[发明专利]二氧化碳自适应调节的智能温室系统

说明书

技术领域

本发明涉及农业自动化控制领域，尤其涉及一种二氧化碳自适应调节的智能温室系统。

背景技术

温室（greenhouse），又称暖房，能透光、保温（或加温），用来栽培植物的设施。在不适宜植物生长的季节，能提供生育期和增加产量，多用于低温季节喜温蔬菜、花卉、林木等植物栽培或育苗等。

温室的种类多，依不同的屋架材料、采光材料、外形及加温条件等又可分为很多种类，如玻璃温室、塑料聚碳酸脂温室；单栋温室、连栋温室；单屋面温室、双屋面温室；加温温室、不加温温室等。温室结构应密封保温，但又应便于通风降温。现代化温室中具有控制温湿度、光照等条件的设备，用电脑自动控制创造植物所需的最佳环境条件。

温室一般需要考虑以下几个方面：

1.透光性

温室是采光建筑，因而透光率是评价温室透光性能的一项最基本指标。透光率是指透进温室内的光照量与室外光照量的百分比。温室透光率受温室透光覆盖材料透光性能和温室骨架阴影率的影响，而且随着不同季节太阳辐射角度的不同，温室的透光率也在随时变化。温室透光率的高低就成为作物生长和选择种植作物品种的直接影响因素。一般，连栋塑料温室在50%~60%，玻璃温室的透光率在60%~70%，日光温室可达到70%以上。

2.保温性

加温耗能是温室冬季运行的主要障碍。提高温室的保温性能，降低能耗，是提高温室生产效益的最直接手段。温室的保温比是衡量温室保温性能的一项基本指标。温室保温比是指热阻较小的温室透光材料覆盖面积与热阻较大的温室围护结构覆盖面积同地面积之和的比。保温比越大，说明温室的保温性能越好。

3.耐久性

温室建设必须要考虑其耐久性。温室耐久性受温室材料耐老化性能、温室主体结构的承载能力等因素的影响。透光材料的耐久性除了自身的强度外，还表现在材料透光率随着时间的延长而不断衰减，而透光率的衰减程度是影响透光材料使用寿命的决定性因素。一般钢结构温室使用寿命在15年以上。要求设计风、雪荷载用25年一遇最大荷载；竹木结构简易温室使用寿命5~10年，设计风、雪荷载用15年一遇最大荷载。

由于温室运行长期处于高温、高湿环境下，构件的表面防腐就成为影响温室使用寿命的重要因素之一。钢结构温室，受力主体结构一般采用薄壁型钢，自身抗腐蚀能力较差，在温室中采用必须用热浸镀锌表面防腐处理，镀层厚度达到150~200微米以上，可保证15年的使用寿命。对于木结构或钢筋焊接桁架结构温室，必须保证每年作一次表面防腐处理。

空气中的二氧化碳含量一般占体积的0.033％(即0.65mg／L，0℃，101kPa)，对植物的光合作用来说是比较低的。如果二氧化碳浓度更低，光合速率急剧减慢。光合作用减慢则不利于植物的生长发育。所以，在植物工厂内培育植物的过程中，我们可以适当增加二氧化碳的浓度以促进作物的光合作用。但是二氧化碳浓度并不是越高越好。二氧化碳浓度过高会带来以下影响：

第一，大量研究表明，大气中CO2浓度增加，短期内会使植物光合作用速率上升，但经过较长一段时间后，光合作用速率将逐渐下降，这可能是CO2光合驯化的结果，导致植物体内Rubisco活力下降以及光合作用产物的“源-库”平衡受到破坏。

第二，环境中CO2浓度升高会导致植物气孔的关闭，从而使气孔导度降低。

第三，高浓度CO2条件下，随着光合速率提高，植物叶片中的淀粉、多糖增加（Finn，1982）。而且大多数植物种子的核酸、蛋白质、氨基酸等含量都有不同程度的下降。

综上所述，二氧化碳浓度过高过低对植物的生长都是不利的。经过调查研究发现，在温、光、水、肥等较为适宜的条件下，对生菜、空心菜等蔬菜作物来说，在苗期和定植期将二氧化碳浓度维持在0.05%--0.06%就可以进行高效率的光合作用。在蔬菜成熟期，二氧化碳浓度达到0.08%-0.15%最为适宜，蔬菜产量的提高也最为明显。

温室内由于环境密闭，一方面容易出现二氧化碳分布不均匀，另一方面很容易出现二氧化碳含量过低的现象。现有的温室系统一般没有针对二氧化碳做专门的优化，仅仅通过定期通风的做法，没有考虑各种植物对二氧化碳的需求，对植物的生长不利。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及的缺陷，提供一种二氧化碳自适应调节的智能温室系统。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

二氧化碳自适应调节的智能温室系统，包含设置在温室内不同位置处的若干二氧化碳传感器、室内空气循环模块、通风模块、控制模块、存储模块、设定模块和显示模块；