一種植物生長箱控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型屬于植物生長箱控制【技術(shù)領(lǐng)域】，公開了一種植物生長箱控制系統(tǒng)。該植物生長箱控制系統(tǒng)包括栽培室和環(huán)境控制室；所述栽培室設(shè)置有栽培架，所述栽培架的每層底部設(shè)置有水槽，每層水槽內(nèi)定植板；栽培室內(nèi)設(shè)置有箱內(nèi)溫濕度傳感器和二氧化碳濃度傳感器；環(huán)境控制室內(nèi)安裝有恒溫恒濕機和二氧化碳鋼瓶；二氧化碳鋼瓶的供應(yīng)管路上設(shè)置有二氧化碳電磁閥；栽培架的每一層的頂部設(shè)置有LED燈；栽培室的底部放置有營養(yǎng)液水箱和循環(huán)泵；環(huán)境控制室內(nèi)設(shè)置有總控單元，總控單元分別電連接箱內(nèi)溫濕度傳感器和二氧化碳濃度傳感器；總控單元電連接二氧化碳電磁閥的控制端，總控單元用于控制恒溫恒濕機、LED燈和循環(huán)泵的運行狀態(tài)。
【專利說明】一種植物生長箱控制系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于植物生長箱控制【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種植物生長箱控制系統(tǒng)?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]目前，植物工廠作為一種能夠精細(xì)控制植物生長的系統(tǒng)，具有很高的市場價值和應(yīng)用前景。植物生長箱是植物工廠的一種具體形式，在植物生長箱內(nèi)，濕度、溫度等環(huán)境因素均可以根據(jù)植物生長需要進行控制，但是，現(xiàn)有的植物生長箱缺乏綜合的控制方法，而且不能實現(xiàn)溫度/濕度的均勻控制。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型的目的在于提出一種植物生長箱控制系統(tǒng)。本實用新型的植物生長箱控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)溫度、濕度、營養(yǎng)液、二氧化碳濃度和光照的綜合控制。
[0004]為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案予以實現(xiàn)。
[0005]一種植物生長箱控制系統(tǒng)，包括:箱體，所述箱體包括栽培室、以及與栽培室相鄰的環(huán)境控制室；所述栽培室設(shè)置有至少一個栽培架，每個栽培架由低到高呈多層結(jié)構(gòu)，所述栽培架的每一層的底部設(shè)置有用于存儲營養(yǎng)液的水槽，每層水槽內(nèi)設(shè)置有用于培育植物的定植板；
[0006]所述栽培室在靠近環(huán)境控制室的側(cè)壁上設(shè)置有箱內(nèi)溫濕度傳感器和二氧化碳濃度傳感器，所述箱體外部的側(cè)壁上設(shè)置有箱外溫濕度傳感器；所述環(huán)境控制室內(nèi)安裝有用于控制栽培室內(nèi)溫度和濕度的恒溫恒濕機、以及用于向栽培室內(nèi)提供二氧化碳的二氧化碳鋼瓶，所述栽培室在靠近環(huán)境控制室的側(cè)壁頂端設(shè)置有恒溫恒濕機送風(fēng)口，所述恒溫恒濕機通過管路連接恒溫恒濕機送風(fēng)口 ；所述二氧化碳鋼瓶的供應(yīng)管路上設(shè)置有二氧化碳電磁閥；所述栽培架的每一層的頂部設(shè)置有燈板，所述燈板上均勻排列有若干燈條，每個燈條上均勻設(shè)置有多個用于向植物提供光源的LED燈；所述栽培室的底部放置有營養(yǎng)液水箱和循環(huán)泵，所述營養(yǎng)液水箱、循環(huán)泵和所有水槽通過管路形成營養(yǎng)液循環(huán)系統(tǒng)；
[0007]所述環(huán)境控制室內(nèi)設(shè)置有總控單元，所述總控單元的信號輸入端分別電連接箱內(nèi)溫濕度傳感器、二氧化碳濃度傳感器和箱外溫濕度傳感器；所述總控單元電連接二氧化碳電磁閥的控制端，所述總控單元用于控制恒溫恒濕機的運行狀態(tài)，用于控制開啟或關(guān)閉LED燈，用于控制開啟或關(guān)閉循環(huán)泵。
