一种微环境可控的苗木培养箱的制作方法

本实用新型涉及苗木培养生产设备机械技术领域，具体涉及一种微环境可控的苗木培养箱。

背景技术：

从经济方面，苗木能给市场提供更多的经济材木，促进经济增长；从环境方面，苗木可以增加森林物种多样性和防止水土流失，稳定生态环境；而且苗木的培养也是林业的发展和林业科技进步的基石；从植物研究方面，植物表型组学研究是联系生物体基因型和表现型的桥梁，可以推动我国分子育种的发展和加速挖掘我国种质资源。因此，发明一种可以增加苗木存活率，促进苗木生长，可辅助植物表型组学研究的智能苗木培养箱是至关重要的。智能苗木培养箱是指在利用信息科学控制系统的基础上，通过控制技术与数据处理技术等对培养箱内部的温度、湿度、光照、和气体成分等进行调节，创造出适合植物生长的环境。通过微环境控制技术，可以建立一个简易的苗木表型组学研究平台，观察植物形态、发育、生化、生理和行为等各种特征。

在结构与控制系统方面，传感器位置的最佳布点会提高采集数据的精确性，智能化自动控制可以有效减少人力、物力和时间资源，更加方便快捷。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种微环境可控的苗木培养箱，提供一个新型的苗木表型组学简易研究平台，通过精确的微环境控制技术、传感器技术，给苗木培育研究人员提供一个简易的全自动化表型辅助分析系统。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种微环境可控的苗木培养箱,其特征在于：包括外壳和内箱，所述内箱通过网格板分为上下两层；所述内箱上层左侧壁设置有风机和CO2变送器；所述内箱上层顶部设置有LED灯板和温湿度传感器；所述内箱上层前侧设置有一光照传感器；所述内箱下层设置有空气压缩机、雾化器和CO2钢瓶；所述雾化器安装于内箱下层中间位置；所述CO2钢瓶设置与雾化器右上角；所述空气压缩机安装于雾化器左侧；所述网格板上表面设置有称重转盘。

进一步的，所述外壳右侧设置有WINCE工业平板电脑。

进一步的，所述LED灯板采用八色LED灯板。

进一步的，所述外壳右侧还设置有空气压缩机制冷制热板。

进一步的，所述内箱上层左右两侧对称设置有两个摄像头。

本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果：

1．本实用新型通过精确的微环境控制技术、传感器技术和图像分析技术，定量分析记录苗木生长状况，如生长高度、分蘖、枝叶面积、生物量等，自动调节温度、湿度、CO2浓度等，给研究人员提供一个简易的全自动化表型辅助分析系统，以研究环境因子与对植物形态、生理和行为等的影响，最终达到快速定向育种。

2．本实用新型通过预先设置不同苗木各个阶段生长的相对参数，实现一键对不同种类的苗木进行自动化培养的操作，便于普通人员使用培养箱，降低对工作人员要求。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图；

图2是本实用新型全剖主视图；

图3是本实用新型全剖俯视图；

图4是本实用新型一实施例中拆去顶板的俯视图；

图中：1-外壳、2-内箱、3-网格盘、4-CO2钢瓶、5-雾化器、6-称重转盘、7-wince工业平板电脑、8-光照传感器、9-LED灯板、10-CO2变送器、11-风机、12-温湿度传感器、13-摄像头、14-空气压缩机、15-空气压缩机制冷制热板。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步说明。

请参照图1本实施例提供一种微环境可控的苗木培养箱,其特征在于：包括外壳1和内箱2，所述内箱2通过网格板3分为上下两层；所述内箱2上层左侧壁设置有风机11和CO2变送器10；所述内箱2上层顶部设置有LED灯板9和温湿度传感器12；所述内箱上层前侧设置有一光照传感器8；所述内箱2下层设置有空气压缩机14、雾化器5和CO2钢瓶4；所述雾化器5安装于内箱下层中间位置；所述CO2钢瓶4设置与雾化器5右上角；所述空气压缩机14安装于雾化器5左侧；所述网格板3上表面设置有称重转盘6。

