一种温室空气质量调控系统及控制方法与流程

本发明属于设施农业技术领域，涉及一种温室空气质量调控系统及控制方法，用于调控日光温室内空气温度、湿度、co2浓度调节及杀菌消毒作业。

背景技术：

近年来，我国设施农业产业迅速发展，在日光温室蔬菜种植面积及产量上已经成为世界第一大国。设施蔬菜多以反季节蔬菜为主，日光温室作为高集约化的生产方式,有着极高的经济效益。但是，在生产中，日光温室长期处于密封状态，温室内部空气质量调控一直是个重要的问题，其中，主要包括：湿度高，尤其是在冬季夜间，温度较低时空气相对湿度接近饱和；温室内设备缺乏，无加温设备，遇到连续低温天气易引起冻害；无co2气体施肥设备，作物产量低；在这种低温、高湿或高温、高湿环境下，容易引起某些作物病虫害的发生，导致温室内空气中携带大量细菌、病毒。因此，要想实现设施蔬菜的优质高效生产，就必须解决好温室内空气质量调控的问题。

与传统温室内空气调控方法相比，本温室空气质量调控系统有着非常明显的优势：调控作业实时性，作业效率高，一次循环多次处理，使温室内空气质量快速达到使植物生长要求相符的标准，减小了作业人员的劳动强度。同时也推动了我国设施农业产业的机械化和自动化水平与发展进程。

综上所述，针对现有温室调控方法存在的问题和不足，发明一种针对低成本、高效率、精准化的温室空气质量调控系统具有非常重要的实际意义。

技术实现要素：

为了克服以上技术的不足，本发明的目的在于提供一种温室空气质量调控系统及方法，能够实现温室内空气温度、湿度、co2浓度调节、臭氧浓度的调控，具有增温、除湿、co2施肥、杀菌消毒的管控功能。

本发明一种温室空气质量调控系统，其特征在于：包括气体改良模块、主动循环模块、监测模块、控制模块。所述的气体改良模块用于管控空气质量，将经过的气体除湿、增温、增加co2和臭氧浓度，用于主动循环；所述的主动循环模块用于管控温室内空气流动循环，将种植区底部气体吸取并将改良气体释放至种植区上方，在种植区由上至下主动循环流动；所述的监测模块均匀分布在温室内，用于实时检测温室内温度、湿度、co2和臭氧浓度；所述的控制模块用于控制空气质量调控系统的精确运行。

所述的气体改良模块，包括除湿机、暖风机、臭氧机、co2发生器、通风管组件和电动风阀。所述除湿机用于执行降低空气湿度的指令；所述的暖风机用于执行空气加热并送出，暖风机加热功率可由控制模块调控；所述的臭氧机用于制造臭氧输出；所述的co2发生器用于制造co2并进行主动循环；所述的通风管组件用于连接除湿机、暖风机、臭氧机、co2发生器和通风阀等部件；所述的电动风阀执行控制信号进行管切换。

所述的主动循环模块，包括主通风管、分布伸缩通风管、输风管和固定绳。所述的主通用于将分布伸缩管吸取的空气输送至气体改良模块；所述的分布伸缩通风管用于吸取种植区地面处的空气并输送至主通风管；所述的输风管是将改良气体输送至种植区上方，进行主动循环；所述的固定绳两端固定在温室两侧墙体上，负责支撑悬吊通风管。

所述的监测模块，包括风速风量传感器、温湿度传感器、臭氧浓度传感器及co2浓度传感器。所述的风速风量传感器安装在输风管内，用于执行测量输风管内的风速风量并发送至主控器；所述的温湿度传感器分布安装在温室上方，用于执行测量温室内不同位置处的温湿度并发送至主控器；所述的臭氧浓度传感器分布安装在温室上方，用于执行测量温室内不同位置处的臭氧浓度并发送至主控器；所述的co2浓度传感器分布安装在温室上方，用于执行测量温室内不同位置处的co2浓度并发送至主控器。

所述的控制模块，包括主控器、驱动器、变压器、输入输出接口和电源。所述的主控器用于执行接收指令和监测模块的反馈信息，输出信号驱动气体改良模块、主动循环模块的正确运行；所述的驱动器用于执行接收主控器发出的信号并驱动气体改良模块、主动循环模块的动作执行；所述的变压器用于执行将电源输出的交流电转化为主控器、驱动器和传感器所需要的电压；所述的输入输出接口用于执行串接主控器和各驱动器；所述的电源用于为整个施药控制系统的工作提供电能。

