一种温室环境调控方法、装置及智能温室与流程

本发明涉及温室环境调控技术领域，更具体地说，涉及一种温室环境调控方法、装置及智能温室。

背景技术：

目前，为了在温室给植物的生长创造最适宜的生长环境，一般通过改变温室内的各个执行机构的运行状态来控制温室内的温度、湿度，当超过设定参数的上、下限会启动调控设备，直至环境参数达到设定范围。然而这种温室环境调控，主要对温度和湿度进行单独调控，由于二者互相影响，尤其是空气湿度受温度影响较大、不稳定，难以控制，若再将温、湿调控结合起来，情况会变得更加复杂。因而实际生产中对温、湿度的控制多为模糊控制，而且难以兼顾温度和湿度进行综合调控。

因此，如何综合调控温室环境中的温度和湿度，为植物的正常生长发育提供适宜环境是本领域技术人员需要解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种温室环境调控方法、装置及智能温室，以实现综合调控温室环境中的温度和湿度，为植物的正常生长发育提供适宜环境。

为实现上述目的，本发明实施例提供了如下技术方案：

一种温室环境调控方法，包括：

获取温室环境中的空气温度信息和相对湿度信息；

利用所述空气温度信息和所述相对湿度信息计算当前温室环境中的饱和水汽压差值；

判断所述饱和水汽压差值是否处于预设的适宜范围内；

若是，则判定当前的温室环境为适宜环境；若否，则根据所述饱和水汽压差值和所述预设的适宜范围，执行对应的调控操作。

其中，根据所述饱和水汽压差值和所述预设的适宜范围，执行对应的调控操作，包括：

判断所述饱和水汽压差值是否高于所述预设的适宜范围；

若是，则执行加湿降温操作；若否，则执行降湿加温操作。

其中，所述执行加湿降温操作，包括：

计算所述饱和水汽压差值与所述适宜范围最大值的第一差值；

确定与所述第一差值对应的第一操作等级；

生成与所述第一操作等级对应的操作指令，并发送至微喷雾系统。

其中，所述执行降湿加温操作，包括：

计算所述饱和水汽压差值与所述适宜范围最小值的第二差值；

确定与所述第二差值对应的第二操作等级；

生成与所述第二操作等级对应的操作指令，并发送至通风系统。

其中，将与第二操作等级对应的操作指令发送至通风系统之后，还包括：

若在第一预定时间间隔后，检测到当前温室环境中的饱和水汽压差值低于所述预设的适宜范围，则向加温系统发出加温指令。

一种温室环境调控装置，包括：

获取模块，用于获取温室环境中的空气温度信息和相对湿度信息；

计算模块，用于利用所述空气温度信息和所述相对湿度信息计算当前温室环境中的饱和水汽压差值；

判断模块，用于判断所述饱和水汽压差值是否处于预设的适宜范围内；若是，则判定当前的温室环境为适宜环境；若否，则触发调控模块；

所述调控模块，用于在所述判断模块判定所述饱和水气压不处于预设的适宜范围时，根据所述饱和水汽压差值和所述预设的适宜范围，执行对应的调控操作。

其中，所述调控模块包括：

判断单元，用于判断所述饱和水汽压差值是否高于所述预设的适宜范围；

若是，则触发第一执行单元；若否，则触发第二执行单元；

所述第一执行单元，用于执行加湿降温操作；

所述第二执行单元，用于执行降湿加温操作。

其中，所述第一执行单元包括：

第一计算子单元，用于计算所述饱和水汽压差值与所述适宜范围最大值的第一差值；

第一确定子单元，用于确定与所述第一差值对应的第一操作等级；

第一发送子单元，用于生成与所述第一操作等级对应的操作指令，并发送至微喷雾系统。

其中，所述第二执行单元包括：

第二计算子单元，用于计算所述饱和水汽压差值与所述适宜范围最小值的第二差值；

第二确定子单元，用于确定与所述第二差值对应的第二操作等级；

第二发送子单元，用于生成与所述第二操作等级对应的操作指令，并发送至通风系统。

其中，所述第二执行单元还包括：

