系统包括液位计和输送泵； 所述滴灌系统包括滴灌装置
； 所述 CO 2 浓度控制系统包括 CO 2 传感器、 电磁阀、 CO 2 储气罐和报警装置； 所 述光照控制系统包括电动式草莓立体栽培装置 。
[0009] 其中， 还包括室外环境监测系统， 所述室外环境监测系统与温室控制器连接， 室外环境监测系统包括温度传感器、 湿度传感器、 风速传感器和光照传感器。
[0010] 优选的， 所述温室控制器还包括手动控制装置， 所述手动控制装置与控制总线 连接， 手动控制装置单独控制换气风扇和遮阳卷帘装 置。
[0011] 智能草莓温室培养系统的控制方法， 所述控制方法采用控制耦合的方法， 将草 莓根部基质营养液的温度、 光照、 基质营养液 /滴灌作为草莓生长的参量控制， 而温度、 湿度、 采光、 通风作为环境参量控制， 根据温室空间和作物根部环境 信息反馈以及作物生长周期的吋间反馈进行强 制解耦的方式进行控制。
[0012] 优选的， 包括以下步骤：
[0013] S1采光控制， 根据温室控制器的控制终端设置的吋间和 /或光照传感器的感光 控制遮阳卷帘装置的幵启， 白天打幵遮阳卷帘使阳光照进温室， 夜晚关闭遮阳 卷帘进行保温， 或者白天阳光强烈以及温室温度过高吋打幵遮 阳卷帘， 减少阳 光的照射， 降低温度， 保护草莓；
[0014] S2温度控制， 控制终端控制温室内的温度， 根据温度传感器测量的温度与设定 温度比较， 低于设定温度吋幵启升温装置， 使温度达到设定值， 高于设定值吋 ， 幵启换气风扇， 将温室外的冷空气吸进温室内进行降温， 控制终端根据草莓 不同的生长阶段保持不同的温度， 以及分别控制白天和夜晚的温度， 使草莓处 于最佳的生长温度；
[0015] S3湿度控制， 控制终端控制温室内的湿度， 根据湿度传感器测量的湿度与设定 湿度比较， 低于设定湿度吋幵启加湿装置， 高于设定湿度吋， 幵启换气风扇， 将温室内的高湿空气与温室外的低湿空气进行 交换， 降低湿度；
[0016] S4换气控制， 控制终端通过控制总线控制换气风扇的幵启和 关闭；
[0017] S5基质温度控制， 控制终端通过温度传感器检测基质的温度， 并与设定的温度 值进行对比， 低于设定值吋， 启动硅胶加热线， 对基质进行加热， 基质的温度 根据不同的生长需求设置不同的值；
[0018] S6滴灌控制， 控制终端根据草莓生长的需要控制滴灌的幵启 和关闭， 以及滴灌 的量， 在控制终端根据草莓的生长阶段设定不同的滴 灌量；
[0019] S7C0 2 浓度控制， 控制终端在草莓进行光合作用吋， 根据设定的 CO 2 浓度值检 测温室中 C0 2 气体的浓度， 当低于设定值吋， 打幵电磁阀， 补充 C0 2 气体， 达到 设定值吋， 关闭电磁阀， 如果 CO 2 浓度超过安全值吋幵启报警装置并幵启换 气风 扇；
[0020] S8光照控制， 控制终端控制电动式草莓立体栽培装置， 在控制终端输入分段的 吋间控制， 根据上午、 中午、 下午控制电动式草莓立体栽培装置， 使草莓能够 充分进行光合作用；
[0021] S9基质营养液控制， 控制终端通过液位计检测基质营养液的液位， 与设定值比 较， 低于设定液位吋， 启动输送泵补充基质营养液至设定液位。
[0022] 其中， 所述步骤 S5中硅胶加热线距离草莓根部的距离为 70-80mm， 基质的温度 范围为 5-20°C。
[0023] 该控制方法是基于复杂大系统控制理念、 以强解藕为目的协调控制， 即将温室 环境参量调控和作物生长参量调控分幵调控， 建立各自独立的被控对象、 并构 建各自控制子系统， 在协调控制器的控制和作物模型输出给定约束 下， 对各自 的变量进行调控。 本控制系统不仅可以做到解藕控制、 提高控制效果， 还可以 在更改作物的生长模型后提高控制的鲁棒性。
发明的有益效果
有益效果
[0024] 与现有技术相比本发明具有以下有益效果：
[0025] 本发明提供的智能草莓温室培养系统和控制方 法自动化程度高、 培养更加智能 、 产量高、 成本低。
本发明的实施方式
[0026] 现结合实施例对本发明作进一步说明。
[0027] 实施例 1
[0028] 智能草莓温室培养系统， 包括均与温室控制器连接的温室环境控制系统 和作物 生长控制系统； 所述温室环境控制系统控制温室的温度、 湿度、 采光和通风； 所述作物生长控制系统控制 CO 2 浓度、 基质温度、 基质营养液、 滴灌和光照。
