一种节能减排型间作植物工厂环境智能控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种节能减排型间作植物工厂环境智能控制装置，信息获取精确度高、调控个性化程度高、能耗低、碳排放低、实时性高。本发明专利技术的节能减排型植物工厂环境智能控制装置，涵盖了水肥智能控制、光照智能控制、温度智能控制和气肥智能控制四个方面；能够对植物工厂的生长环境参数进行实时监测与调控，以达到作物的最佳生长环境，提高作物产量和品质，缩短作物种植的周期；采用光伏发电进行供能，可有效降低能耗；采用作物间作种植模式，可提高产量和有效减少碳排放。和有效减少碳排放。和有效减少碳排放。

【技术实现步骤摘要】
一种节能减排型间作植物工厂环境智能控制装置


[0001]本专利技术属于植物工厂
，特别是一种节能减排型间作植物工厂环境智能控制装置。

技术介绍

[0002]在全球气候治理的大背景下，实现碳中和是全球各国应对气候变化的必然阶段。我国向世界许下的庄严的碳中和承诺将为我国经济社会发展带来巨大的机遇与挑战。我国碳排放的基本特征为碳排放总量大和碳排放强度高。当前，我国仍处于工业化和城市化后期，并将在今后的一段时间内继续保持现状。经济发展与碳排放尚未实现脱钩，我国碳排放总量和碳强度“双高”的现状仍将持续较长时间。
[0003]生产实践证明，间作种植模式为资源需求特性不同的作物提供了生态位，高效利用了空间，促成了种间互补，并对相关资源达成高效利用，可提高产量和有效减少碳排放。
[0004]植物工厂作为一种高投入、高技术、精装备的生产体系，集生物技术、工程技术和系统管理于一体，使农业生产从自然生态束缚中脱离出来。但是，一方面，现有大部分植物工厂结构复杂，维护困难，能源消耗大，环境参数调控不及时，均会造成原料、能源和人力资源的浪费；另一方面，现有植物工厂大多仅生产一种作物，产业结构单一，易造成货物积压，给予物流和市场较大压力，同样会浪费大量资源。这两个问题均会极大地限制植物工厂的推广。
[0005]此外，现有的植物工厂环境控制装置普遍存在环境参数检测不完善，环境调控不均匀的情况，这是因为现有的植物工厂环境控制装置用于采集各环境参数的传感器设置布局不合理，用于调控环境参数的送风、水肥、光照方法大多还是整体调控，即设置大功率部件或铺设统一管道对各培养盘进行整体调控。但是，这种方法一方面无法个性化调控室内某区域的特殊环境需求，另一方面也造成了不必要的能源消耗和资源消耗。尤其对于实施间作种植模式的植物工厂来说，这种方法无法满足不同作物的温度喜好，会降低间作的效果，不利于植物工厂的运营。
[0006]因此，对于间作植物工厂的环境调控来说，急需一种可以精确化、个性化调节室内各区域温度、土壤湿度、土壤营养度、土壤pH值和光照强度的植物工厂环境智能控制装置，以满足不同作物生长所需的最佳环境，同时可以降低环控装置运行所需能耗，从作物种植与能源消耗两方面响应碳中和倡议，节能减排，促进植物工厂的推广应用。