本发明一种温室空气质量调控系统的控制方法，其特征在于：步骤如下：

1)准备工作；接通工作电源，对气体改良模块、主动循环模块、监测模块和控制模块进行供电；检测通风管、输风管、气体改良模块的管路是否通畅；检查监测模块传感器工作是否正常；

2)除湿作业：输入主控器目标湿度发送除湿指令至主控器，主控器发出控制信号至驱动器，控制除湿机管路的电动风阀开启；同时控制信号控制暖风机按照指定转速(n)旋转，制热功率(p)为零；空气循环过程中，温湿度传感器实时监测温室内各个位置处的湿度(h)并发送至主控器，待温室内整体湿度(h)达到设定值时，控器发出信号结束除湿作业；

3)增温作业：输入主控器目标温度，发送增温指令至主控器，主控器发出控制信号至暖风机，控制暖风机按照指定转速(n)旋转，同时指定制热功率(p)；空气循环过程中，温湿度传感器实时监测温室内各个位置处的温度(t)并发送至主控器，待温室内整体温度达到设定值时，主控器发出信号结束增温作业；

4)杀菌消毒作业：发送杀菌消毒指令至主控器，主控器发出控制信号至驱动器，驱动器驱动臭氧机管路的电动风阀开启，臭氧机按一定功率制造臭氧；同时控制信号控制暖风机按照指定转速旋转，制热功率为零；在空气循环过程中，臭氧浓度传感器实时监测温室内各个位置处的臭氧浓度并发送至主控器，待温室内整体臭氧浓度达到设定值时，主控器发出信号结束杀菌消毒作业；

5)co2施肥作业：设定温室内目标co2浓度并发送co2施肥指令至主控器，主控器发出控制信号至驱动器，驱动器驱动co2发生器管路的电动风阀开启，co2发生器按一定功率制造co2；同时控制信号控制暖风机按照指定转速旋转，制热功率为零；在空气循环过程中，co2浓度传感器实时监测温室内各个位置处的co2浓度并发送至主控器，待温室内整体co2浓度达到设定值时，主控器发出信号结束co2施肥作业。

与现在技术相比，本发明所具有的有益效果：

1、实现了一种温室空气质量调控系统的自动化控制，实时对温室内温度、湿度、co2浓度、臭氧浓度进行监测调控，整个控制系统结构简单、成本较低、自动化程度较高。

2、可实时监控温室内空气质量，并通过控制风机转速实现温室内空气循环速度。

附图说明

图1为温室空气质量调控系统整体示意图；

图2为温室空气质量调控系统主动循环结构示意图；

图3为温室空气质量调控系统的杀菌消毒作业控制示意图；

图4为温室空气质量调控系统的增温作业控制示意图；

图5为温室空气质量调控系统的除湿作业控制示意图；

图6为温室空气质量调控系统的co2施肥作业控制示意图；

图7为温室内空气质量监测传感器整体布置示意图。

图中：1、co2发生器2、臭氧机3、暖风机4、除湿机5、电动风阀6、通风管组件7、主控器8、臭氧浓度传感器9、温湿度传感器10、co2浓度传感器11、风速风量传感器12、驱动器

具体实施方式

下面结合附图对本发明专利进行进一步描述。本发明提供一种温室空气质量调控系统，如图1、2所示，所述的气体改良模块，包括除湿机(4)、暖风机(3)、臭氧机(2)、co2发生器(1)、通风管组件(6)和电动风阀(5)。所述除湿机(4)用于执行降低空气湿度的指令；所述的暖风机(3)用于执行空气加热并送出，暖风机加热功率可由控制模块调控；所述的臭氧机(2)用于制造臭氧输出；所述的co2发生器(1)是用于制造co2并进行主动循环；所述的通风管管组件是用于连接除湿机(4)、暖风机(3)、臭氧机(2)、co2发生器(1)和通风阀等部件；所述的电动风阀(5)执行控制信号进行管切换。

