一种食用菌大棚温湿度的控制方法与流程

本发明属于农作物生长环境调节领域，具体涉及一种食用菌大棚温湿度的控制方法。

背景技术：

食用菌大棚栽培是我国传统的种植项目，现在国内、国外的市场需求量很大，已成为我国农业出口创汇的主要项目。现在对大棚环境空间进行处理的方法主要为夏季用水帘进行降温。但在环境温度较高时，此种方法达不到食用菌生长需求的环境温度范围，因此在炎热的夏季，许多食用菌种植户选择停止种植从而出现市场上食用菌供货短缺的现象。而冬季采用煤炉进行采暖方式，这是和国家大的环保政策相背离，同时燃煤炉直燃加热易产生有害金属及二氧化硫，对食用菌会品质产生较严重的影响。如果用电加热进行升温，机组的运行费用会很高，而且用电负荷也很大。湿球温度控制则是根据师傅的经验，根据室内的湿球温度，人工进行加湿处理。

申请号为201110403976.x的发明申请，公开了一种温湿度控制系统，包括：第一控制总线，区域控制器，经由第一控制总线分别控制干式末端控制子系统、回风控制子系统以及新风控制子系统；第二控制总线；以及远程监控器，经由第二控制总线分别监控干式末端控制系统、回风控制系统、新风控制系统以及区域控制器的运行状态，其中，干式末端控制系统包括至少一个干式末端控制子系统，回风控制系统包括至少一个回风控制子系统。通过本案采用的两条控制总线的通信方式，通过一个区域控制器对一个区域内的子系统控制，通过一个远程监控器对区域控制器以及该区域内的控制系统统一监控。

申请号为201710108483.0的发明申请，公开了一种室内温湿度控制系统，设置温湿度检测模块、雨水检测模块、控制器模块、无线传输模块、内置无线传输子模块的空调控制器、空调、联动器以及门窗，空调在制冷或制热过程中，定时开关或在达到设定温度时开关空调，以保持室内温湿度，与此同时，温湿度检测模块实时检测室内外温度，雨水检测模块检测室外雨水量，控制器模块根据室内外温湿度、室外雨水量的信号，通过无线传输模块发送信息到内置无线传输子模块的空调控制器，进一步调整空调的开关、制冷制热，并在调整室内温湿度的过程中，通过控制联动器打开或关闭门窗，适当改善室内外空气流通，进一步改善室内温湿度，增加用户舒适度。

申请号为：201610454620.1的发明申请，公开了一种蔬菜大棚温湿度控制系统，由小型电话程控交换机、多个数据采集器、多个电器控制器和一个主控器构成。每个数据采集器包含一个或数个温湿度传感器，数据采集器将采集的温湿度信号通过电力线半波通信传送给主控器处理，主人可通过电话网控制系统运行。

申请号为：201510168531.6的发明申请，公开了一种温室大棚中温湿度控制系统，针对我国东北冬天寒冷天气中温室大棚室内温湿度难以良好地采集与控制，同时为了减轻农民朋友的经济负担和劳动量，克服使用传统供热方式对环境产生污染等的不足，高效、智能地调控温室大棚内部的温湿度的温室大棚中温湿度控制系统。分为保温部分、加热部分和室内温湿度控制部分；室内温湿度控制部分，由xs128最小系统、键盘模块、12864屏幕显示模块、zigbee模块、温度传感器模块、温湿度传感器模块、pwm输出模块构成。

技术实现要素：

为解决以上问题，本发明提供了一种食用菌大棚温湿度的控制方法，其技术方案具体如下：

一种食用菌大棚温湿度的控制方法，其特征在于：通过数据检测端配合数据处理端完成一级调控系统及二级调控系统的梯度控制、实现大棚内温湿度调控，

在所述数据检测端设有：设于大棚内的湿度传感器、设于大棚内的第一温度传感器、设于大棚外的第二温度传感器；

在所述数据处理端设有：温度计算模型及湿度计算模型，所述温度计算模型包括有由第一温度计算模块、第二温度计算模块、第三温度计算模块、第四温度计算模块及第五温度计算模块构成的五种连续温度设定域，所述的五种连续温度设定域对应五种温度调控模式；

