[发明专利]一种用于花卉生产的温室型植物工厂系统

说明书

技术领域

本发明属于现代农业技术领域，具体涉及一种用于花卉生产的温室型植物工厂系统结构技术领域。

背景技术

花卉业作为一种高效农业产业，在我国农业及农村经济中的地位越来越重要。随着我国设施农业的迅速发展，全国各花卉产区普遍建设了日光温室和塑料大棚为花卉创造良好的生长环境。但是现有的大多数温室大棚都采用人工管理，存在着设施落后、劳动强度大等弊端，只起到了对花卉的保护和保持的作用，却远远没有达到高效、高产的水平。

植物工厂是现代设施农业发展的高级阶段，是一种高投入、高技术、精装备的生产体系，集生物技术、工程技术和系统管理于一体，使农业生产从自然生态束缚中脱离出来，按计划周年性进行植物产品生产的工厂化农业系统。植物工厂从广义上来说分为温室型半侯的植物工厂和封闭型全天候的植物工厂。封闭型的全天候植物工厂在建设初期的投资很大，而且系统的运行费用很高，不适合中国农村现状。温室型半侯的植物工厂的投资、运行成本相对较低，因为采用了植物工厂高度集约的栽培模式，不管是劳动力还是能源资源上都得以最经济的利用，栽培效率与效益得到大幅度的提高，同时还具有有标准化、流程化生产的优势，极大降低了对普通劳动人员在农业技能上的要求，在我国更容易得到大规模的推广和应用。但是，温室型半侯的植物工厂对阳光的依赖较大，需要根据具体实施地的气象环境，在加温、降温、补光、二氧化碳浓度、施肥等控制因子中，考虑成本与产量的平衡，得到最优的控制策略。

因此，对于如何创建一种能够用于花卉生产，符合我国农业水平实际、回收投资快、技术先进、实用并可推广的温室型植物工厂，目前还没有具体、可行的技术解决方案。

发明内容

基于上述原因，本发明提出一种综合应用无土栽培技术、温室环境控制技术、自动控制技术、计算机技术的植物工厂系统。本发明通过下列技术方案完成：

    一种用于花卉生产的温室型植物工厂系统，本发明包括智能环境系统、无土栽培系统、上位控制系统；其中，智能环境系统包括环境控制器、外环境传感器、内环境传感器、执行机构；外环境传感器包括与环境控制器连接的温湿度一体化传感器A、风速传感器、风向传感器、雨量雪量传感器；内环境传感器包括与与环境控制器连接的温湿度一体化传感器B、红外温度传感器、水温传感器、CO2浓度传感器、光强传感器；执行机构与环境控制器连接的卷膜装置、遮阳装置、顶窗开闭装置、LED补光装置、CO2补充装置、加热装置；所述的环境控制器与上位控制系统连接。

    本发明所述的无土栽培系统包括设置在温室大棚内的无土栽培槽，铺设在无土栽培槽内的滴管带；滴管带通过灌溉泵与营养液储存罐连接；汇流槽依序通过回收池、回水泵、回水储存罐、混肥及供肥自动控制装置与营养液储存罐连接；混肥及供肥自动控制装置分别还连接有清水储存罐和肥液组罐；设置有加热及储热装置依序通过加热管、加热水泵、加热管后，回连至加热及储热装置内构成回路。

    本发明无土栽培槽设置有与水平呈3-7°的夹角。

温室型植物工厂系统由智能环境系统、无土栽培系统、上位控制系统三大系统组成。其中智能环境系统完成温室作物所需光照、CO2、温度、湿度四个主要环境条件的自动控制；无土栽培系统实现整个无土栽培工艺中营养液的自动配制、灌溉和回收；上位控制系统对生产过程进行监控，并把采集的过程数据存于数据库中，结合预先建立的种植模型，通过对温室综合环境因子的分析，得到植物不同生长时段的最佳环境参数、营养液配方、灌溉参数，最终将相关控制参数下传至自动控制器，实现植物工厂的智能管理和自动控制。

智能环境系统包括环境控制器、内外环境传感器，执行机构。其中内环境传感器完成棚内温湿度、叶面温度、加热管进出口温度、CO₂浓度、室内照度的检测，外环境传感器完成室外温湿度、风速、风向、照度、雨雪量的检测。智能环境系统通过内外环境传感器采集温室内外环境和室内作物生长发育状况等信息，并发送到上位系统，由上位系统进行分析运算后再下发控制指令和控制参数到智能环境系统，协调控制各执行装置的动作，从而实现对温室内环境智能控制的目的。

无土栽培系统首先根据上位控制系统给定的多种肥液、酸和水的比例配方，通过对营养液EC和PH的检测，自动配制成含农作物所需营养成分的营养液，然后根据接收到的灌溉参数控制电磁阀和水泵实现营养液的供给量及供给时间的自动控制。并且营养液可循环利用，最大限度地节约水资源和肥料，实现与当地土壤环境无关的作物种植。