[0008]本技術(shù)方案的特點和進一步改進在于:
[0009]所述環(huán)境控制室內(nèi)固定安裝有金屬箱，所述總控單元固定安裝在所述金屬箱內(nèi)部；所述總控單元的I/o接口還電連接有觸摸屏；
[0010]所述箱體的外部還設(shè)置有外循環(huán)風(fēng)機，所述栽培室在靠近環(huán)境控制室的側(cè)壁頂端設(shè)置有應(yīng)急送風(fēng)口，所述外循環(huán)風(fēng)機通過管路連接所述應(yīng)急送風(fēng)口 ；所述外循環(huán)風(fēng)機包括外循環(huán)風(fēng)機回風(fēng)口，所述外循環(huán)風(fēng)機回風(fēng)口伸入至所述栽培室內(nèi)部；所述栽培室內(nèi)的側(cè)壁上設(shè)置有應(yīng)急按鈕；[0011]所述外循環(huán)風(fēng)機的供電線路上設(shè)置有第二常開型繼電器，所述總控單元電連接第二常開型繼電器的控制端；所述應(yīng)急按鈕的一端接入報警觸發(fā)信號，另一端電連接總控單
J Li ο
[0012]所述恒溫恒濕機包括內(nèi)循環(huán)風(fēng)機、壓縮機、冷凝器、儲液器、膨脹閥、以及蒸發(fā)器，所述壓縮機、冷凝器、儲液器、膨脹閥、以及蒸發(fā)器通過管路依次連接，形成循環(huán)回路；所述儲液器和膨脹閥之間的管路上設(shè)置有系統(tǒng)電磁閥，所述蒸發(fā)器上設(shè)置有分液器，分液后的一個管路上安裝有除濕電磁閥；所述蒸發(fā)器上設(shè)置有內(nèi)循環(huán)風(fēng)機，所述內(nèi)循環(huán)風(fēng)機的出風(fēng)口為恒溫恒濕機送風(fēng)口，所述內(nèi)循環(huán)風(fēng)機的回風(fēng)口伸入至所述栽培室內(nèi)部；所述冷凝器上設(shè)置有冷凝風(fēng)機；
[0013]所述二氧化碳鋼瓶的供應(yīng)管路具有二氧化碳釋放口，所述二氧化碳釋放口與內(nèi)循環(huán)風(fēng)機的距離不超過IOcm ；
[0014]所述總控單元分別電連接除濕電磁閥和系統(tǒng)電磁閥，所述總控單元用于控制壓縮機的運行狀態(tài)、冷凝風(fēng)機的運行狀態(tài)、以及內(nèi)循環(huán)風(fēng)機的運行狀態(tài)。
[0015]所述循環(huán)泵的供電線路上設(shè)置有循環(huán)泵繼電器，所述總控單元電連接所述循環(huán)泵繼電器的控制端。
[0016]所述恒溫恒濕機內(nèi)部設(shè)置有電加熱器，所述栽培室內(nèi)部還設(shè)置有加濕器，所述電加熱器的供電線路上設(shè)置有第一常開型繼電器，所述總控單元電連接所述第一常開型繼電器的控制端；
[0017]所述加濕器的供電線路上設(shè)置有轉(zhuǎn)換型繼電器，所述總控單元電連接所述轉(zhuǎn)換型繼電器的控制端。
[0018]本實用新型的有益效果為:本實用新型的植物生長箱控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)溫度、濕度、營養(yǎng)液、二氧化碳濃度和光照的綜合控制，并能夠根據(jù)植物的種類靈活進行參數(shù)設(shè)置。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本實用新型的植物生長箱的第一結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為本實用新型的植物生長箱的第二結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖3為本實用新型的植物生長箱營養(yǎng)液循環(huán)回路示意圖；
[0022]圖4為本實用新型的植物生長箱的剖視示意圖；
[0023]圖5為本實用新型的恒溫恒濕機工作原理示意圖；
[0024]圖6為本實用新型的二氧化碳供應(yīng)原理示意圖；
[0025]圖7為本實用新型的恒溫恒濕機和二氧化碳供應(yīng)的綜合工作原理示意圖；
[0026]圖8為本實用新型的水分綜合利用系統(tǒng)示意圖；
[0027]圖9為本實用新型的燈板的仰視示意圖；
[0028]圖10為本實用新型的LED燈照明效果第一示意圖；
[0029]圖11，為本實用新型的LED燈照明效果第二示意圖；
