[发明专利]基于SmartWindows的植物生长特性自适应温室及工作方法

说明书

技术领域

本发明涉及设施农业生产领域，具体涉及一种基于Smart Windows拉伸可变色玻璃的植物生长特性自适应温室及其工作方法，其适于自然光型植物工厂之类的温室种植业。

背景技术

我国是农业大国，以传统的农业耕种生产模式为主。传统的耕种生产模式不仅需要大量的人力物力，也对环境保护与水土保持构成严重的威胁，对农业可持续发展带来严峻的挑战。为解决上述问题，目前我国大力提倡智慧型农业生产模式。所谓智慧型农业生产模式，就是利用实时、动态的农业物联网信息采集系统，实现快速、多维度、多尺度的信息实时监测，并在信息与种植专家知识系统的基础上实现农业的自动控制。

温室种植是提高农业生产附加值、增加农民收入的一种重要的农业生产方式。温室又称暖房，能透光、保温、加温，还能人工地对温室内部的温度、湿度、光照、二氧化碳浓度以及土壤养分等各种影响植物生长的条件进行调节以便为植物提供最佳的生长环境，从而增加作物的产量，提高质量，是一种几乎不受自然气候限制的四季都能栽培植物的设施，特别适合在不适宜植物生长的季节栽培植物。近年来，我国温室面积不断增加，温室和智慧型农业技术相结合更是现代农业发展的必然趋势。

光合作用是绿色植物吸收太阳光的能量，通过CO₂和水，制造出有机物并释放氧的过程，是植物生长的基础。从光谱上看，太阳光谱是个连续光谱。现有研究表明，植物并不是对所有波长的太阳光都均匀吸收，而是有选择性的，植物的叶绿素在蓝光和红光部分有两个很强的吸收峰。而且，不同波长的光对植物生长的作用也不同，同时，植物在不同的生长阶段所需的光照条件也不同。已有研究表明，采用有色薄膜进行滤光对作物的增产增收有促进作用。

现有的温室大棚的透光顶棚部和侧壁一般均采用普通的透光玻璃或透光塑料，这种透光玻璃或透光塑料对太阳光的透光率都是固定不变的，并没考虑温室内植物对太阳光照强度及光谱的选择性，这就使透进温室的光中，有些波长的光对植物生长而言可能会过多或过少。某种成分的光谱过多有可能抑制植物生长或伤害植物，过少则有可能使得植物生长缓慢甚至生病。

因此，有必要发明一种能根据植物生长所需要的光强和光谱的条件进行选择性透光的温室，这种温室能根据太阳光的强弱变化而改变透光率和透过的光谱成分，使得植物始终处于最有利于的生长环境，还能有选择地只透过那些对植物生长有利的光谱成分，以加快植物的生长。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能根据植物生长所需的光照条件自动调节透光率及透射光谱分布的温室，这种温室的顶部和四周都用可通过拉伸变色并改变透光率的Smart Windows玻璃覆盖，使得透过温室的光是最有利于温室内植物的生长。Smart Windows玻璃是一种可通过拉伸而改变颜色及透光率的玻璃，多方向任何角度具有同等的透光率，从不同角度拉伸不会有差异，由宾夕法尼亚大学的教授发明并公开。本发明所提供的温室内的温湿度和二氧化碳浓度能根据太阳光的强弱变化而变化，使它们最有利于植物生长。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于Smart Windows拉伸可变色玻璃的植物生长特性自适应温室，其包括由顶棚和墙壁构成的温室、设置于该温室内的传感模块和温室自动控制系统；所述传感模块检测温室内的环境信号并将该信号传送至温室自动控制系统。

进一步的，所述顶棚和墙壁由Smart Windows拉伸可变色玻璃做成。

进一步的，所述传感模块包括光照传感器单元、温湿度传感器单元及二氧化碳传感器单元。

进一步的，所述的温室有若干个，各温室之间通过封闭式走廊连接。

一种基于上述的基于Smart Windows拉伸可变色玻璃的植物生长特性自适应温室的工作方法，其特征在于：所述传感模块检测温室内的环境信号并将该信号传送至温室自动控制系统；温室自动控制系统预先存储有温室相应植物所需的光强、温湿度以及二氧化碳浓度；传感模块检测的环境信号与温室自动控制系统预先存储的信号进行比对后，温室自动控制系统对室内的光强、温湿度以及二氧化碳浓度进行调节。

进一步的，所述顶棚和墙壁的Smart Windows拉伸可变色玻璃的形状和放置的位置根据温室外形架构模型以及该模型下对应种植的植物种类进行配置。

本发明的有益效果是：充分考虑了植物对光强和光谱的选择性，利用Smart Windows拉伸可变色玻璃的颜色和透光率的改变配合植物生长的特性，保证了植物在整个生长过程中都能处于最佳的生长环境中，最大程度的提升植物的产量和品质，而且结构简单，易于实现。