在所述一级调控系统设有：由第一换热器、加湿器、第二换热器、气液分离器及压缩机构成的主调控系统以及由紊流热回收器构成的辅调控系统；

在所述二级调控系统设有：由水表冷器构成的换热系统；

所述控制方法包括如下步骤：

s1：将适于大棚内的湿度阈值录入湿度计算模型，

将适于大棚内的温度范围值录入温度计算模型的第三温度计算模块，

将外界温度按需划分五段设定，分别录入温度计算模型的第一温度计算模块、第二温度计算模块、第三温度计算模块、第四温度计算模块及第五温度计算模块；

s2：湿度传感器实时检测当前棚内湿度，并将检测值实时传输至数据处理端；

第一温度传感器实时检测当前棚内温度，并将检测值实时传输至数据处理端；

第二温度传感器实时检测当前外界环境温度，并将检测值实时传输至数据处理端；

s3：数据处理端根据接收的实时湿度检测值，调用相应湿度计算模型完成当前湿度比较；

当湿度检测值小于湿度阈值时，启动加湿器；当湿度检测值大于等于湿度阈值时，不启动加湿器；

s4：数据处理端根据接收的实时外界环境温度检测值，调用相应温度计算模型完成当前温度比较；并根据比较后的结果下发启动相应温度调控模式的指令；

s5：数据处理端实时接收当前大棚内温度值，并根据当前大棚内温度值及温度值持续时间，下发相应温度调控的启动或停止指令。

根据本发明的一种食用菌大棚温湿度的控制方法，其特征在于：

步骤s4中，根据比较后的结果下发启动相应温度调控模式的指令，具体包括如下：

s41：当外界温度检测值小于5℃时，启动一级调控系统及二级调控系统，对大棚内环境施行初级制热结合制热调控；

s42：当外界温度检测值落在[5，15]℃区间时，启动一级调控系统对大棚内环境施行制热调控；

s43：当外界温度检测值落在[16，22]℃区间时，启动一级调控系统中的辅调控系统，对大棚内环境施行循环通风；

s44：当外界温度检测值落在[23，27]℃区间时，启动二级调控系统，对大棚内环境施行初级降温调控；

s45：当外界温度检测值大于27℃时，启动一级调控系统及二级调控系统，对大棚内环境施行初级制冷结合制冷调控。

根据本发明的一种食用菌大棚温湿度的控制方法，其特征在于：

步骤s5中，根据当前大棚内温度值及温度值持续时间，下发相应温度调控的启动或停止指令，具体包括如下：

s51：当检测到当前大棚内温度检测值低于适于大棚内的温度范围值的下限值时、或高于适于大棚内的温度范围值的上限值时，根据当前第二温度传感器的检测结果，启动相应温度调控模式；

