一种大棚农业废弃物气肥发生及分解系统的制作方法

本发明涉及农业废弃物处理领域，尤其是一种大棚农业废弃物气肥发生及分解系统。

背景技术：

利用农作物秸秆发酵进行大棚CO₂施肥能有效完善农业有机废弃物资源化利用，达到降低生产成本、高效利用资源、提高生产效益、为蔬菜栽培提供合理施肥的目的。

但现有技术中，CO₂施肥装置不具备智能控制功能，无法根据大棚内的CO₂含量，自动调节CO₂的供给，施肥效果不理想。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种大棚农业废弃物气肥发生及分解系统，能够改善农作物生长环境，提高产气量，可以满足正午时的作物对CO₂浓度的需求，降低CO的产生率。

为解决上述技术问题，本发明提供一种大棚农业废弃物气肥发生及分解系统，包括秸秆CO₂气肥发生系统1、环形导轨2和输送装置3；秸秆CO₂气肥发生系统1与环形导轨2相连，秸秆CO₂气肥发生系统1与输送装置3相连。

秸秆CO₂气肥发生系统1包括CO₂施肥装置11、CO₂检测仪12和控制模块13；CO₂施肥装置11与控制模块13相连，控制模块13与CO₂检测仪12相连。

CO₂施肥装置11包括反应容器101、搅拌机构102、排气管路103、多孔底板104、排水管105、喷淋装置106、支脚107、进料机构108、卸料机构109、电控卸料仓门109a、卸料嘴109b和进气口110；反应容器101的中间设置有搅拌机构102，反应容器101的右上部设置有排气管路103，反应容器101内的底部设置有多孔底板104，多孔底板104的下方设置有排水管105，反应容器101的左上方设置有喷淋装置106，反应容器101的底部设置有4个支脚，反应容器101的右上端设置有进料机构109，反应容器101的右下端设置有卸料机构109，反应容器101的左下端设置有进气口110。

控制模块13根据当前棚室内的CO₂浓度控制CO₂施肥装置11中CO₂的释放量。

反应容器101中还设置有CO传感器、CO₂传感器、温度传感器、水分传感器、PH值传感器和称重传感器；不同传感器的数据上传至CO₂施肥装置11的处理器模块。

反应容器101连通强制送风设备，当反应容器101内的CO含量高于CO阈值时，处理器模块启动强制送风设备，将室外空气送入反应容器101内，并同时由处理器模块控制反应容器101内的搅拌机构102搅拌秸秆；处理器模块检测到反应容器101内浓度达到释放的CO₂阈值时，反应容器101的排气管路103打开，释放CO₂；水分传感器检测到秸秆水分低于设定的水分阈值时，处理器模块控制喷淋装置106启动，当秸秆发酵后PH值超过设定的PH值范围时，处理器模块控制喷淋装置106启动；处理器模块适于接收控制模块13的棚室内的CO₂浓度数据，在当前秸秆CO₂发生量无法满足要求时，控制进料机构108增加秸秆量，或控制卸料机构109和进料机构108协同工作，将反应容器101内已发酵完毕的秸秆进行替换。

输送装置3包括电机驱动轮31和平台32；平台32用于承载CO₂施肥装置11，电机驱动轮31用于驱动输送装置3沿环形导轨2移动。

进料机构108固定于环形导轨2一侧，输送装置3装载CO₂施肥装置11移动至进料机构108处，以投放秸秆；卸料机构109对秸秆进行卸料时，输送装置3装载CO₂施肥装置11沿环形导轨2移动，均匀丢撒废弃秸秆至农作物生长区四周；卸料机构109包括电控卸料仓门109a和卸料嘴109b；当CO₂施肥装置11卸料时，电控卸料仓门109a打开，处理器模块控制搅拌机构102低速转动，使反应容器101内的秸秆向电控卸料仓门109a沿卸料嘴109b均匀丢撒。

