智能调控全封闭半导制冷凝结蒸散水回收灌溉实验温室的制作方法

本实用新型涉及实验器材领域，尤其涉及一种智能调控全封闭半导制冷凝结蒸散水回收灌溉实验温室。

背景技术：

干旱地区拥有丰富的太阳能却水资源匮乏，所以农业方面多使用温室解决缺水问题，可以最大程度的缓解缺水压力，但是当前的温室都是半封闭式的，是因为太阳辐射会导致温室内温度过高，需要敞开通风，从而达到降温的目的，敞开通风就会将植物蒸腾的水汽一并带走，而植物吸收的水份95%都用于蒸腾，如果能形成一个能高效降温的密闭温室空间，同时将蒸腾的水份回收利用，那么针对干旱地区缺水的问题就能得到很大的缓解。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种智能调控全封闭半导制冷凝结蒸散水回收灌溉实验温室，小规模的试验全封闭温室的可行性，引入了半导体制冷技术，更好的控制密闭试验空间内的温度，同时可以回收蒸腾作用产生的水蒸汽，进而控制密闭试验空间内的湿度，光源、温度、湿度、土壤等等均智能控制，智能化管理，使得采集的数据真实可靠，对于未来全封闭温室有着重要的意义。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种智能调控全封闭半导制冷凝结蒸散水回收灌溉实验温室，种植有植物的盆栽摆放在该实验温室中，包括壳体、半导体制冷装置；壳体围成一个密封的立体试验空间，试验空间的侧壁设置有半导体制冷装置，半导体制冷装置包括半导体元件和电源，半导体元件的一端是A面，且另一端是B面，半导体元件与电源接通，电源接通后A面与B面就产生了温度差，半导体制冷装置密封横穿壳体，半导体制冷装置A面位于试验空间内，且B面位于试验空间外。

最优的，还包括光源板，光源板设置在试验空间的上部，所述半导体制冷装置还包括铝板、散热板，半导体制冷装置A面与铝板紧密接触固定，半导体制冷装置B面与散热板紧密接触固定。

最优的，还包括传感器模块、智能控制模块、回收灌溉装置，回收灌溉装置包括导液斗、收集槽、电控阀门、浇灌管道、浇灌头，导液斗的一端安装在铝板下部，用于盛接铝板表面流下来的蒸汽回收液体，导液斗的另一端与收集槽连通，浇灌管道通过电控阀门与收集槽连通，浇灌管道将收集槽中的水运输到盆栽处，与浇灌管道连通的浇灌头与盆栽相匹配，且浇灌头伸入到盆栽内；光源板、半导体制冷装置、传感器模块、回收灌溉装置均与智能控制模块电连接；传感器模块包括回收水重量传感器，回收水重量传感器设置收集槽下部，且用于称量收集槽内回收水的量，回收水重量传感器将感应到的收集槽的重量数据发送到智能控制模块。

最优的，所述传感器模块包括传感器支架、回收水重量传感器、光照辐射传感器、土壤水分传感器、温度传感器、湿度传感器、二氧化碳传感器、氧气传感器，传感器支架的一端固定在下槽底上，且位于盆栽一旁，传感器支架另一端为自由端，且由上至下固定安装有光照辐射传感器、湿度传感器、二氧化碳传感器、温度传感器、氧气传感器、土壤水分传感器，其中土壤水分传感器是通过链子与传感器支架固定连接，土壤水分传感器插入到盆栽的土中,光照辐射传感器、湿度传感器、二氧化碳传感器、温度传感器、氧气传感器、土壤水分传感器分别将感应到的数据发送到智能控制模块。

最优的，还包括盆栽水回收装置，盆栽水回收装置包括孔洞摆放框、支撑柱、导流罩、防水台、溢水槽、溢水回收管和单向阀，外围固定有一圈挡水沿的溢水槽固定安装在试验空间下部，且溢水槽通过溢水回收管与浇灌管道连通，溢水回收管上设置有单向阀，使水只能由溢水回收管流向浇灌管道，溢水槽的内部固定安装有高度高于挡水沿的防水台，防水台是由树脂材料制成，中间高四周低的导流罩扣在防水台的外侧，且导流罩的下边沿高于溢水槽挡水沿的上边沿，导流罩的上表面固定安装有至少一个支撑柱，且支撑柱的另一端固定安装在孔洞摆放框的下部，表面均是空洞结构的孔洞摆放框是一个开口向上的立体结构，孔洞摆放框的上开口内用于容纳盆栽，且上开口的形状与盆栽相匹配，盆栽中溢出的水穿过孔洞后经过导流罩流入溢水槽后经过溢水回收管进入浇灌管道被回收利用。