s52：当检测到当前大棚内温度检测值落在适于大棚内的温度范围值区间内时，计算进入的时间，在累积时间达到设定时间时，停止启动的相应温度调控系统。

根据本发明的一种食用菌大棚温湿度的控制方法，其特征在于：

步骤s1中，所述的适于大棚内的湿度阈值及适于大棚内的温度范围值，根据食用菌生长周期中的不同生长阶段设定。

根据本发明的一种食用菌大棚温湿度的控制方法，其特征在于：

所述的第二换热器为水侧换热器，

所述的水侧换热器与水表冷器共用一个供水系统，

所述供水系统的水源由水泵抽取的地下水提供；

由水泵抽取的地下水经由三通阀分别输送至水侧换热器与水表冷器的进水口；

由水侧换热器及水表冷器换热后的水经由各自出水口排入地下。

根据本发明的一种食用菌大棚温湿度的控制方法，其特征在于：

由紊流热回收器构成的辅调控系统设于大棚进风管路及出风管路中，形成以下循环通风结构：

所述紊流热回收器设有第一进风口、第二进风口、第一出风口及第二出风口；

在大棚进风管路的前端设有内循环用风机；

大棚出风管路经由风阀后并分两路，一路通向紊流热回收器的第二进风口，另一路通向内循环用风机的进风口；

紊流热回收器的第一进风口管路连接新风管路；

紊流热回收器的第一出风口管路排至大气；

紊流热回收器的第二出风口管路连接至内循环用风机的进风口。

根据本发明的一种食用菌大棚温湿度的控制方法，其特征在于：

所述第一换热器为翅片式换热器，

在所述翅片式换热器下端设有集水盘，

在所述加湿器侧端设有储水箱，

所述集水盘用于收集经由翅片式换热器换热后的冷凝水，并将冷凝水输送至储水箱，供加湿器用。

根据本发明的一种食用菌大棚温湿度的控制方法，其特征在于：

适于大棚内的温度范围值，根据与食用菌适宜的环境构成的2次方函数确定。

根据本发明的一种食用菌大棚温湿度的控制方法，其特征在于：

适于大棚内的湿度阈值，根据与食用菌适宜的环境构成的3次方函数确定。

本发明的一种食用菌大棚温湿度的控制方法，

在具体执行机构中，通过热泵机组配合加湿器构成一级主调控系统，通过紊流热回收器构成一级主调控系统的辅调控系统，所述热泵机组与加湿器根据外界环境及大棚内环境需求可生成本案中的五级梯度调控，十种可选的调控模式。

采用紊流热回收器，将通过从大棚内排出的空气与新风进行紊流换热，对新风进行预冷或预热，进行热量转移回收，从而可有效避免冷热负荷的损失，达到高效节能的目的，经过紊流换热后的新风还通过热泵机组进行热交换，可防止通新风时，新风直接引入棚内，引起的棚内温度不均匀现象，保证棚内温度均匀恒定。

并在一级调控系统的基础上引入水表冷器构成二级调控系统；采用水表冷器，将地下水中的冷量充分回收到需新风中，降低新风的进风温度，达到有效预冷制冷的负荷；采用地下水作为转换热源，和空气源相比，在制冷时，地下水比空气温度低，可使制冷能效更高；相反，在制热时，地下水温比环境温度高，制热的热量也更大，节能效果更好，同时还不会出现空气源翅片结霜导致的工作机组性能下降的现象，有效避免除霜导致的大棚内温度下降现象；同时，通过此二级调控系统，可独自完成过渡季节对大棚内温度的调控，从而无需开启热泵机组，实现产品的高效节能化运行。

在具体控制模式中，根据外界温度将调控划分成五级连续式调控；根据食用菌本身生长阶段对温湿度的要求设定相应的目标值，实现横向与纵向的温湿度不同调节，最大化实现食用菌生长所需的适宜环境。

此外，在设置具体调控系统时，本着节约资源的设置理念，将热泵机组工作用产水收集，供加湿用。

综上所述，本发明的一种食用菌大棚温湿度的控制方法，通过设置的不同控制模式适配不同生长时期所需的环境，并在设置相应调控机构时，实现高效节能以及资源的最大化利用。

附图说明

图1为本发明的控制步序流程图；

图2为本发明中不同温度调控模式的步序示意图；

图3为本发明中根据大棚内温度传感器作出的相应调控的步序示意图。

具体实施方式

下面，根据说明书附图和具体实施方式对本发明的一种食用菌大棚温湿度的控制方法作进一步具体说明。

如图1所示的一种食用菌大棚温湿度的控制方法，其特征在于：通过数据检测端配合数据处理端完成一级调控系统及二级调控系统的梯度控制、实现大棚内温湿度调控，

在所述数据检测端设有：设于大棚内的湿度传感器、设于大棚内的第一温度传感器、设于大棚外的第二温度传感器；

在所述数据处理端设有：温度计算模型及湿度计算模型，所述温度计算模型包括有由第一温度计算模块、第二温度计算模块、第三温度计算模块、第四温度计算模块及第五温度计算模块构成的五种连续温度设定域，所述的五种连续温度设定域对应五种温度调控模式；