输送装置3内设有蓄电池，进料机构108处设置有充电接口，当输送装置3停放至进料机构108处投料时，充电接口接入输送装置3内，通过充放电管理模块对蓄电池进行充电。

平台32上设置有供电接口，该供电接口与反应容器101的任意两支脚107接触导通，对CO₂施肥装置11构成供电回路；输送装置3内的处理器模块、CO₂施肥装置11内的处理器模块均通过相应ZigBee模块与控制模块13相连。

本发明的有益效果为：利用棚室秸秆CO₂气肥发生技术实现施肥过程中CO₂浓度的可监控性，根据大棚内CO₂含量对CO₂施肥装置的CO₂释放量进行控制，改善农作物生长环境；CO₂施肥装置根据自身携带的CO₂传感器检测实现自动启动带有螺旋装置的搅拌机构以及通过强制送风设备加速CO₂在施肥装置内的转化率，提高产气量，可以满足正午时的作物对CO₂浓度的需求；采用了风量与风速可控的离心负压送风技术，降低CO的产生率。

附图说明

图1是本发明的整体系统结构示意图。

图2是本发明的系统中环线导轨的俯视图。

图3是本发明的秸秆CO₂气肥发生系统的原理图。

图4是本发明的CO₂施肥装置的结构示意图。

图5是本发明的输送装置的原理图。

其中，1、秸秆CO₂气肥发生系统；11、CO₂施肥装置；12、CO₂检测仪；13、控制模块；101、反应容器；102、搅拌机构；103、排气管路；104、多孔底板；105、排水管；106、喷淋装置；107、支脚；108、进料机构；109、卸料机构；109a、电控卸料仓门；109b、卸料嘴；110、进气口；2、环形导轨；3、输送装置；31、电机驱动轮；32、平台。

具体实施方式

如图1所示，一种大棚农业废弃物气肥发生及分解系统，包括秸秆CO₂气肥发生系统1、环形导轨2和输送装置3；CO₂气肥发生系统1与环形导轨2相连，CO₂气肥发生系统1与输送装置3相连。

如图3所示，CO₂气肥发生系统1包括CO₂施肥装置11、CO₂检测仪12和控制模块13；CO₂施肥装置11与控制模块13相连，控制模块13与CO₂检测仪12相连。

如图4所示，CO₂施肥装置11包括反应容器101、搅拌机构102、排气管路103、多孔底板104、排水管105、喷淋装置106、支脚107、进料机构108、卸料机构109、电控卸料仓门109a、卸料嘴109b和进气口110；反应容器101的中间设置有搅拌机构102，反应容器101的右上部设置有排气管路103，反应容器101内的底部设置有多孔底板104，多孔底板104的下方设置有排水管105，反应容器101的左上方设置有喷淋装置106，反应容器101的底部设置有4个支脚，反应容器101的右上端设置有进料机构109，反应容器101的右下端设置有卸料机构109，反应容器101的左下端设置有进气口110。

控制模块13根据当前棚室内的CO₂浓度控制CO₂施肥装置11中CO₂的释放量。

反应容器101中还设置有CO传感器、CO₂传感器、温度传感器、水分传感器和称重传感器；不同传感器的数据上传至CO₂施肥装置11的处理器模块。

反应容器101连通强制送风设备，当反应容器101内的CO含量高于CO阈值时，处理器模块启动强制送风设备，将室外空气送入反应容器101内，并同时由处理器模块控制反应容器101内的搅拌机构102搅拌秸秆；处理器模块检测到反应容器101内浓度达到释放的CO₂阈值时，反应容器101的排气管路103打开，释放CO₂；水分传感器检测到秸秆水分低于设定的水分阈值时，处理器模块控制喷淋装置106启动，当秸秆发酵后PH值超过设定的PH值范围时，处理器模块控制喷淋装置106启动；处理器模块适于接收控制模块13的棚室内的CO₂浓度数据，在当前秸秆CO₂发生量无法满足要求时，控制进料机构108增加秸秆量，或控制卸料机构109和进料机构108协同工作，将反应容器101内已发酵完毕的秸秆进行替换。

