[发明专利]一种基于滴灌管网的温室冠层环境调控系统与方法

说明书

技术领域

本发明属于设施农业技术领域，涉及设施农业环境控制系统与方法，具体涉及一种基于滴灌管网的温室冠层环境调控系统与方法。

背景技术

温室环境调控是利用工程技术手段，对温室内的温度、湿度、光照、CO₂浓度进行调节与控制，为作物提供适宜的生长环境。温室环境的调控技术及应用效果在很大程度上决定着设施农业生产的成败和生产效益的高低，而传统温室的温度调节、CO₂施肥、通风、换气、降温、除湿等温室环境调控技术是在整个温室空间内进行的，将整个温室空间的环境参数都控制在设定的理想范围内，由于调控空间大，能源消耗及运行费用较高，调控的均匀性也难以得到保证。温室是一种高能耗的抗逆性生产设施，一般温室的能耗占温室生产成本的10%～40%，一些高纬度地区温室的能耗甚至占到温室生产成本的50%～60%。在维持温室正常运行的费用中，供热采暖占了温室冬季能耗费用的主要部分，通风、降温是夏季温室生产能源消耗的主要因素。对于温室生产来说，节约能源、提高能源利用率是降低温室生产成本、提高温室生产效益的重要途径。滴灌管网布设于作物种植区域，滴灌灌水器具有一定的压力调节能力，高密度、均匀的分布于作物冠层内的根部区域，因此利用滴灌管网进行温室冠层环境的调控，能够获得高度均匀的调控效果。作物的生长空间一般局限于冠层以内，只要调控冠层内的环境因素，就能为作物提供良好的生长环境，而且冠层环境调控的空间小，易于实现多因子的精确测控，能够有效降低能耗及投入成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于滴灌管网的温室冠层环境调控系统与方法，通过给滴灌管网配置热风、CO₂施肥、通风换气与滴灌施肥的综合性首部控制装置，进行采暖、CO₂施肥、通风、换气、降温、除湿等温室冠层环境的综合调节以及节水灌溉与施肥，易于实现精确测控，增加控制均匀性，改善调控效果，提高滴灌管网的利用效率，降低环境调节设施的投入与能源消耗。

为实现上述目的，本发明采取的技术解决方案是：基于滴灌管网的温室冠层环境调控系统由首部装置和管网组成，首部装置由压力热风装置、压力CO₂气源装置、通风换气装置、滴灌施肥装置组成，管网由输水管、支管、毛管和滴灌灌水器构成。

所述的一种基于滴灌管网的温室冠层环境调控系统，压力热风装置、压力CO₂气源装置、通风换气装置、滴灌施肥装置并联后与输水管连接。

所述的一种基于滴灌管网的温室冠层环境调控系统与方法，压力热风装置包括压力热风发生设备、热风压力调节器、热风流量计、热风压力计和压力热风装置的控制阀；压力CO₂气源装置包括压力CO₂气体发生设备、CO₂气体压力调节器、CO₂气体流量计、CO₂气体压力计和压力CO₂气源装置的控制阀；通风换气装置包括压力空气源、气体压力调节器、气体流量计、气体压力计和通风换气装置的控制阀；滴灌施肥装置包括压力水源、施肥设备、过滤器、水压力调节器、水流量计、水压力计和滴灌施肥装置的控制阀。

所述的一种基于滴灌管网的温室冠层环境调控方法，包括：

1）冠层温度调控：关闭压力CO₂气源装置、通风换气装置、滴灌施肥装置，打开压力热风装置，使具有一定压力的热风通过输水管进入支管，由支管分配到每一条毛管，再经过毛管上的每个灌水器释放到作物根部地面，继而扩散到作物冠层内，增加冠层内的温度。调节热风压力调节器，控制进入管道内的热风压力，调控作用于灌水器上的热风压力，控制灌水器的热气流量，通过灌水器释放出的的热气就能够稳定、均匀的作用于作物冠层内，将采暖热能充分有效的供给到作物所需要的区域，使冠层内的温度保持在一个适宜作物生长的温度范围内，实现温室的冠层温度调节。使用热风流量计来计量冠层温度调节所需的热风流量，能够掌握温室冠层温度环境调控规律与调控量，便于制定温度调控计划，实施计量、精准调控，有利于控制成本与能耗。