[发明专利]绿色农业微波防冻系统

说明书

技术领域

本发明涉及加热系统，涉及到一种对农作物采用无线微波加热的功能性电子技术，具体指能防御春寒（闪冻）的绿色农业微波防冻系统。

背景技术

中国是农产品生产、销售及出口的大国。然而, 由于全球气候异常, 近几年来, 各省市常常发生极端冷害。特别是年初突发的低温倒春寒,导致许多具有较高经济价值的农作物被冻伤或冻死，造成农作物大规模减产, 特别是重要旅游景点和城市标志性建筑周围的绿化带，其遭受的经济损失更是被成倍放大。

目前农业大部分防冻措施仅限于入冬施肥，农园铺草保地温以对抗寒冻，以及灾后补救恢复工作。其他措施如搭建温室大棚，或用保护膜包裹农作物的办法往往会成本过高, 且无法防止突至的寒冻。

农民们常使用的其他防冻方法，比如将热水喷洒到农作物上，或者用鼓风机将烧柴的热气吹向农田以提高周围环境温度。这些做法有几大问题: 第一，只能针对小面积的农田，不能覆盖大面积寒冻。第二，效率低。能量在转换过程中大部分被无效消耗浪费掉，导致成本变高。第三，大量用水可能影响农作物的质量。第四，烧柴吹出的大量烟灰会对周边环境造成污染。

此外，我国还从日本引进了一批大型的防霜风扇用于防冻。这些风扇价格昂贵，可控范围小（一般只能调节1~2度），能耗高，并且晚上使用时噪音非常大，影响周围群众的正常休息。

美国专利4434345中也提到了利用微波来防止寒冻，但由于该专利使用的发射器功率过高，达不到卫生标准。同时，该专利使用的可移动式的发射装置，要求在霜冻情况下，农民推着小车针对单株植物进行加热。首先过高的发射功率会危害推车的农民；其次该装置所能实施的场地必须适合小车在植株之间移动；再者该装置不能持续加热，在低温的环境下，小车一推开，植物的温度很快就会降低，达不到防止冻伤的实际效果。同时该发明也提出了在每一株植物上方直接安装发射器的方案，但是这种做法成本更高，缺少实用可能性。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，在保证安全环保、无污染的前提下提供一种绿色农业微波防冻系统，发射低功率，连续、均衡的无线微波，通过让植物内部水分子振动而实现对植物的升温。自动化程度高，能耗低，价格低廉、可控范围大，能在短时间内达到加热效果，还能够通过调节温度来控制农作物的发芽、开花时间 。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

绿色农业微波防冻系统包括一个控制模组和若干无线微波发射装置；

所述的控制模组主要由环境感应器、环境功率中央处理器组成；

每个微波发射装置主要由无线微波发射器和无线微波发射天线组成；微波发射装置可以单独使用，也可以多个组合使用，微波的加热频率在S段，频率为2.4 GHz至2.5GHz，中心波长为0.122m； 2.4Ghz到2.5Ghz频率微波是目前所知的能够有效被水果，植物叶子等吸收的波段。

环境感应器、环境功率中央处理器、无线微波发射器、电源之间通过电路连接。

微波发射天线有多种形式，根据不同的使用需求可选择多方向板式天线、旋转式天线或漏泄同轴电缆天线。

其中多方向板式天线，由四块板状天线组成，呈等边四棱锥壳体状，上大下小，侧面倾斜，向四周偏下方、四个方向的农作物发射无线微波。

旋转式天线呈长条状，其横截面是矩形壳体，外面有玻璃钢防护罩，能绕着对称中心线水平旋转，微波在发射范围内沿圆周扫描，呈周期性间歇覆盖。

漏泄同轴电缆天线是利用实现信号传输的漏泄电缆兼作天线使用，其结构与普通的漏泄同轴电缆基本一致，由内导体、绝缘介质和开有周期性槽孔的外导体三部分组成。电磁波在漏泄同轴电缆天线中纵向传输的同时，通过槽孔向外界辐射电磁波，微波分布范围可根据铺设轨迹灵活设置。考虑到微波衰减因素，在传输距离较长时，间隔一定长度需设置一个信号加强器。

环境感应器包括外界温度传感器、日光照射传感器、湿度传感器、风速传感器等。其安装环境和安装高度需与植物实际生长的空气层高度保持一致。环境感应器将测得的实时数据通过连接电路传送到环境功率中央处理器。