[0030]圖12為本實用新型的一種植物生長箱控制系統(tǒng)的電路連接示意圖；
[0031]圖13為本實用新型的一種植物生長箱控制系統(tǒng)的電加熱器控制原理示意圖；
[0032]圖14為本實用新型的一種植物生長箱控制系統(tǒng)的加濕器控制原理示意圖；
[0033]圖15為本實用新型的外循環(huán)風(fēng)機控制原理示意圖。[0034]附圖標(biāo)記:1-箱體，2-加濕器，3-觸摸屏，4-箱外溫濕度傳感器，5-電加熱器，
6-盤管溫度傳感器，7-栽培架，10-水槽，11-照明燈，12-紫外線滅蟲燈，13-箱內(nèi)溫濕度傳感器，14-二氧化碳濃度傳感器，15-恒溫恒濕機送風(fēng)口，16-二氧化碳流量控制閥，17-二氧化碳電磁閥，18-金屬箱，19- 二氧化碳鋼瓶，21-恒溫恒濕機，22-恒溫恒濕機支架，23-定植板，24-營養(yǎng)液水箱，28-燈板，29-燈條，30-LED燈，31-內(nèi)循環(huán)風(fēng)機，32-冷凝風(fēng)機，33-第二常開型繼電器，35-循環(huán)泵，36-恒溫恒濕機水盤，37-中間水箱，38-冷凝器，39-壓縮機，40-蒸發(fā)器,41-除濕電磁閥,42-分液器,43-膨脹閥,44-系統(tǒng)電磁閥,45-儲液器,46- 二氧化碳釋放口。
【具體實施方式】
[0035]下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明:
[0036]參照圖1，為本實用新型的植物生長箱的第一結(jié)構(gòu)示意圖；參照圖2，為本實用新型的植物生長箱的第二結(jié)構(gòu)示意圖。該植物生長箱包括呈長方體形狀的箱體1，箱體I包括栽培室和環(huán)境控制室，栽培室和環(huán)境控制室相鄰，并均為長方體形狀。在栽培室縱向中心線的兩側(cè)各設(shè)置有一個栽培架7，兩個栽培架7之間為供人行走的走廊，走廊的寬度設(shè)置在60cm至80cm。為了便于人行走，栽培室的內(nèi)部高度設(shè)為2m至2.3m。每個栽培架7由低到高呈多層結(jié)構(gòu)，栽培架7的每一層的底部設(shè)置有用于存儲營養(yǎng)液的水槽10，每層水槽10內(nèi)設(shè)置有用于培育植物的定植板23。定植板23也可以替換為定植杯或定植海綿，采用定植海綿可以提高植物的移栽成功率，因為在進行植物移栽時，只需要將對應(yīng)的定植海綿剪下即可。水槽10內(nèi)的營養(yǎng)液的高度可以根據(jù)植物的生長需要或植物的種類進行設(shè)置，例如，在可以在水槽的側(cè)面設(shè)置多個高度不同的限流孔，通過將對應(yīng)大小的軟塞塞進限流孔，即可限制水槽10內(nèi)的營養(yǎng)液高度，這樣，在植物生長的不同階段，就可以將水槽10內(nèi)的營養(yǎng)液限制在合理的高度。
[0037]本實用新型實施例中，栽培室內(nèi)部還設(shè)置有加濕器2，其中加濕器2位于栽培室頂部，而加濕器用于提高栽培室內(nèi)部的環(huán)境濕度。本實用新型實施例中，每個栽培架7的頂端均設(shè)置有兩個照明燈，箱體I外設(shè)置有控制照明燈的手動開關(guān)。每個栽培架7的頂端還設(shè)置紫外線滅蟲燈12，用于殺滅害蟲。在箱體I外設(shè)置有控制紫外線滅蟲燈12的手動開關(guān)。
[0038]箱體I的外部還設(shè)置有一個外循環(huán)風(fēng)機，栽培室在靠近環(huán)境控制室的側(cè)壁頂端設(shè)置有應(yīng)急送風(fēng)口，外循環(huán)風(fēng)機通過管路連接應(yīng)急送風(fēng)口 ；外循環(huán)風(fēng)機包括外循環(huán)風(fēng)機回風(fēng)口，外循環(huán)風(fēng)機回風(fēng)口伸入至栽培室內(nèi)部；栽培室內(nèi)的側(cè)壁上設(shè)置有應(yīng)急按鈕。外循環(huán)風(fēng)機主要用于在緊急狀態(tài)下進行栽培室通風(fēng)。
