专利名称：温室CO<sub>2</sub>计算机控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及温室环境中C02浓度的精确控制，尤其是涉及一种温室 C02计算机控制系统。
背景技术：
在温室环境中，无外界C02输入的情况下，植物光合作用需要的C02浓 度不断下降，为了保持组培苗的光合速率，必须向温室环境中补充C02，并且C02的补充量应该稳定、精确。传统的补气方式是边补气边测量，由于co2在环境中充分扩散需要一定的时间，CQ2浓度变送器测量的信号大多数情况下不能代表C02扩散均匀后的实际浓度。发明内容本发明的目的是提供一种温室C02计算机控制系统，可以稳定、精确第 向温室中补充C02气体，保持组培苗的光合速率。为达到上述目的本实用新型所提供的技术方案是这样实现的-它包括通过气体通道依次连接的C02气体源、C02传输控制器和温室， C02气体源内设有气体压力变送器，温室内设有气体浓度变送器，气体浓度变送器和气体压力变送器通过信号线分别与多功能卡连接，微型计算机通过数据接口连接多功能卡控制C02传输控制器。所述C02传输控制器包括内置电源以及依次连接的进气阀、定容积容器 和出气阀，进气阀通过进气管与C02气体源连接，出气阀通过出气管与温室连接，内置电源通过电源线分别与气体浓度变送器、气体压力变送器、进气阀 和出气阀连接。本实用新型由于在向温室中补充C02气体之前就能确定应当补充的C02气 体的体积量，并以精确的数量向温室中补充C02气体，从而精确控制温室中C02气体的浓度，而整个过程都是由计算机自动控制完成的，无需人为干预，节省了人力和时间。
图l为本实用新型结构示意图； 图2为本实用新型C02传输控制器结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型进行详细描述本实施例包括通过气体通道依次的连接C02气体源3、 C02传输控制器2 和温室1， C02气体源3内设有气体压力变送器5用以监测C02气源的压力， 温室1内设有气体浓度变送器4用.以监测温室中C02浓度，气体浓度变送器4 和气体压力变送器5通过信号线分别与'多功能卡6电路连接，微型计算机7 通过数据接口连接多功能卡6，多功能卡6具有数据接收、数据锁存、数据输 出、数模转换(模数转换)功能的集成电路，对外具有符合工业标准的数据接 口，可以与微型计算机进行连接并与其进行数据交换，通过出气阀控制信号线 15和进气阀控制信号线16控制C02传输控制器2。C02传输控制器2包括内置电源9以及依次连接的进气阀10、定容积容器 11和出气阀12，进气阀ll通过进气管17与C02气体源3连接，出气阀12通 过出气管14与温室1连接，内置电源9通过气体浓度变送器电源线19和气体 压力变送器电源线18与气体浓度变送器4、气体压力变送器5连接，通过电 源线与进气阀10和出气阀12连接以及设在壳体13上的电源接口 8连接。为 方便本实用新型的安装使用，可以将气体压力变送器电源线18和气体浓度变 送器电源线19以标准接口的形式集成到壳体13上。设某时刻利用气体浓度变送器4检测到温室1中的C02气体浓度是pl， 如果向温室1中补充纯净C02气体，使温室l中C02的浓度上升到p2。己知温室1空气容积是V， C02传输控制器2的定容积容器11的空气容积是v，利 用气体压力变送器5检测到C02气体源3的气压是P (相对气压)，向温室l 内补充C02的过程如下微型计算机7发出控制信号，打开C02传输控制器2的进气阀10，纯净 C02气体即进入定容积容器11，然后微型计算机7发出控制信号关闭进气阀 12。因为气源气压一般较大且定容积容器ll的空气容积一般很小，所以定容 积容器ll内气压略小于P，可近似为P，气体源3向定容积容器11内充气一 次后可认为其压力不变。微型计箅机7发出控制信号打开C02传输控制器2 的出气阀12，定容积容器11内的C02就流向温室1，可计算出流向温室1内 气体体积在常压下为Pv。这样，温室1内的C02浓度提高量为为了使温室1内的C02浓度上升到p2，应该反复以上动作的次数为严格地说，C02每次经过C02传输控制器2流入温室1后，C02气体源3 中的气压都要下降，C02传输控制器2每次流向温室1内气体量逐渐减少。但 由于气体源气压一般很高(高压气源气压可达几十到上百个大气压)，气体源 气体总量很大，要求是温室所需要补充的气体量的上万倍。