技术实现思路

[0007]为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的是提供一种能耗低，能够对种植植物的各环境参数进行实时监控，精确化控制间作植物工厂各培养盘环境参数的一种节能减排型间作植物工厂环境智能控制装置。
[0008]实现本专利技术目的的技术解决方案为：
[0009]一种节能减排型间作植物工厂环境智能控制装置，包括用于光能发电的太阳能电
池板、电池箱、培养盘支架、培养盘、用于检测植物工厂中培养盘土壤湿度的湿度传感器、用于检测植物工厂中培养盘土壤营养度的电化学传感器、用于检测植物工厂中培养盘土壤酸碱度的pH传感器、水肥混合器、蠕动泵、水肥输送管道、水肥电磁阀、水肥滴灌喷头、余料存储器、用于检测植物工厂中光照强度的光照传感器、灯棒、用于检测植物工厂中温度的温度传感器、用于检测植物工厂中温室气体浓度的气体传感器、空调、通风管道、气肥储藏罐、气肥输送管道、气肥电磁阀、流量计、通风电磁阀、通风口、数据综合处理模块。
[0010]所述植物工厂内部分为两大区域：种植区域和工作区域；种植区域主要用于栽培作物，安装调控作物生长环境相关参数的执行部件；工作区域主要用于安装维持植物工厂正常运行的部件以及各类调控部件。
[0011]所述太阳能电池板安装在植物工厂的外部顶层，太阳能电池板的数量由植物工厂的面积决定；所述电池箱安装在植物工厂内部的工作区域，太阳能电池板光能发电的电力储存在电池箱中，并可配合外部电源共同为其他部件供能。
[0012]所述培养盘支架布置在植物工厂的内部种植区域，培养盘支架由多层组成，培养盘支架的数量由种植区域的面积和间作植物的种类数量决定；所述培养盘安装在培养盘支架上，培养盘支架两腿间可分开一定角度，确保各培养盘均可获得合适的光照并提高植物工厂空间利用率。
[0013]所述湿度传感器用于检测植物工厂内的培养盘的土壤湿度，每个培养盘上均安装有一个湿度传感器；所述电化学传感器用于检测植物工厂内培养盘的土壤营养度，每个培养盘上均安装有一个电化学传感器；所述pH传感器用于检测植物工厂内培养盘的土壤酸碱度，每个培养盘上均安装有一个pH传感器；所述水肥混合器安装在植物工厂内部的工作区域，水肥混合器按接收到的信号将水和营养液按比例混合，再用蠕动泵将水肥混合液由水肥输送管道送至作物区域的水肥电磁阀，水肥电磁阀控制管道开关，将水肥混合液送至目标培养盘的水肥滴灌喷头进行滴灌，调控所在培养盘的土壤湿度、营养度和pH值；所述余料存储器用于存储多余的水肥混合液，安装在植物工厂外部并与水肥输送管道相连。
[0014]所述光照传感器分别用于检测植物工厂内各培养盘支架区域的光照强度，安装在各培养盘支架顶部，每个培养盘支架上均安装有一个光照传感器；所述灯棒安装在植物工厂的内部种植区域的顶板上，灯棒的数量由植物工厂面积和间作作物种类及数量决定，两者成正比关系。
[0015]所述温度传感器安装在各培养盘支架顶部，用于检测植物工厂种植区域内各培养盘支架周围的环境温度，每个培养盘支架上均安装有一个温度传感器；所述气体传感器安装在种植区域的墙壁上，为均匀检测植物工厂内目标气体浓度，其数量和种植区域面积成正比；所述空调安装在植物工厂内部工作区域的顶板上；所述通风管道安装在植物工厂内部种植区域的顶板上，其进风口与空调出风口相连，其出风口设置在各培养盘支架上方；所述气肥储藏罐安装在植物工厂内部工作区域；所述气肥输送管道的进口与气肥储藏罐出口相连，所述气肥输送管道的出口与通风管道相连，位于通风管道进气口后端；所述气肥电磁阀设置在气肥输送管道的进口后端；所述流量计设置在气肥输送管道中，位于气肥电磁阀后端；所述通风电磁阀安装在通风管道的各出风口处；所述通风口安装在植物工厂的种植区域侧壁上方，其数量由植物工厂种植区域面积决定。
[0016]所述数据综合处理模块安装在植物工厂内部工作区域；所述数据综合处理模块由
A/D转换模块、处理模块、控制模块、通信模块四个部分组成；所述各传感器的输出端分别与A/D转化模块的输入端连接，所述A/D转换模块的输出端与处理模块的输入端连接；所述处理模块与控制模块双向连接；所述通信模块与处理模块双向连接，该通信模块双向连接有远程客户端；所述水肥混合器、蠕动泵、灯棒、空调和各电磁阀与控制模块相连。
