一种科研型楼宇式气候室的制作方法

本发明涉及植物科研领域，尤其是涉及一种科研型楼宇式气候室。

背景技术：

农业为国之根本，现代农业与科技结合越来越密切，国内外诸多科研机构使用人工气候室培养植物进行大量植物研究，由于研究方向不同，对人工气候室的要求也是多样化。现有气候室用作科研的情况下，面临以下五个问题：一是由于植物生长周期较长，导致采样周期过长，数据的采集需要较长的时间，调整一组数据就要等待一个生长周期，而实验室同时进行的科研课题需要植物的不同样本，占用大量等待种植箱空出的时间；二是由于单个气候室独立环境限制，无法同时仿真不同地区的自然环境；三是不同环境参数下生长的植物很难直观比对生长数据及生长趋势；四是人工培育箱体积小，实验样本少，大型的培育室控制系统庞大，侵占种植面积；五是科研用地寸土寸金，也需要科研人员方便管理，在不向上延伸的情况下难以把土地利用率最大化。

现有技术也给出了一些解决方案，中国专利cn201310102770.2提出了一种双层结构的阳光型人工气候室，分为上下两层结构，上层结构的底部设置一地出风装置，下层结构通过地出风装置、静压层与上层连接。上层结构包括：一气候室围护结构、至少一个人工气候内室、以及一穿堂走廊；下层结构包括一空气处理装置，与上层相应的人工气候内室对应，通过保温风道与上层气候室相连，用于对气候室内循环风温湿度的控制，该人工气候室占地面积小，能够保障通风风速的均匀性，可以满足科研植物栽培的对环境模拟的需求，同时具有节能措施，降低能耗，并且易于施工，能够满足建设空间有限的需求者的要求。

但该专利存在以下问题：

该专利的设备控制层独立使用各种功能设备，自动化程度较低，阳光型人工气候室是利用自然的太阳光作为植物光合作用的光源而非人工光源，无法根据科研种植要求设置或调节光照度，同时由于对自然光线要求高，只能设计双层结构，其中作业实施层为充分接收阳光只有一层，可扩展性低，对土地资源的利用率也不够充分，同时没有监测与观察装置，无法远程监测植物生长情况。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种科研型楼宇式气候室，占地面积小，自动化程度高，便于观察。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种科研型楼宇式气候室，包括从下至上依次设置的中控层和若干层种植层，所述的中控层设有控制器以及与控制器连接的显示器和存储器，所述的种植层内设有栽培架、光照组件、观察组件、供气组件、浇水组件和温控组件，所述的光照组件包括太阳能供电模块和太阳能灯具，所述的控制器、太阳能供电模块和太阳能灯具依次连接，所述的观察组件包括苗高标尺和摄像头，所述的苗高标尺置于栽培架上，所述的摄像头与控制器连接，所述的摄像头具有延时摄影和转向功能，显示器显示摄像头获取的图像信息、各个种植层的植物苗高、目前光照度值、温湿度值和报警信息。

进一步地，所述的浇水组件包括土壤湿度测试仪、储水底盆和洒水喷头，所述的控制器土壤湿度测试仪以及洒水喷头连接，所述的洒水喷头与储水底盆连接。

进一步地，所述的种植层上设有进气口和出气口，所述的供气组件包括与控制器连接的co2管道电磁阀和二氧化碳传感器。

进一步地，所述的进气口下方设有分流板，使得从进气口进来的气流均匀分散。

进一步地，所述的温控组件包括与控制器连接的温度传感器和电动遮光窗帘，可实现自动遮阳。

进一步地，所述的种植层上设有双层隔热玻璃，可充分利用太阳能。

进一步地，还包括电梯，所述的电梯连接中控层和若干层种植层。

进一步地，所述的光照组件还包括与控制器连接的光照传感器，用于实时采集光照度，在光线低于设定值时启动补光灯，用于补充光照；在光线高于设定值时启动电动遮光窗帘遮光。

进一步地，所述的光照组件还包括与控制器连接的补光灯，用于补充光照。

进一步地，所述的种植层内设有地板架空空间，用于布置水管、通讯电缆和供电电缆。

进一步地，所述的控制器采用plc。

与现有技术相比，本发明具有以如下有益效果：

(1)本发明依次连接中控层和若干个种植层，中控层设有控制器以及与控制器连接的显示器和存储器，种植层内设有栽培架、光照组件、观察组件、供气组件、浇水组件和温控组件，观察组件包括苗高标尺和摄像头，摄像头与控制器连接，苗高标尺置于栽培架上，便于直观地观察植物高度，可通过显示器远程观察植物生长状态，若干个种植层可同时进行多种科研种植，自动化程度高，占地小且便于管理，光照组件包括太阳能供电模块和太阳能灯具，能利用太阳能，节约资源，存储器内的存储信息具有可追溯性，便于进行大数据分析和科研；