在所述一级调控系统设有：由第一换热器、加湿器、第二换热器、气液分离器及压缩机构成的主调控系统以及由紊流热回收器构成的辅调控系统；

在所述二级调控系统设有：由水表冷器构成的换热系统；

所述控制方法包括如下步骤：

s1：将适于大棚内的湿度阈值录入湿度计算模型，

将适于大棚内的温度范围值录入温度计算模型的第三温度计算模块，

将外界温度按需划分五段设定，分别录入温度计算模型的第一温度计算模块、第二温度计算模块、第三温度计算模块、第四温度计算模块及第五温度计算模块；

s2：湿度传感器实时检测当前棚内湿度，并将检测值实时传输至数据处理端；

第一温度传感器实时检测当前棚内温度，并将检测值实时传输至数据处理端；

第二温度传感器实时检测当前外界环境温度，并将检测值实时传输至数据处理端；

s3：数据处理端根据接收的实时湿度检测值，调用相应湿度计算模型完成当前湿度比较；

当湿度检测值小于湿度阈值时，启动加湿器；当湿度检测值大于等于湿度阈值时，不启动加湿器；

s4：数据处理端根据接收的实时外界环境温度检测值，调用相应温度计算模型完成当前温度比较；并根据比较后的结果下发启动相应温度调控模式的指令；

s5：数据处理端实时接收当前大棚内温度值，并根据当前大棚内温度值及温度值持续时间，下发相应温度调控的启动或停止指令。

其中，

步骤s4中，根据比较后的结果下发启动相应温度调控模式的指令，具体包括如下(如图2所示)：

s41：当外界温度检测值小于5℃时，启动一级调控系统及二级调控系统，对大棚内环境施行初级制热结合制热调控；

s42：当外界温度检测值落在[5，15]℃区间时，启动一级调控系统对大棚内环境施行制热调控；

s43：当外界温度检测值落在[16，22]℃区间时，启动一级调控系统中的辅调控系统，对大棚内环境施行循环通风；

s44：当外界温度检测值落在[23，27]℃区间时，启动二级调控系统，对大棚内环境施行初级降温调控；

s45：当外界温度检测值大于27℃时，启动一级调控系统及二级调控系统，对大棚内环境施行初级制冷结合制冷调控。

其中，

步骤s5中，根据当前大棚内温度值及温度值持续时间，下发相应温度调控的启动或停止指令，具体包括如下(如图3所示)：

s51：当检测到当前大棚内温度检测值低于适于大棚内的温度范围值的下限值时、或高于适于大棚内的温度范围值的上限值时，根据当前第二温度传感器的检测结果，启动相应温度调控模式；