第三发送子单元，用于在第一预定时间间隔后，检测到当前温室环境中的饱和水汽压差值低于所述预设的适宜范围，则向加温系统发出加温指令。

一种智能温室，包括上述任意一项所述的温室环境调控装置。

通过以上方案可知，本发明实施例提供的一种温室环境调控方法，包括：获取温室环境中的空气温度信息和相对湿度信息；利用所述空气温度信息和所述相对湿度信息计算当前温室环境中的饱和水汽压差值；判断所述饱和水汽压差值是否处于预设的适宜范围内；若是，则判定当前的温室环境为适宜环境；若否，则根据所述饱和水汽压差值和所述预设的适宜范围，执行对应的调控操作；

可见，在本实施例中，通过计算饱和水气压差进行温室调控的方式，能同时兼顾温度和湿度两个环境因子，与已有技术相比更全面，并且从作物蒸腾的机理进行考虑，可为作物生长创造更有利的环境条件，最终达到高产优质的生产目标，也有利于实现温室环境的精确控制和自动化控制；本发明还提供了一种温室环境调控装置及智能温室，同样能实现上述技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的一种温室环境调控方法流程示意图；

图2为本发明实施例公开的温室环境调控流程示意图；

图3为本发明实施例公开的一种温室环境调控装置结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种温室环境调控方法、装置及智能温室，以实现综合调控温室环境中的温度和湿度，为植物的正常生长发育提供适宜环境。

参见图1，本发明实施例提供的一种温室环境调控方法，包括：

S101、获取温室环境中的空气温度信息和相对湿度信息；

S102、利用所述空气温度信息和所述相对湿度信息计算当前温室环境中的饱和水汽压差值；

需要说明的，植物的蒸腾作用是吸收水分和有机物转运的主要动力来源，对植物的生命活动具有重要意义，虽然影响作物蒸腾的因素很多，但水汽从叶面向外扩散的速率，在很大程度上决定于细胞间隙的蒸汽压与外界大气的蒸汽压之差。这个蒸汽压差受温度和湿度共同影响，因此，目前只从温度或湿度单一因子调控环境难以使作物蒸腾保持在适宜水平。

而在本方案中，通过调控温室饱和水气压差，可以更加有效调节作物蒸腾水平。这里的饱和水气压差(VPD，vapor pressure deficit)为饱和水汽压差，指在一定温度下，饱和水汽压与空气中的实际水汽压之间的差值，它表示的是实际空气距离水汽饱和状态的程度，受温度和湿度共同影响。VPD影响着植物气孔的闭合，从而控制着植物蒸腾、光合等生理过程，对森林生态系统蒸散过程以及水分利用效率有着重要影响。因此，在本方案中调控VPD相比于对单一因子的调控，可以更加有效调节作物蒸腾水平，从而有利于作物对水分和养分的吸收，促进作物生长、发育，影响作物光合、干物质分配，最终达到提高产量的目的。

在本实施例中提供一种计算VPD的方法，具体为：

VPD＝0.611×EXP[17.502×Ta/(Ta+240.97)]×(1-RH)；其中，式中EXP为以e为底数的指数函数，Ta为温室空气温度，RH为相对湿度。

S103、判断所述饱和水汽压差值是否处于预设的适宜范围内；

若是，则执行S104；若否，则执行S105；

S104、判定当前的温室环境为适宜环境；

S105、根据所述饱和水汽压差值和所述预设的适宜范围，执行对应的调控操作。

具体的，在本方案中，当检测到当前室内的饱和水汽压差值处于适宜范围，则说明当前温室环境为适宜环境；若检测到当前室内的饱和水汽压差值不处于适宜范围，则说明当前温室环境为不适宜植物生长的环境，则执行对应的调控操作，直至温室内的饱和水汽压差值处于适宜范围为止。

本发明实施例公开了一种具体的温室环境调控方法，相对于上一实施例，本实施例对技术方案作了进一步的说明和优化。具体的：根据所述饱和水汽压差值和所述预设的适宜范围，执行对应的调控操作，包括：