由上述技术方案可知，本实用新型提供的智能调控全封闭半导制冷凝结蒸散水回收灌溉实验温室，采用冷光灯LED灯为试验的作物提供不同辐射的光源，利用半导体制冷装置控制温室内温度的同时凝结试验空间内蒸散的水汽从而控制湿度，回收的冷凝水用于循环灌溉，光伏电池为整个系统供电，智能控制，植物每天呼吸作用产生的氧气量还有二氧化碳量、植物需要的灌溉水、植物蒸散水的量等等影响作物生理生长的参数均被实时监控，采用zigbee无线通讯方式进行数据采集传输，实时观测采集并保存这些参数并后期进行统计学分析，可以得到温室作物栽培的重要实验结果，因为是全封闭智能调控，所以可以提供不同的植物生长环境，是一个很好的全封闭温室的小型实验设备。

附图说明

附图1是智能调控全封闭半导制冷凝结蒸散水回收灌溉实验温室的外观结构示意图。

附图2是智能调控全封闭半导制冷凝结蒸散水回收灌溉实验温室的半导体制冷装置结构示意图。

附图3是智能调控全封闭半导制冷凝结蒸散水回收灌溉实验温室的底面布置图。

附图4是智能调控全封闭半导制冷凝结蒸散水回收灌溉实验温室内部局部结构示意图。

图中：壳体10、半导体制冷装置20、A面21、B面22、铝板23、散热板24、外置风扇25、半导体元件26、回收灌溉装置30、导液斗31、收集槽32、浇灌管道33、浇灌头34、光源板40、传感器模块50、传感器支架51、光照辐射传感器52、湿度传感器53、二氧化碳传感器54、温度传感器55、氧气传感器56、土壤水分传感器57、盆栽水回收装置60、孔洞摆放框61、支撑柱62、导流罩63、防水台64、溢水槽65。

具体实施方式

结合本实用新型的附图，对实用新型实施例的技术方案做进一步的详细阐述。

参照附图1所示，智能调控全封闭半导制冷凝结蒸散水回收灌溉实验温室，种植有植物的盆栽摆放在该实验温室中，该实验温室包括壳体10、半导体制冷装置20、光源板40、传感器模块50、智能控制模块、回收灌溉装置30、盆栽水回收装置60、输水装置、输气体装置、抽气装置、输湿气装置、无菌操作口、操作手套。

壳体10围成一个密封的立体试验空间，光源板40设置在试验空间的上部，光源板40上固定的是LED灯，LED灯的强度和颜色受智能控制模块控制，试验空间的侧壁设置有半导体制冷装置20，壳体10下部设置有两个无菌操作口，无菌操作口上与操作手套的一端固定密封连接，壳体10由透明材料制成。

参照附图2所示，半导体制冷装置20包括半导体元件26、电源、铝板23、散热板24、外置风扇25、密封垫，半导体元件26的一端是A面21，且另一端是B面22，半导体元件26与电源接通，电源接通后A面21与B面22就产生了温度差，半导体制冷装置20密封横穿壳体10，半导体制冷装置20A面21位于试验空间内，且B面22位于试验空间外，半导体制冷装置20A面21与铝板23紧密接触固定，半导体制冷装置20B面22与散热板24紧密接触固定，散热板24上固定安装有外置风扇25，铝板23与半导体制冷装置20A面21接触的一面为光滑平面，且相对的另一面是突出锯齿状；所述散热板24与半导体制冷装置20B面22接触的一面为光滑平面，且相对的另一面是突出锯齿状；所述外置风扇25安装在散热板24上部，且风向与锯齿之间的缝隙垂直；密封垫设置在半导体制冷装置20与壳体10接触处，密封垫包括上胶环、下胶环和连接胶筒，中空的连接胶筒上端与上胶环的内圆固定连接，连接胶筒下端与下胶环的内圆固定连接，上胶环设置在壳体10内侧，下胶环设置在壳体10外侧，连接胶筒穿过壳体10，且与壳体10密封接触，上胶环和下胶环将壳体10夹在中间，半导体元件26设置在连接胶筒中空腔中。