在本实用新型一实施例中，所述外壳1右侧设置有WINCE工业平板电脑7。

在本实用新型一实施例中，所述LED灯板9采用八色LED灯板。

在本实用新型一实施例中，所述外壳1右侧还设置有空气压缩机制冷制热板15。

在本实用新型一实施例中，所述内箱2上层左右两侧对称设置有两个摄像头13。

实施例1：

本实用新型的箱体结构如图1所示，培养箱整体为长方体，由外壳和内箱组成，外壳整体大小为760mm×460mm×1000mm(长×宽×高)，主要起支撑保护作用。内箱实际大小为760mm×460mm×560mm(长×宽×高),是对苗木生长环境检测和进行培养的主要空间，也是环境控制硬件的主要布局地方。其控制器件由空气压缩机，风机，CO2变送器，八色LED灯板，光照传感器，WINCE工业平板电脑，CO2钢瓶等构成。

图1-图3为各硬件安装位置示意图，图中可看出，雾化器安装于箱体下层中间位置，水汽由管道输送，透过网格板送至箱体上层苗木生长的空间。二氧化碳钢瓶安装于雾化器右上角，由管道输送至箱体内，空压机安装于雾化器左侧，其制冷制热模块安装于箱体右侧中间长方形槽内，WINCE工业平板电脑安装于箱体右侧上方。

图4展示了温湿度传感器、光照传感器、CO2变送器和摄像头的布点。温度和湿度是智能苗木培养箱环境控制的重要因素，所以本培养箱选用的是温湿度一体传感器。借鉴以往存在的温度传感器布置方法，总体来说将传感器布置于中间位置更能使温度接近实际温度，所以本培养箱将温湿度一体传感器布置在内箱上顶板宽度的中间部分，即为0.3米处，长度中间位置，即0.55米处，总共一个温湿度一体传感器，取采集的数据为温度的实际温度。对于光照传感器，应放置得比苗木的高度还高，防止苗木对传感器的直接影响，一般的育苗的高度为0.2-0.3米，所以传感器布置于内箱后板正中间且高度为0.35米处，数量共一个。苗木在呼吸作用时，会消耗室内的二氧化碳，苗木是改变二氧化碳浓度的主体，所以，二氧化碳变送器的放置可以略低于苗木的高度。因此，变送器布置于内箱左侧板正中间且高度为0.3米处，数量共一个。摄像头布于培养箱内部左右方向顶部，配合两个称重转盘转动，可全方位观察到苗木生长情况，数量共两个。

本实用新型一实施例中：温湿度传感器：DC5~12V 供电，温度测量精度为±0.5℃，分辨率0.1℃，湿度测量精度：±5%rh，分辨率0.1rh，输出接口为RS485，通讯协议为MODBUS。

二氧化碳变送器：DC10~30V，测量精度CO2浓度±（40ppm+3%F·S）（25℃）响应时间≤10s（1m/s风速）。工作温度为-20℃~+60℃，0%RH~80%RH，输出接口为RS485 ，通讯协议为MODBUS。

光照传感器：采用DC12~30V供电，二线制4~20mA电流输出RS485网络输出，测量范围0~200000lux，波长测量范围380nm~730nm。

WINCE平板电脑：EIT_TFT8048_070-A8，WindowsCE6.0 R3操作系统，支持Visual Studio 2005和2008.net(.net 2.0 Compact)、EVC++或、LabView开发。集成由串口RS-232和RS-485，SD卡控制器，四线电阻触摸屏。

摄像头：1/4CMOS传感器，USB2.0接口，支持标准UVC协议，帧数为30帧。

超声波雾化器：工作电压24V，功率19/W，雾化量>400cc/har，工作频率:1700±50（KHZ）,有效水位：20mm~75mm

八色LED灯：光源峰值分别为390nm、425nm、455nm、525nm、590nm、630nm、660nm以及730nm。每种LED都是独立的正负极，可独立控制，调光范围为0~100%。

风机：型号为APC10-1-D6 ，电源AC220V 50HZ 风量98m³/h

空压机：电源AC220V±１０％控温范围－40℃~99℃，分辨率0.1%，工作环境温度-5℃~55℃。

八路互联网继电控制器：8开关输入，8继电输出，以太网自适应，供电电压DC9V-30V，32位工业级MCU。

变压器：输入电压范围 85-264VAC 47-63Hz，输入电流4A/110V,2A/230V,输出电压12V，输出电流10A，输出功率120W，工作温度、湿度-10℃~+60℃，20%~90%RH。

采集卡：输入路数 8路单端直流输入，量程DC0~10V，输入阻抗1MΩ系统测量精度：0.1%，输入信号RS485。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本实用新型的涵盖范围。