按以上公式计算得 到的误差往往小于气体浓度变送器4的测量误差，所以，可以认为按以上公式 进行计算是没有误差的。实际上，n往往是一个小数，C02传输控制器2执行动作的次数只能是整 数。为此，将n四舍五入成整数w'，这样就会在温室内气体浓度的目标值和补 充后理论值之间产生误差，误差最大值为0.5Ap。可见，为了减小补充C02后温室1内co2目标浓度与实际浓度的误差，应尽量选用较小容积的定容积容器ll，定容积容器ll的v值越小，Ap就越 小，补充C02后浓度误差亦越小。在设计C02传输控制器2的定容积容器11 时，可以根据对温室1内C02浓度的精度要求确定其气体容积，以保证0.5Ap 的浓度误差不超过组培箱内C02浓度g最大允许误差。微型计算机7运行控制程序，控制C02传输控制器2的气阀做出相应的动作，完成向温室1补充C02"'次。当温室1内C02扩散均匀后，C02浓度应逼近目标浓度值，其最大误差不超过0.5Ap。为了保证以上过程的顺利进行，必须编写合适的计算机程序。计算机程序 应具有数据采集、计算分析和命令输出功能，并具有良好的人机界面。程序运行时对组培箱内C02浓度进行监控， 一旦发现C02浓度降低就发出相应的命令通过C02传输控制器2向温室r内补充co2。温室中的co2浓度目标可以通过程序界面进行设置。将C02传输控制器2中的定容积容器11做成容积可调节且可测量的部件，就可以调节温室系统工作时补充C02的速度和精度。将其容积调大时，系统向温室环境中补充C02的速度将变快，但精度将下降；将其体积调小时，系 统向温室环境中补充C02的速度将下降，但精度将提高。调节定容积容器ll 的容积时必须在控制软件中做出相应的变动，这种变动可以在程序运行界面上 直接更改而不必在程序代码中修改。本实用新型采用微量气体补充方法，每次只向温室检测环境中补充极少量 的C02气体，当温室检测环境中需要的气体量较大时采用多次补充的方法， 即每次充气只补充所需补充量的一个固定百分比，隔一段时间以后再以同样的百分比向温室环境中补充C02，这样就可防止C02浓度超标，但可使C02浓度一直向目标浓度逼近，保证了气体数量的精确输送，从而能精确控制温室检测环境中C02气体的浓度。
权利要求1、一种温室CO2计算机控制系统，包括通过气体通道依次连接的CO2气体源(3)、CO2传输控制器(2)和温室(1)，其特征在于，CO2气体源(3)内设有气体压力变送器(5)，温室(1)内设有气体浓度变送器(4)，气体浓度变送器(4)和气体压力变送器(5)通过信号线分别与多功能卡(6)连接，微型计算机(7)通过数据接口连接多功能卡(6)控制CO2传输控制器(2)。
2、 根据权利要求1所述的温室C02计算机控制系统，其特征在于，所述 C02传输控制器(2)包括内置电源(9)以及依次连接的进气阔(10)、定容 积容器(11)和出气阀(12)，进气阀(10)通过进气管(17)与C02气体源(3)连接，出气阀(12)通过出气管(i4)与温室(1)连接，内置电源(9) 通过电源线分别与气体浓度变送器(4)、气体压力变送器(5)、进气阀(10) 和出气阀(12)连接。
专利摘要本实用新型公开了一种温室CO<sub>2</sub>计算机控制系统，包括通过气体通道依次连接的CO<sub>2</sub>气体源(3)、CO<sub>2</sub>传输控制器(2)和温室(1)，CO<sub>2</sub>气体源(3)内设有气体压力变送器(5)，温室(1)内设有气体浓度变送器(4)，气体浓度变送器(4)和气体压力变送器(5)通过信号线分别与多功能卡(6)连接，微型计算机(7)通过数据接口连接多功能卡(6)控制CO<sub>2</sub>传输控制器(2)。该系统由于在向温室中补充CO<sub>2</sub>气体之前就能确定应当补充的CO<sub>2</sub>气体的体积量，并以精确的数量向温室中补充CO<sub>2</sub>气体，从而精确控制温室中CO<sub>2</sub>气体的浓度，而整个过程都是由计算机自动控制完成的，无需人为干预，节省了人力和时间。
文档编号A01G9/18GK201097530SQ200720027390
公开日2008年8月13日 申请日期2007年9月10日 优先权日2007年9月10日
发明者徐成志, 朱向彩, 桑胜举, 丁 沈 申请人:泰山学院