参照附图3所示，回收灌溉装置30包括导液斗31、收集槽32、电控阀门、浇灌管道33、浇灌头34，导液斗31的一端安装在铝板23下部，用于盛接铝板23表面流下来的蒸汽回收液体，导液斗31的另一端与收集槽32连通，浇灌管道33通过电控阀门与收集槽32连通，浇灌管道33将收集槽32中的水运输到盆栽处，与浇灌管道33连通的浇灌头34与盆栽相匹配，且浇灌头34伸入到盆栽内；光源板40、半导体制冷装置20、传感器模块50、回收灌溉装置30均与智能控制模块电连接。

传感器模块50包括回收水重量传感器、传感器支架51、回收水重量传感器、光照辐射传感器52、土壤水分传感器57、温度传感器55、湿度传感器53、二氧化碳传感器54、氧气传感器56，回收水重量传感器设置收集槽32下部，且用于称量收集槽32内回收水的量，回收水重量传感器将感应到的收集槽32的重量数据发送到智能控制模块；传感器支架51的一端固定在下槽底上，且位于盆栽一旁，传感器支架51另一端为自由端，且由上至下固定安装有光照辐射传感器52、湿度传感器53、二氧化碳传感器54、温度传感器55、氧气传感器56、土壤水分传感器57，其中土壤水分传感器57是通过链子与传感器支架51固定连接，土壤水分传感器57插入到盆栽的土中,光照辐射传感器52、湿度传感器53、二氧化碳传感器54、温度传感器55、氧气传感器56、土壤水分传感器57分别将感应到的数据发送到智能控制模块。

参照附图4所示，盆栽水回收装置60包括孔洞摆放框61、支撑柱62、导流罩63、防水台64、溢水槽65、溢水回收管和单向阀，外围固定有一圈挡水沿的溢水槽65固定安装在试验空间下部，且溢水槽65通过溢水回收管与浇灌管道33连通，溢水回收管上设置有单向阀，使水只能由溢水回收管流向浇灌管道33，溢水槽65的内部固定安装有高度高于挡水沿的防水台64，防水台64是由树脂材料制成，中间高四周低的导流罩63扣在防水台64的外侧，且导流罩63的下边沿高于溢水槽65挡水沿的上边沿，导流罩63的上表面固定安装有至少一个支撑柱62，且支撑柱62的另一端固定安装在孔洞摆放框61的下部，表面均是空洞结构的孔洞摆放框61是一个开口向上的立体结构，孔洞摆放框61的上开口内用于容纳盆栽，且上开口的形状与盆栽相匹配，盆栽中溢出的水穿过孔洞后经过导流罩63流入溢水槽65后经过溢水回收管进入浇灌管道33被回收利用。

输水装置包括水箱、输水管和输水电控阀和输水流量传感器，输水管一端与水箱连通，输水管另一端上安装输水电控阀后穿过壳体10并与浇灌管道33连通，输水管中安装有输水流量传感器，输水电控阀、输水流量传感器均与智能控制模块电连接，且受智能控制模块控制。

输气体装置包括输气管、电控输气阀、气体流量传感器和气罐，输气管的一端通过电控输气阀与气罐连通，且另一端与密闭试验空间连通，输气管内安装有气体流量传感器，电控输气阀、气体流量传感器均与智能控制模块电连接，且受智能控制模块控制；气罐包括二氧化碳气罐和氧气气罐。

输湿气装置的出湿气口与密闭试验空间连通，且出湿气口安装有出湿气流量传感器，输湿气装置、出湿气流量传感器均与智能控制模块电连接，且受智能控制模块控制。

抽气装置的抽气口与密闭实验室空间连通，且抽气口安装有抽气流量传感器，抽气装置、抽气流量传感器均与智能控制模块电连接，且受智能控制模块控制；输气体装置的输气管和输湿气装置的出湿气口设置在与抽气装置的抽气口相对的一面。