(2)本发明通过土壤湿度测试仪实时监测土壤的湿度，并通过洒水喷头对植物进行浇水，自动化程度高；

(3)本发明在种植层上设有进气口和出气口，供气组件包括与控制器连接的co2管道电磁阀和二氧化碳传感器，可自动调节种植层室内co2的浓度，操作简便；

(4)本发明在进气口下方设有分流板，便于从进气口进来的气流均匀分散，使得植物生长情况均匀；

(5)本发明在种植层上设有双层隔热玻璃，可充分利用太阳能，同时设有温度传感器和电动遮光窗帘，可实现自动遮阳以及采集种植层的室内温度；

(6)本发明设有连接中控层和若干层种植层的电梯，便于查看各个种植层；

(7)本发明在种植层内设有地板架空空间，便于布置水管、通讯电缆和供电电缆。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为显示器的界面示意图；

1.中控层，2.种植层，3.双层隔热玻璃，4.电动遮光窗帘，5.进气口，6.出气口，7.co2管道电磁阀，8.补光灯，9.太阳能供电模块，10.太阳能灯具，11.洒水喷头，12.分流板，13.二氧化碳传感器，14.栽培架，15.土壤湿度测试装置，16.储水底盆，17.苗高标尺，18.智慧摄像头，19.电梯，20.温度传感器，21.存储器，22.显示器，23.控制器，24.地板架空空间，25.光照传感器，26.空调。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

一种科研型楼宇式气候室，如图1，包括从下至上依次设置的中控层1和若干层种植层2，该气候室还包括电梯19，电梯19连接中控层1和若干层种植层2，中控层1设有控制器23以及与控制器23连接的显示器22、存储器21以及报警器，种植层2内设有栽培架14、光照组件、观察组件、供气组件、浇水组件和温控组件；

光照组件包括补光灯8、光照传感器25、太阳能供电模块9和太阳能灯具10，控制器23、太阳能供电模块9和太阳能灯具10依次连接，光照传感器25、补光灯8与控制器23连接。

观察组件包括苗高标尺17和摄像头18，苗高标尺17置于栽培架14上，摄像头18与控制器23连接。

浇水组件包括土壤湿度测试仪15、储水底盆16和洒水喷头11，控制器23与土壤湿度测试仪15以及洒水喷头11连接，洒水喷头11与储水底盆16连接，土壤湿度测试仪15采用现有技术。

种植层2上设有进气口5和出气口6，进气口5下方设有分流板12，使得从进气口5进来的气流均匀分散，供气组件包括与控制器23连接的co2管道电磁阀7和二氧化碳传感器13。

温控组件包括与控制器23连接的温度传感器20和电动遮光窗帘4，电动遮光窗帘4与plc相连，种植层2上设有双层隔热玻璃3；

种植层2内设有地板架空空间24，用于布置水管、通讯电缆和供电电缆。

控制器23采用plc，为现有技术，plc通过连接io接口的信号传输电缆采集信号。

科研型楼宇式气候室的工作原理具体为：

每层种植层2的摄像头18将采集到的图像信息发送至控制器23，并通过显示器22显示，显示器22的显示界面如图2所示，摄像头18具有转向和延时摄影功能，可拍摄任意角度图像信息，可以对比播放不同环境参数下植物的生长过程对比，短时间内呈现整个植物生长过程，使得对比更加直观，土壤湿度测试仪15将测量的土壤湿度信息传输给控制器23，温度传感器20将测量的温度信息传输给控制器23，二氧化碳传感器13将测得的co2浓度信息传输给控制器23，当光照度过高时控制器23控制电动遮光窗帘4打开，光照传感器25检测种植层2内的光照度，当光照度过低时启用补光灯，当co2浓度过低时控制器23控制co2管道电磁阀7打开，释放co2，当土壤湿度过低时控制器23控制洒水喷头11打开，进行浇水，温度调节由plc控制空调26执行。科研人员可通过显示器22观察植物伸长状态，可参考苗高标尺17观察植物高度，节省时间，减少人为因素对植物生长的干扰，当co2浓度、温度或土壤湿度超出设定范围时报警器发出警报，存储器21实时存储图像信息、温度信息、co2浓度信息和土壤湿度信息。

本实施例提出了一种科研型楼宇式气候室，可在中控层1远程操控和观察种植层2，气候室种植空间远大于传统的气候箱，同时可控制种植层2内的光照、温度、土壤湿度和co2浓度，使植物生长过程不受或很少受自然条件影响，自动化水平高，若干层种植层2可同时进行多个种植实验，存储器21内的存储信息具有可追溯性，为植物科研提供完整的历史数据和影像资料，该气候室可以实现植物逆境适应、最优环境育种、植物与环境变化研究、植物高温敏感性研究、生物钟调控光周期依赖性生长及物种共存等实验。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。