s52：当检测到当前大棚内温度检测值落在适于大棚内的温度范围值区间内时，计算进入的时间，在累积时间达到设定时间时，停止启动的相应温度调控系统。

其中，

步骤s1中，所述的适于大棚内的湿度阈值及适于大棚内的温度范围值，根据食用菌生长周期中的不同生长阶段设定。

其中，

所述的第二换热器为水侧换热器，

所述的水侧换热器与水表冷器共用一个供水系统，

所述供水系统的水源由水泵抽取的地下水提供；

由水泵抽取的地下水经由三通阀分别输送至水侧换热器与水表冷器的进水口；

由水侧换热器及水表冷器换热后的水经由各自出水口排入地下。

其中，

由紊流热回收器构成的辅调控系统设于大棚进风管路及出风管路中，形成以下循环通风结构：

所述紊流热回收器设有第一进风口、第二进风口、第一出风口及第二出风口；

在大棚进风管路的前端设有内循环用风机；

大棚出风管路经由风阀后并分两路，一路通向紊流热回收器的第二进风口，另一路通向内循环用风机的进风口；

紊流热回收器的第一进风口管路连接新风管路；

紊流热回收器的第一出风口管路排至大气；

紊流热回收器的第二出风口管路连接至内循环用风机的进风口。

其中，

所述第一换热器为翅片式换热器，

在所述翅片式换热器下端设有集水盘，

在所述加湿器侧端设有储水箱，

所述集水盘用于收集经由翅片式换热器换热后的冷凝水，并将冷凝水输送至储水箱，供加湿器用。

其中，

适于大棚内的温度范围值，根据与食用菌适宜的环境构成的2次方函数确定。

其中，

适于大棚内的湿度阈值，根据与食用菌适宜的环境构成的3次方函数确定。

部分工作原理介绍：

在需要预冷时，开启水泵，并调节设置于通向水表换热器与水侧换热器进水管路上的三通阀，只使用地下水通过水表冷器对大棚内进行降温，在需要强制冷时，再调节三通阀，使得地下水可同时进入水表冷器与水侧换热器的进水管口，同时开启压缩机等热泵机组，首先由压缩机吸入低温低压的气态制冷剂，通过压缩做功后变为高温高压的气态，并通过四通阀流入到水侧换热器，进行冷凝放热降温变为液态，散发的热量转移到水中被排出，液态制冷剂通过电子膨胀阀进行节流降压后流入到翅片式换热器，通过翅片式换热器吸收空气中的热量变为气态制冷剂，再通过四通阀流入到气液分离器，从而回到压缩机，如此形成一个制冷的闭式热力循环。

在仅仅需要调节通风时，关闭压缩机等所在的热泵机组，只通过内循环用风机实现大棚内外的循环通风；

在需制热时，调节三通阀，使得地下水全部进入水侧换热器的进水口，此时的压缩机吸入低温低压的气态制冷剂，通过压缩做功后变为高温高压的气态，通过四通阀流入翅片式换热器，通过翅片式换热器将制冷剂中的热量释放到空气中，此时内循环用风机吸入的大棚内的空气进行制热升温，达到制热目的。释放热量后的制冷剂变成液态，通过点子膨胀阀进行节流降压后流入水侧换热器，通过吸收水侧换热器中的热量，变为气态制冷剂流入到气液分离器中，从而回到压缩机内，形成一个制热的闭式热力循环。

本发明的一种食用菌大棚温湿度的控制方法，

在具体执行机构中，通过热泵机组配合加湿器构成一级主调控系统，通过紊流热回收器构成一级主调控系统的辅调控系统，所述热泵机组与加湿器根据外界环境及大棚内环境需求可生成本案中的五级梯度调控，十种可选的调控模式。

采用紊流热回收器，将通过从大棚内排出的空气与新风进行紊流换热，对新风进行预冷或预热，进行热量转移回收，从而可有效避免冷热负荷的损失，达到高效节能的目的，经过紊流换热后的新风还通过热泵机组进行热交换，可防止通新风时，新风直接引入棚内，引起的棚内温度不均匀现象，保证棚内温度均匀恒定。

并在一级调控系统的基础上引入水表冷器构成二级调控系统；采用水表冷器，将地下水中的冷量充分回收到需新风中，降低新风的进风温度，达到有效预冷制冷的负荷；采用地下水作为转换热源，和空气源相比，在制冷时，地下水比空气温度低，可使制冷能效更高；相反，在制热时，地下水温比环境温度高，制热的热量也更大，节能效果更好，同时还不会出现空气源翅片结霜导致的工作机组性能下降的现象，有效避免除霜导致的大棚内温度下降现象；同时，通过此二级调控系统，可独自完成过渡季节对大棚内温度的调控，从而无需开启热泵机组，实现产品的高效节能化运行。

在具体控制模式中，根据外界温度将调控划分成五级连续式调控；根据食用菌本身生长阶段对温湿度的要求设定相应的目标值，实现横向与纵向的温湿度不同调节，最大化实现食用菌生长所需的适宜环境。

此外，在设置具体调控系统时，本着节约资源的设置理念，将热泵机组工作用产水收集，供加湿用。

综上所述，本发明的一种食用菌大棚温湿度的控制方法，通过设置的不同控制模式适配不同生长时期所需的环境，并在设置相应调控机构时，实现高效节能以及资源的最大化利用。