回收灌溉装置30的浇灌头34上安装有与智能控制模块电连接的抽水电控龙头，且电控龙头受智能控制模块控制，所述两个收集槽32分别设置在试验空间底部的两侧，至少两个浇灌管道33平行布置在中间，且浇灌管道33的两端分别于两个收集槽32连通，每一个浇灌管道33的两端均设置有电控阀门，两个浇灌管道33之间的空间用于容纳盆栽，盆栽与浇灌头34一一对应；每一个盆栽都被编号，盆栽编号与相邻的传感器支架51上的光照辐射传感器52编号、湿度传感器53编号、二氧化碳传感器54编号、温度传感器55编号、氧气传感器56编号、土壤水分传感器57编号一致，且盆栽编号与其唯一对应的浇灌头34上的电控龙头编号一致。

智能控制模块判断所有光照辐射传感器52感应数据的平均值与预设的光照辐射值是否相对应，在判断出得到的平均光照辐射感应值与预设光照辐射值不相对应时，智能控制模块输出对应的控制信号给光源板40，光源板40相应对应的控制信号后关闭或者开启对应的LED灯；智能控制模块判断所有温度传感器55感应数据的平均值与预设的温度值是否相对应，在判断出得到的平均温度感应值与预设温度值不相对应时，智能控制模块输出对应的控制信号给半导体制冷装置20，半导体制冷装置20相应对应的控制信号后对A面21进行制冷或者加热；智能控制模块判断不同编号的土壤水分传感器57感应数据与预设的土壤水分值是否相对应，在判断出某一编号土壤水分感应值与预设土壤水分值不相对应时，智能控制模块输出对应的控制信号给电控阀门、输水电控阀、电控龙头，电控阀门、输水电控阀、电控龙头相应对应的控制信号后关闭或者开启以使水流到某一编号的盆栽中；智能控制模块判断所有二氧化碳传感器54感应数据的平均值与预设的二氧化碳值是否相对应，在判断出得到的平均二氧化碳感应值与预设二氧化碳值不相对应时，智能控制模块输出对应的控制信号给电控输气阀和抽气装置，电控输气阀相应对应的控制信号后输入预设量的二氧化碳进入密闭试验空间，同时抽气装置相应对应的控制信号后从密闭试验空间抽出等量的气体；智能控制模块判断所有氧气传感器56感应数据的平均值与预设的氧气值是否相对应，在判断出得到的平均氧气感应值与预设氧气值不相对应时，智能控制模块输出对应的控制信号给电控输气阀和抽气装置，电控输气阀相应对应的控制信号后输入预设量的氧气进入密闭试验空间，同时抽气装置相应对应的控制信号后从密闭试验空间抽出等量的气体；智能控制模块判断所有湿度感器感应数据的平均值与预设的湿度值是否相对应，在判断出得到的平均湿度感应值与预设湿度值不相对应时，智能控制模块输出对应的控制信号给输湿气装置和抽气装置，输湿气装置相应对应的控制信号后输入预设量的湿气进入密闭试验空间，同时抽气装置相应对应的控制信号后从密闭试验空间抽出等量的气体。

本实用新型所述的智能调控全封闭半导制冷凝结蒸散水回收灌溉实验温室既可以根据不同植物或者根据不同的生长周期等不同情况设定不同的温室环境，例如作物培育、作物发育生长、作物开花座果三个周期就需要的环境不同，实验期间，根据作物培育期间的需水量、蒸散量、喜光程度的生理特点，选择合适强度的光照，开启半导体制冷装置20，进行蒸散水的凝结回收，降低空气湿度，根据盆栽中的土壤水分传感确定是否需要启动浇灌头34与智能控制模块电连接的抽水电控龙头进行浇灌并确定浇灌多少，盆栽溢出的水经过溢水回收管进入浇灌管道33被回收利用，所有灌溉的水量均被统计，可以累计知道植物一个时期需要的灌溉量，同时实时采集不同实验周期的光照强度、二氧化碳浓度、氧气浓度、温湿度、土壤水分含量、蒸散水量等参数，将所有数据储存、分析、并实时监测，统计学分析得到的数据，并且可以通过定期分期数据和观察植物生长的情况来不断调整温室的控制柜的光源辐射强度、制冷量、灌溉量等。

本实用新型所述的智能调控全封闭半导制冷凝结蒸散水回收灌溉实验温室，全封闭的结构，并使用太阳能光伏发电系统为整个实验温室供电，同利用半导体制冷装置20控制温度的同时回收蒸腾水，并将蒸腾水循环利用，节能节水效果显著，为以后大规模建造干旱地区的封闭式温室打下来基础。