一种温室自然通风的控制系统及控制方法与流程

本发明属于农业的温室技术领域，具体涉及一种温室自然通风的控制系统，还涉及温室通风的控制方法。

背景技术：

近年来，随着计算机技术的发展，自动化越来越普及，其中，在农业领域中具有突飞猛进的发展，在农业领域中，使用温室大棚进行种植农作物是有效提高土地利用率的重要手段。在目前的温室种植中，为了使温室降温、排湿、调节补充二氧化碳、排除有害气体等多种目的，往往需要人为进行通风。通风的时间和通风量大小以及时间长短要因季节、天气和棚内所栽种作物与当时棚内温度高低灵活掌握。为了准确掌握大棚温度变化和放风时间，每个大棚内必须设置多个温度表，随时测定棚内地温和气温，依据棚内实际温度高低，来决定是否通风、什么时候通风、什么时候停止通风。操作非常繁琐，而且人为控制容易产生错误。因此，市场上出现了一些用于温室大棚的强制通风控制系统，其利用风机进行强制通风，其优点在于利用风机能够有效避免一些自然的不定因素，得到更精确的控制，但是其缺点也是明显的，就是当温室面积过大时需要多个风机共同工作，其消耗的电能不可小视，间接的提高了农作物的生产成本。因此，发明一种能够自动化控制温室自然通风的控制系统以及方法显得尤为重要。

技术实现要素：

为了解决上述技术缺陷，本发明提供了一种温室自然通风的控制系统及控制方法，其具体技术方案如下：

一种温室自然通风的控制系统，用于通过监测温室内外环境进行分析并作出提示或自动进行自然通风的动作，包括能够连接互联网的终端处理器和至少一个温室处理器，每个温室处理器连接有三个温度传感器、两个湿度传感器、一个太阳辐射传感器、一个风速传感器以及报警提示装置；

所述温度传感器分别用于感测温室内、外的气温以及温室内的地表温度，并将信号传输至温室处理器；

所述湿度传感器分别用于感测温室内、外的空气湿度，并将信号传输至温室处理器；

所述太阳辐射传感器用于感测温室内受到的太阳辐射能量，并将信号传输至温室处理器。

所述温室处理器将收集到的温室内、外的气温、温室内的地表温度、温室内、外的湿度、温室内受到的太阳辐射能量的数据统一汇总并传输至终端处理器，所述终端处理器结合温室能量平衡模型进行计算，并将计算结果与预设值进行比对，从而产生具体的包括需要通风量的大小的提示信号。

优选的，所述温室处理器上还连接有两个二氧化碳浓度传感器，所述二氧化碳浓度传感器分别用于感测温室内、外二氧化碳的浓度，并将信号传输至温室处理器。

本发明中还公开了一种温室通风的控制方法，包括如下步骤：

获取当地时间、温室内、外的气温、温室内的地表温度、温室内、外的湿度、温室内受到的太阳辐射能量、温室的高度、农作物的平均高度，根据温室能量平衡的计算模型进行计算，然后得出需要通风的详细数据，所述温室能量平衡的计算模型是：

qleak＝k·δt

qv＝k·ρ·c·l·δt

qtran＝aqsrad+baleaf(e(tin)-e)

qs＝cl·δt，

其中qsrad、qgrad和ql可由现场获取，ρ为温室内的空气密度、aleaf为叶面积系数、s为温室的地面面积、x为农作物的平均高度、v为温室的体积、c为温室内空气的定压比热、tin为温室内空气温度、δt为室内温度与室外温度的差，t为时间、k为温室材料的导热系数、l为通风量(m³/s)、qsrad为太阳辐射进温室的能量(kj)、qgrad为温室内地面辐射的能量(kj)、ql为长波辐射散失的能量(kj)、qleak为温室渗透散失的能量(kj)、a为太阳辐射对植物蒸腾的贡献度、b为饱和湿空气对植物蒸腾的贡献度、e为饱和湿空气qv为通风散失的能量(kj)、k为修正数值、qtran为农作物蒸腾所需要的能量(kj)、qs为农作物和空气的显热交换能量(kj)、cl为农作物与空气的对流换热系数，通过对上述平衡模型的计算，从而得出是否需要通风；

当得出的qv＞0时，判断为需要通风，并根据：

l＝(s′/2)cd[cwu²-2g(h/2)δt/tout]^0.5

进行计算所需要的通风量，其中，s’为温室通风窗的面积(m²)、cd为流量系数、cw为综合风压系数、u为温室外平均风速(m/s)、tout为温室外空气温度，从而产生具体需要自然通风的详细信息；