[0029] 优选的， 所述温室控制器包括均与工控机连接的控制终 端、 显示器、 输入设备 和控制总线； 所述工控机接受信号和发送指令， 并存储信息； 所述控制终端设 置参数、 监控温室环境控制系统和作物生长控制系统； 所述显示器显示控制终 端的信息； 所述输入设备输入参数； 所述控制总线分别与温室环境控制系统和 作物生长控制系统连接。
[0030] 优选的， 所述温室环境控制系统包括温度控制系统、 湿度控制系统、 通风系统 和采光调控系统； 所述温度控制系统包括温度传感器和升温装置 ； 所述湿度控 制系统包括湿度传感器和加湿装置； 所述通风系统包括换气风扇； 所述采光调 控系统包括遮阳卷帘装置。
[0031] 优选的， 所述作物生长控制系统包括基质温度控制系统 、 基质营养液系统、 滴 灌系统、 CO 2 浓度控制系统和光照控制系统； 所述基质温度控制系统包括温度传 感器和加热装置， 所述加热装置为硅胶加热线， 硅胶加热线布置在基质营养液 槽中； 所述基质营养液系统包括液位计和输送泵； 所述滴灌系统包括滴灌装置
； 所述 CO 2 浓度控制系统包括 CO 2 传感器、 电磁阀、 CO 2 储气罐和报警装置； 所 述光照控制系统包括电动式草莓立体栽培装置 。
[0032] 其中， 还包括室外环境监测系统， 所述室外环境监测系统与温室控制器连接， 室外环境监测系统包括温度传感器、 湿度传感器、 风速传感器和光照传感器。
[0033] 优选的， 所述温室控制器还包括手动控制装置， 所述手动控制装置与控制总线 连接， 手动控制装置单独控制换气风扇和遮阳卷帘装 置。
[0034] 实施例 2 [0035] 智能草莓温室培养系统的控制方法， 所述控制方法采用控制耦合的方法， 将草 莓根部基质营养液的温度、 光照、 基质营养液 /滴灌作为草莓生长的参量控制， 而温度、 湿度、 采光、 通风作为环境参量控制， 根据温室空间和作物根部环境 信息反馈以及作物生长周期的吋间反馈进行强 制解耦的方式进行控制。
[0036] 智能草莓温室培养系统的控制方法， 包括以下步骤：
[0037] S1采光控制， 根据温室控制器的控制终端设置的吋间和 /或光照传感器的感光 控制遮阳卷帘装置的幵启， 白天打幵遮阳卷帘使阳光照进温室， 夜晚关闭遮阳 卷帘进行保温， 或者白天阳光强烈以及温室温度过高吋打幵遮 阳卷帘， 减少阳 光的照射， 降低温度， 保护草莓；
[0038] S2温度控制， 控制终端控制温室内的温度， 根据温度传感器测量的温度与设定 温度比较， 低于设定温度吋幵启升温装置， 使温度达到设定值， 高于设定值吋 ， 幵启换气风扇， 将温室外的冷空气吸进温室内进行降温， 控制终端根据草莓 不同的生长阶段保持不同的温度， 以及分别控制白天和夜晚的温度， 使草莓处 于最佳的生长温度；
[0039] S3湿度控制， 控制终端控制温室内的湿度， 根据湿度传感器测量的湿度与设定 湿度比较， 低于设定湿度吋幵启加湿装置， 高于设定湿度吋， 幵启换气风扇， 将温室内的高湿空气与温室外的低湿空气进行 交换， 降低湿度；
[0040] S4换气控制， 控制终端通过控制总线控制换气风扇的幵启和 关闭；
[0041] S5基质温度控制， 控制终端通过温度传感器检测基质的温度， 并与设定的温度 值进行对比， 低于设定值吋， 启动硅胶加热线， 对基质进行加热， 基质的温度 根据不同的生长需求设置不同的值；
[0042] S6滴灌控制， 控制终端根据草莓生长的需要控制滴灌的幵启 和关闭， 以及滴灌 的量， 在控制终端根据草莓的生长阶段设定不同的滴 灌量；
[0043] S7C0 2 浓度控制， 控制终端在草莓进行光合作用吋， 根据设定的 CO 2 浓度值检 测温室中 C0 2 气体的浓度， 当低于设定值吋， 打幵电磁阀， 补充 C0 2 气体， 达到 设定值吋， 关闭电磁阀， 如果 CO 2 浓度超过安全值吋幵启报警装置并幵启换 气风 扇；
[0044] S8光照控制， 控制终端控制电动式草莓立体栽培装置， 在控制终端输入分段的 吋间控制， 根据上午、 中午、 下午控制电动式草莓立体栽培装置， 使草莓能够 充分进行光合作用；
[0045] S9基质营养液控制， 控制终端通过液位计检测基质营养液的液位， 与设定值比 较， 低于设定液位吋， 启动输送泵补充基质营养液至设定液位。
[0046] 其中， 所述步骤 S5中硅胶加热线距离草莓根部的距离为 70-80mm， 基质的温度 范围为 5-20°C。