输送装置3包括电机驱动轮31和平台32；平台32用于承载CO₂施肥装置11，电机驱动轮31用于驱动输送装置3沿环形导轨2移动。

如图2所示，进料机构108固定于环形导轨2一侧，输送装置3装载CO₂施肥装置11移动至进料机构108处，以投放秸秆；卸料机构109对秸秆进行卸料时，输送装置3装载CO₂施肥装置11沿环形导轨2移动，均匀丢撒废弃秸秆至农作物生长区四周；卸料机构109包括电控卸料仓门109a和卸料嘴109b；当CO₂施肥装置11卸料时，电控卸料仓门109a打开，处理器模块控制搅拌机构102低速转动，使反应容器101内的秸秆向电控卸料仓门109a沿卸料嘴109b均匀丢撒。

输送装置3内设有蓄电池，进料机构108处设置有充电接口，当输送装置3停放至进料机构108处投料时，充电接口接入输送装置3内，通过充放电管理模块对蓄电池进行充电。

如图5所示，平台32上设置有供电接口，该供电接口与反应容器101的任意两支脚107接触导通，对CO₂施肥装置11构成供电回路；输送装置3内的处理器模块、CO₂施肥装置11内的处理器模块均通过相应ZigBee模块与控制模块13相连。

实施例1：

本实施例1提供了一种秸秆CO₂气肥发生系统，包括：CO₂施肥装置、用于检测棚室内的CO₂浓度的CO₂检测仪，以及控制模块，其中控制模块适于根据当前棚室内的CO₂浓度控制CO₂施肥装置中CO₂的释放量。控制模块例如但不限于采用由ARM构成的工控机，其具有Zigbee功能、以太网功能、显示接口和键盘接口。

通过本工控机可以输入相应农作物在不同生长阶段所需要的CO₂含量，同时检测棚室内的CO₂浓度，使CO₂施肥装置释放的CO₂量满足农作物生长需要。例如CO₂浓度在1000ppm左右能增产40％。

农作物例如豆科植物施用CO₂，显著提高根瘤的固氮能力，提高果实的产量。在育秧中施用CO₂，能培育出矮壮苗，根系发达，栽植成活率高。

植物光合作用和积累是植物生理特性与环境因子共同作用的结果，CO₂施肥起到改善环境因子的作用。正常情况下，大气中CO₂浓度在300μppm左右。在高密栽培的大棚内，光照强烈、光合作用旺盛时段的CO₂浓度甚至低于100ppm，处于CO₂补偿区，光合作用难以顺利进行，生长受到限制。棚室内增施CO₂，从植物原理上解决了棚室内作物的碳饥饿，提高了光合效率，增加了干物质；从形态上看，增施CO₂可促进营养生长和生殖生长，粗茎增加，叶片增多，长势旺盛，结果数增多；从抗逆性上看，提高了抗逆性和抗病性。

CO₂施肥对蔬菜作物增产效果非常明显。在辣椒、番茄、黄瓜等蔬菜上增施CO₂，增产幅度一般为25％—43％；对叶菜类增施CO₂，可显著缩短生长周期，提高复播指数，改善品质，增产效果最为明显，最高可达87.4％，显著增加农民经济效益。

作为CO₂施肥装置的一种优选的实施方式，所述CO₂施肥装置包括：反应容器，该反应容器内设有CO传感器、CO₂传感器、温度传感器、水分传感器、PH值传感器；上述传感器的数据汇总至CO₂施肥装置的处理器模块；以及所述反应容器连通强制送风设备；当反应容器内的CO含量高于CO阈值时，所述处理器模块启动强制送风设备，将室外空气送入反应容器内，并同时由处理器模块控制反应容器内的搅拌机构搅拌秸秆，使空气进入秸秆间隙中。