所述的主动循环模块，包括主通风管、分布伸缩通风管、输风管和固定绳。所述的主通风位于种植区地面，将分布伸缩管吸取的空气输送至气体改良模块；所述的分布伸缩通风管用于吸取种植区地面处的空气并输送至主通风管；所述的输风管是将改良气体输送至种植区上方，进行主动循环；所述的固定绳两端固定在温室两侧墙体上，负责支撑悬吊通风管。

所述的监测模块，包括风速风量传感器(11)、温湿度传感器(9)、臭氧浓度传感器(8)及co2浓度传感器(10)。所述的风速风量传感器(11)安装在输风管内，用于执行测量输风管内的风速风量并发送至主控器(7)；所述的温湿度传感器(9)分布安装在温室上方，用于执行测量温室内不同位置处的温湿度并发送至主控器(7)；所述的臭氧浓度传感器(8)分布安装在温室上方，用于执行测量温室内不同位置处的臭氧浓度并发送至主控器(7)；所述的co2浓度传感器(10)分布安装在温室上方，用于执行测量温室内不同位置处的co2浓度并发送至主控器(7)。

所述的控制模块，包括主控器(7)、驱动器(12)、变压器、输入输出接口和电源；所述的主控器(7)用于执行接收指令和监测模块的反馈信息，输出信号驱动气体改良模块、主动循环模块的正确运行；所述的驱动器(12)用于执行接收主控器(7)发出的信号并驱动气体改良模块、主动循环模块的动作执行；所述的变压器用于将电源输出的交流电转化为主控器(7)、驱动器(12)和传感器所需要的电压；所述的输入输出接口用于串接主控器(7)和各驱动器(12)；所述的电源用于为整个施药控制系统的工作提供电能。

本发明的温室空气质量调控系统的杀菌消毒、增温、除湿、co2施肥控制过程如图3、4、5、6、7所示：主控器(7)接收监测模块相关信息，并发送指令至气体改良模块和电动风阀(5)形成气体循环，不断完成气体改良直至到达设定值。

本发明的工作过程：

1)准备工作；接通工作电源，对气体改良模块、主动循环模块、监测模块和控制模块进行供电；检测通风管、输风管、气体改良模块的管路是否通畅；检查监测模块传感器工作是否正常；

2)除湿作业：输入主控器目标湿度发送除湿指令至主控器(7)，主控器(7)发出控制信号至驱动器(12)，控制除湿机(4)管路的电动风阀(5)开启；同时控制信号控制暖风机(3)按照指定转速旋转，制热功率为零；空气循环过程中，温湿度传感器(9)实时监测温室内各个位置处的湿度并发送至主控器(7)，待温室内整体湿度达到设定值时，主控器(7)发出信号结束除湿作业；

3)增温作业：输入主控器目标温度，发送增温指令至主控器(7)，主控器(7)发出控制信号至暖风机(3)，控制暖风机(3)按照指定转速旋转，同时指定制热功率；空气循环过程中，温湿度传感器(9)实时监测温室内各个位置处的温度并发送至主控器(7)，待温室内整体温度达到设定值时，主控器(7)发出信号结束增温作业；

4)杀菌消毒作业：发送杀菌消毒指令至主控器(7)，主控器(7)发出控制信号至驱动器(12)，驱动器(12)驱动臭氧机(2)管路的电动风阀(5)开启，臭氧机(2)按一定功率制造臭氧；同时控制信号控制暖风机(3)按照指定转速旋转，制热功率为零；在空气循环过程中，臭氧浓度传感器(8)实时监测温室内各个位置处的臭氧浓度并发送至主控器(7)，待温室内整体臭氧浓度达到设定值时，主控器(7)发出信号结束杀菌消毒作业；

5)co2施肥作业：发送co2施肥指令至主控器(7)，主控器(7)发出控制信号至驱动器(12)，驱动器(12)驱动co2发生器(1)管路的电动风阀(5)开启，co2发生器(1)按一定功率制造co2；同时控制信号控制暖风机(3)按照指定转速旋转，制热功率为零；在空气循环过程中，co2浓度传感器(10)实时监测温室内各个位置处的co2浓度并发送至主控器(7)，待温室内整体co2浓度达到设定值时，主控器(7)发出信号结束co2施肥作业。