[0017]所述培养盘支架上安装有培养盘，作物种植于培养盘上；所述湿度传感器、电化学传感器和pH传感器采集所在培养盘的湿度、营养度和pH值信息，并传递到数据综合处理模块的A/D转换模块，数据综合处理模块的A/D转换模块，A/D转换模块将信息处理后传输到处理模块进行研判，处理模块再将处理好的信息传递给控制模块，控制模块发送控制信号到水肥混合器、蠕动泵和水肥电磁阀并控制其开关及用量，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种节能减排型间作植物工厂环境智能控制装置，其特征在于：包括用于光能发电的太阳能电池板(1)、电池箱(2)、培养盘支架(3)、培养盘(4)、用于检测植物工厂中培养盘土壤湿度的湿度传感器(5)、用于检测植物工厂中培养盘土壤营养度的电化学传感器(6)、用于检测植物工厂中培养盘土壤酸碱度的pH传感器(7)、水肥混合器(8)、蠕动泵(9)、水肥输送管道(10)、水肥电磁阀(11)、水肥滴灌喷头(12)、余料存储器(13)、用于检测植物工厂中光照强度的光照传感器(14)、灯棒(15)、用于检测植物工厂中温度的温度传感器(16)、用于检测植物工厂中温室气体浓度的气体传感器(17)、空调(18)、通风管道(19)、气肥储藏罐(20)、气肥输送管道(21)、气肥电磁阀(22)、流量计(23)、通风电磁阀(24)、通风口(25)、数据综合处理模块(26)。所述植物工厂内部分为两大区域：种植区域和工作区域；种植区域主要用于栽培作物，安装调控作物生长环境相关参数的执行部件；工作区域主要用于安装维持植物工厂正常运行的部件以及各类调控部件。2.根据权利要求1所述一种节能减排型间作植物工厂环境智能控制装置，其特征在于：所述太阳能电池板(1)安装在植物工厂的外部顶层，太阳能电池板(1)的数量由植物工厂的面积决定；所述电池箱(2)安装在植物工厂内部的工作区域，太阳能电池板(1)光能发电的电力储存在电池箱(2)中，并可配合外部电源共同为其他部件供能。3.根据权利要求2所述一种节能减排型间作植物工厂环境智能控制装置，其特征在于：所述培养盘支架(3)布置在植物工厂的内部种植区域，培养盘支架(3)由多层组成，培养盘支架(3)的数量由种植区域的面积和间作植物的种类数量决定；所述培养盘(4)安装在培养盘支架(3)上，培养盘支架(3)两腿间可分开一定角度，确保各培养盘(4)均可获得合适的光照并提高植物工厂空间利用率。4.根据权利要求3所述一种节能减排型间作植物工厂环境智能控制装置，其特征在于：所述湿度传感器(5)用于检测植物工厂内的培养盘的土壤湿度，每个培养盘(4)上均安装有一个湿度传感器(5)；所述电化学传感器(6)用于检测植物工厂内培养盘的土壤营养度，每个培养盘(4)上均安装有一个电化学传感器(6)；所述pH传感器(7)用于检测植物工厂内培养盘的土壤酸碱度，每个培养盘(4)上均安装有一个pH传感器(7)；所述水肥混合器(8)安装在植物工厂内部的工作区域，水肥混合器(8)按接收到的信号将水和营养液按比例混合，再用蠕动泵(9)将水肥混合液由水肥输送管道(10)送至作物区域的水肥电磁阀(11)，水肥电磁阀(11)控制管道开关，将水肥混合液送至目标培养盘的水肥滴灌喷头(12)进行滴灌，调控所在培养盘(4)的土壤湿度、营养度和pH值；所述余料存储器(13)用于存储多余的水肥混合液，安装在植物工厂外部并与水肥输送管道(10)相连。5.根据权利要求4所述一种节能减排型间作植物工厂环境智能控制装置，其特征在于：所述光照传感器(14)分别用于检测植物工厂内各培养盘支架(3)区域的光照强度，安装在各培养盘支架(3)顶部，每个培养盘支架(3)上均安装有一个光照传感器(14)；所述灯棒(15)安装在植物工厂的内部种植区域的顶板上，灯棒(15)的数量由植物工厂面积和间作作物种类及数量决定，两者成正比关系。6.根据权利要求5...

【专利技术属性】
技术研发人员：张善文，樊士玉，吕晓兰，张燕军，戴敏，缪宏，李福东，刘思幸，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：发明
国别省市：