当得出的qv≤0时，判断为不需要通风。

所述修正数值k＝-0.027x⁴+0.147x³-0.233x²+0.023x+1。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、能够自动感测实际环境的具体指数，然后通过平衡模型进行计算分析，智能的得出判断结果和具体通风的详细信息；

2、在具体的平衡模型的构建时充分考虑了农作物本身对自然通风的影响，因此引入了修正数值，提高了计算的精确程度，使得获得的通风量更加准确，从而利于农作物的生长。

附图说明

图1是本发明的控制系统的原理框图；

图2是本发明的控制方法的工作流程图。

具体实施方式

如图1所示，一种温室自然通风的控制系统，用于通过监测温室内外环境进行分析并作出提示或自动进行自然通风的动作，包括能够连接互联网的终端处理器1和至少一个温室处理器2，每个温室处理器2连接有三个温度传感器21、两个湿度传感器22、一个太阳辐射传感器23、一个风速传感器24以及报警提示装置25；

所述温度传感器21分别用于感测温室内、外的气温以及温室内的地表温度，并将信号传输至温室处理器2；

所述湿度传感器22分别用于感测温室内、外的空气湿度，并将信号传输至温室处理器2；

所述太阳辐射传感器23用于感测温室内受到的太阳辐射能量，并将信号传输至温室处理器2。

所述温室处理器2将收集到的温室内、外的气温、温室内的地表温度、温室内、外的湿度、温室内受到的太阳辐射能量的数据统一汇总并传输至终端处理器1，所述终端处理器1结合温室能量平衡模型进行计算，并将计算结果与预设值进行比对，从而产生具体的包括需要通风量的大小的提示信号。

此外，所述温室处理器2上还连接有两个二氧化碳浓度传感器26，所述二氧化碳浓度传感器26分别用于感测温室内、外二氧化碳的浓度，并将信号传输至温室处理器2。

如图2所示，本发明中还公开了一种温室通风的控制方法，包括如下步骤：

执行步骤s1，获取当地时间、温室内、外的气温、温室内的地表温度、温室内、外的湿度、温室内受到的太阳辐射能量、温室的高度、农作物的平均高度。

然后执行步骤s2，根据温室能量平衡的计算模型进行计算，然后得出需要通风的详细数据，所述温室能量平衡的计算模型是：

qleak＝k·δt

qv＝k·ρ·c·l·δt

qtran＝aqsrad+baleaf(e(tin)-e)

qs＝cl·δt，

k＝-0.027x⁴+0.147x³-0.233x²+0.023x+1

其中qsrad、qgrad和ql可由现场获取，ρ为温室内的空气密度、aleaf为叶面积系数、s为温室的地面面积、x为农作物的平均高度、v为温室的体积、c为温室内空气的定压比热、tin为温室内空气温度、δt为室内温度与室外温度的差，t为时间、k为温室材料的导热系数、l为通风量(m³/s)、qsrad为太阳辐射进温室的能量(kj)、qgrad为温室内地面辐射的能量(kj)、ql为长波辐射散失的能量(kj)、qleak为温室渗透散失的能量(kj)、a为太阳辐射对植物蒸腾的贡献度、b为饱和湿空气对植物蒸腾的贡献度、e为饱和湿空气qv为通风散失的能量(kj)、k为修正数值、qtran为农作物蒸腾所需要的能量(kj)、qs为农作物和空气的显热交换能量(kj)、cl为农作物与空气的对流换热系数。

执行步骤s3，根据qv的值进行判断是否需要通风：当得出的qv＞0时，判断为需要通风，并根据：l＝(s′/2)cd[cwu²-2g(h/2)δt/tout]^0.5进行计算所需要的通风量，其中，s’为温室通风窗的面积(m²)、cd为流量系数、cw为综合风压系数、u为温室外平均风速(m/s)、tout为温室外空气温度，从而产生具体需要自然通风的详细信息；当得出的qv≤0时，判断为不需要通风。

若判断为需要通风，再执行步骤s4，提示或报警并显示需要通风量及根据通风量和风速、温度等数值计算出来的所需通风时间等信息。

上述具体实施方式仅是本发明的具体个案，本发明的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式的产品形态和式样，任何符合本发明权利要求书且任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应落入本发明的专利保护范围。