判断所述饱和水汽压差值是否高于所述预设的适宜范围；

若是，则执行加湿降温操作；若否，则执行降湿加温操作。

需要说明的是，作物生长适宜的VPD应保持在一个适宜范围内，若VPD超过这个适宜范围，则判定当前的温室为高温低湿环境条件，这种情况下，温室内的作物根系吸水不能满足蒸腾需要，作物通过降低蒸腾维持生存，例如减小叶面积或关闭气孔等方式，但是无论采用何种方式都会使植株生长缓慢，还会造成花粉活力下降，增加落花；因此，在本实施例中，如果检测到VPD超出这个适宜范围，则对温室执行加湿降温操作，以提高温室的湿度，降低温室的温度，使温室的VPD值降至适宜范围；当检测到VPD降至适宜范围之后，则停止执行加湿降温操作；

若VPD低于适宜范围，则判定当前的温室为高湿环境，这种情况下，湿度过高作物易出现徒长，也会影响授粉受精，从而影响坐果，还会导致番茄、黄瓜叶片缺钙、缺镁，叶片失绿，光合下降。因此，在本实施例中，如果检测到VPD低于这个适宜范围，则对温室执行降温加湿操作，以降低温室的湿度，使温室的VPD值升至适宜范围；当检测到VPD升至适宜范围之后，则停止执行降湿加温操作。

参见图2，在本方案中，将VPD的适宜范围设定为0.3～1kPa；若高于1kPa，则执行加湿降温操作；若低于0.3kPa，则执行降湿加温操作，直至适宜范围调控至适宜范围。

本发明实施例公开了一种具体的温室环境调控方法，相对于上一实施例，本实施例对技术方案作了进一步的说明和优化。具体的：

所述执行加湿降温操作，包括：

计算所述饱和水汽压差值与所述适宜范围最大值的第一差值；确定与所述第一差值对应的第一操作等级；生成与所述第一操作等级对应的操作指令，并发送至微喷雾系统。

具体的，在本实施例中，当VPD过高时，可通过微喷雾系统加湿，达到增湿、降温效果，从而降低VPD；可以理解的是，由于VPD高出适宜范围的程度通常不同，因此可以设定超出适宜范围的多个等级范围，根据当前VPD与正常范围的差值确定当前温室处于的等级范围，根据等级范围对应的加湿降温程度生成对应的操作指令，这里的操作指令与加湿降温程度相对应，即差值越大，越需要加湿降温，操作指令控制喷雾系统生成的喷雾量越大。

同样的，本方案中的所述执行降湿加温操作，包括：

计算所述饱和水汽压差值与所述适宜范围最小值的第二差值；确定与所述第二差值对应的第二操作等级；生成与所述第二操作等级对应的操作指令，并发送至通风系统。

相应的，在本实施例中，当VPD过低时，需对温室进行降湿，一般为通风。同样的，由于VPD低于适宜范围的程度通常不同，因此可以设定低于适宜范围的多个等级范围，根据当前VPD与正常范围的差值确定当前温室处于的等级范围，根据等级范围对应的降湿加温程度生成对应的操作指令，这里的操作指令与加湿降温程度相对应，即差值越大，越需要降湿，操作指令控制通风系统的通风程度越强。

需要说明的是，由于温室温度一般高于外界环境温度，因此在本方案中的通风系统起到的主要作用为降湿，但是为了防止仅仅通过通风不能有效的对温室降湿，因此在本方案中，将与第二操作等级对应的操作指令发送至通风系统之后，还包括：

若在第一预定时间间隔后，检测到当前温室环境中的饱和水汽压差值低于所述预设的适宜范围，则向加温系统发出加温指令。

可见，若间隔第一预定时间后，仅仅通风不能讲VPD提高的适宜范围，则可以通过加温系统执行加温操作，以提高VPD。

需要说明的是，在本方案中不仅可以设定实时计算温室的VPD值，也可以设定以预定时间间隔计算温室的VPD值，并且可以根据需要记录每天计算的VPD及其不在适宜范围内所执行的操作，以供工作人员进行分析；并且可以设定保存的VPD数据的有效时间，若VPD数据超出保存的有效时间，则直接删除。