当所述处理器模块检测到反应容器浓度达到释放的CO₂阈值时，所述反应容器的排气管路打开，释放CO₂；所述反应容器内还设有由处理器模块控制的喷淋装置，以及该反应容器内的底部设有多孔底板，该多孔底板适于对秸秆进行滤水，且通过排水管将滤水排出；当水分传感器检测到秸秆水分低于设定的水分阈值时，所述处理器模块控制喷淋装置启动，以提高秸秆湿度；或当秸秆发酵后PH值超过设定PH值范围时，所述处理器模块控制喷淋装置启动，以使PH值调整至合理范围。

其中，CO₂阈值、水分阈值和PH值范围值均可以人工在控制模块上进行设定，存入控制模块中的存储芯片中。

作为本CO₂施肥装置一种优选的实施方式，所述反应容器的四个支脚底部分别设有称重传感器，各称重传感器通过称重模块将秸秆的称重数据发送至处理器模块，以使秸秆堆肥的容积控制在0.6立方以上。

所述反应容器的上端，即进料口处还设有进料机构，且反应容器的底部设有卸料机构；所述处理器模块适于接收控制模块的棚室内的CO₂浓度数据，并在当前秸秆CO₂发生量无法满足要求时，控制进料机构增加秸秆量；或控制卸料机构和进料机构协同工作，将反应容器内以发酵完毕的秸秆进行替换。提高秸秆堆肥发酵产生的CO₂效率，并且还能将发酵完毕的废弃秸秆当作肥料用作施肥使用。

实施例2

在上述实施例1基础上，本实施例2提供了一种大棚农业废弃物分解系统，还包括：位于棚室内的沿农作物生长区铺设的环形导轨，且由控制模块控制的输送装置；进料机构固定于环形导轨一侧，所述输送装置适于装载CO₂施肥装置移动至进料机构处，以投放秸秆；以及在卸料机构对秸秆进行卸料时，所述输送装置装载CO₂施肥装置沿环形导轨移动，均匀丢撒废弃秸秆至农作物生长区四周。

作为CO₂施肥装置中卸料机构的一种可选的实施方式，所述卸料机构包括由处理器模块控制的电控卸料仓门，以及向农作物生长区方向延伸的卸料嘴；当CO₂施肥装置卸料时，所述电控卸料仓门打开，所述处理器模块控制搅拌机构低速转动，以使反应容器内的秸秆由于搅拌机构低速转动向电控卸料仓门口，沿卸料嘴均匀丢撒。

具体的，通过实施例1所述，喷淋装置能够调整废弃秸秆的PH值，以使其作为肥料时，满足土壤的酸碱平衡，避免土壤养分比例失衡，产生次生盐渍化。

所述输送装置内设有蓄电池，该蓄电池适于提供输送装置及CO₂施肥装置工作电能，以及在进料机构处还设有充电接口，当输送装置停放至进料机构处投料时，所述充电接口接入输送装置内，且通过充电放电管理模块对蓄电池进行充电。

所述输送装置包括：用于承载CO₂施肥装置的平台，该平台上设有供电接口，且该供电接口与反应容器的任意两支脚接触导通，以对CO₂施肥装置构成供电回路；以及所述输送装置还包括：用于驱动输送装置沿环形导轨移动的电机驱动轮；所述电机驱动轮和充放电管理模块均有输送装置内的处理器模块控制；输送装置内的处理器模块、CO₂施肥装置内的处理器模块均通过相应Zigbee模块与控制模块相连。

所述输送装置内的处理器模块、CO₂施肥装置内的处理器模块例如但不限于采用单片机STC12C5A60S2、STC15W408AS；所述Zigbee模块例如但不限于采用芯片CC2530；充放电管理模块例如但不限于采用OZ8920TN。

尽管本发明就优选实施方式进行了示意和描述，但本领域的技术人员应当理解，只要不超出本发明的权利要求所限定的范围，可以对本发明进行各种变化和修改。