具体的，本方案为了防止由于微喷雾系统、通风系统或者加热系统出现故障，导致不能及时调整室内的温度和湿度，可以设定一个时间阈值，当检测当前温室的VPD值不在适宜范围内时开始计时，若检测到大于时间阈值后，温室的VPD值依然不能调控至适宜范围，则判定微喷雾系统、通风系统或者加热系统中可能出现故障，则分析出现故障的系统，并及时生成提示信息，并发送至工作人员。

可见，本方案将温度和湿度结合起来，可以解决温室环境控制中温度与湿度相互影响的矛盾，比单一环境控制更加全面；相比于传统的模糊控制，更有利实现温室环境的精确控制，并且VPD是大气物理动力学中的含义，通过VPD调控环境是从作物蒸腾的机理进行考虑，比传统的经验式调控更加科学。

下面对本发明实施例提供的温室环境调控装置进行介绍，下文描述的温室环境调控装置与上文描述的温室环境调控方法可以相互参照。

参见图3，本发明实施例提供的一种温室环境调控装置，包括：

获取模块100，用于获取温室环境中的空气温度信息和相对湿度信息；

计算模块200，用于利用所述空气温度信息和所述相对湿度信息计算当前温室环境中的饱和水汽压差值；

判断模块300，用于判断所述饱和水汽压差值是否处于预设的适宜范围内；若是，则判定当前的温室环境为适宜环境；若否，则触发调控模块400；

所述调控模块400，用于在所述判断模块判定所述饱和水气压不处于预设的适宜范围时，根据所述饱和水汽压差值和所述预设的适宜范围，执行对应的调控操作。

基于上述技术方案，所述调控模块包括：

判断单元，用于判断所述饱和水汽压差值是否高于所述预设的适宜范围；

若是，则触发第一执行单元；若否，则触发第二执行单元；

所述第一执行单元，用于执行加湿降温操作；

所述第二执行单元，用于执行降湿加温操作。

基于上述技术方案，所述第一执行单元包括：

第一计算子单元，用于计算所述饱和水汽压差值与所述适宜范围最大值的第一差值；

第一确定子单元，用于确定与所述第一差值对应的第一操作等级；

第一发送子单元，用于生成与所述第一操作等级对应的操作指令，并发送至微喷雾系统。

基于上述技术方案，所述第二执行单元包括：

第二计算子单元，用于计算所述饱和水汽压差值与所述适宜范围最小值的第二差值；

第二确定子单元，用于确定与所述第二差值对应的第二操作等级；

第二发送子单元，用于生成与所述第二操作等级对应的操作指令，并发送至通风系统。

基于上述技术方案，所述第二执行单元还包括：

第三发送子单元，用于在第一预定时间间隔后，检测到当前温室环境中的饱和水汽压差值低于所述预设的适宜范围，则向加温系统发出加温指令。

本发明实施例提供一种智能温室，包括上述任意一项所述的温室环境调控装置。

需要说明的是，在本方案中也可以通过终端获取当前温室环境中的饱和水汽压差值，使工作人员可以实时了解温室环境，进行监控；这里的终端可以为手机电脑等。

本发明实施例提供的一种温室环境调控方法，包括：获取温室环境中的空气温度信息和相对湿度信息；利用所述空气温度信息和所述相对湿度信息计算当前温室环境中的饱和水汽压差值；判断所述饱和水汽压差值是否处于预设的适宜范围内；若是，则判定当前的温室环境为适宜环境；若否，则根据所述饱和水汽压差值和所述预设的适宜范围，执行对应的调控操作；

可见，在本实施例中，通过计算饱和水气压差进行温室调控的方式，能同时兼顾温度和湿度两个环境因子，与已有技术相比更全面，并且从作物蒸腾的机理进行考虑，可为作物生长创造更有利的环境条件，最终达到高产优质的生产目标，也有利于实现温室环境的精确控制和自动化控制；本发明还提供了一种温室环境调控装置及智能温室，同样能实现上述技术效果。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。