[0039]參照圖3，為本實用新型的植物生長箱營養(yǎng)液循環(huán)回路示意圖。在栽培室7的底部(即最下面一層水槽10的下方)設(shè)置有營養(yǎng)液水箱24，營養(yǎng)液水箱的體積可以根據(jù)水槽的層數(shù)以及每層水槽的容積進行確定。在營養(yǎng)液水箱24中設(shè)置有循環(huán)泵35，循環(huán)泵35用于提供營養(yǎng)液循環(huán)的動力。循環(huán)泵35、營養(yǎng)液水箱24、水槽10通過管路連接形成營養(yǎng)液循環(huán)系統(tǒng)。當(dāng)循環(huán)泵35啟動時，營養(yǎng)液水箱24中的營養(yǎng)液被泵入至最上層的水槽10，通過每層水槽10之間的管路，營養(yǎng)液被運送至各層水槽10中，從而能夠滿足植物生長的需要，最下層的水槽中的營養(yǎng)液通過管路被送至營養(yǎng)液水箱24 (在重力的作用下)，進而形成了營養(yǎng)液循環(huán)系統(tǒng)。當(dāng)循環(huán)泵35關(guān)閉時，各層水槽10中的營養(yǎng)液高度會逐漸降低，因此，通過設(shè)置循環(huán)泵35的啟動時間和關(guān)閉時間，就可以有效控制待培育植物的灌溉時間。
[0040]結(jié)合圖1和圖2，在栽培室在靠近環(huán)境控制室的側(cè)壁上設(shè)置有箱內(nèi)溫濕度傳感器13和二氧化碳濃度傳感器14，箱體I外部的側(cè)壁上設(shè)置有箱外溫濕度傳感器4 ;環(huán)境控制室內(nèi)設(shè)置有恒溫恒濕機支架22，在恒溫恒濕機支架22上固定安裝有用于控制栽培室內(nèi)溫度和濕度的恒溫恒濕機21，在環(huán)境控制室內(nèi)還設(shè)置有用于向栽培室內(nèi)提供二氧化碳的二氧化碳鋼瓶19，栽培室在靠近環(huán)境控制室的側(cè)壁頂端設(shè)置有恒溫恒濕機送風(fēng)口 15，恒溫恒濕機21通過管路連接恒溫恒濕機送風(fēng)口 15。本實用新型實施例中，箱內(nèi)溫濕度傳感器13用于檢測栽培室的環(huán)境溫度和環(huán)境濕度，為進行溫濕度控制提供依據(jù)。而二氧化碳濃度傳感器用于檢測栽培室的二氧化碳濃度，為進行二氧化碳濃度控制提供依據(jù)。二氧化碳鋼瓶19的出口處設(shè)置有二氧化碳流量控制閥16，在二氧化碳鋼瓶19的供應(yīng)管路上設(shè)置有二氧化碳電磁閥17，二氧化碳流量控制閥16用于手動調(diào)節(jié)二氧化碳的供應(yīng)速度，二氧化碳電磁閥17用于切斷或開啟二氧化碳供應(yīng)。例如，二氧化碳電磁閥17為一進二出的三通電磁閥，當(dāng)二氧化碳電磁閥17關(guān)閉時，可以將管路中的二氧化碳向外排除，避免管路中的壓力增大。
[0041]參照圖4，為本實用新型的植物生長箱的剖視示意圖。參照圖5，為本實用新型的恒溫恒濕機工作原理示意圖。參照圖6，為本實用新型的二氧化碳供應(yīng)原理示意圖。參照圖7,為本實用新型的恒溫恒濕機和二氧化碳供應(yīng)的綜合工作原理示意圖。恒溫恒濕機21包括電加熱器5、內(nèi)循環(huán)風(fēng)機31、壓縮機39、冷凝器38、儲液器45、膨脹閥43、以及蒸發(fā)器40，壓縮機39、冷凝器38、儲液器45、膨脹閥43、以及蒸發(fā)器40通過管路依次連接，形成循環(huán)回路。利用該循環(huán)回路，能夠用于對栽培室進行除濕或降溫。其中，降溫的工作原理如下:在壓縮機中，壓力較低的蒸汽壓縮成壓力較高的蒸汽，使蒸汽的體積減小，壓力升高。壓縮機吸入從蒸發(fā)器出來的較低壓力的工質(zhì)蒸汽，使之壓力升高后送入冷凝器，在冷凝器中冷凝成壓力較高的液體，經(jīng)膨脹閥進行節(jié)流后，成為壓力較低的液體后，送入蒸發(fā)器，在蒸發(fā)器中吸熱蒸發(fā)而成為壓力較低的蒸汽，再送入壓縮機的入口，從而完成制冷循環(huán)。
[0042]本實用新型實施例中，儲液器45和膨脹閥43之間的管路上設(shè)置有系統(tǒng)電磁閥44，蒸發(fā)器40的盤管上設(shè)置有盤管溫度傳感器6，蒸發(fā)器40上設(shè)置有分液器42，分液器將一個管路為多個管路(例如兩個管路)，然后兩個管路接入蒸發(fā)器，分液后的一個管路上安裝有除濕電磁閥41。蒸發(fā)器40上設(shè)置有內(nèi)循環(huán)風(fēng)機31，內(nèi)循環(huán)風(fēng)機31的出風(fēng)口為恒溫恒濕機送風(fēng)口 15，電加熱器5與內(nèi)循環(huán)風(fēng)機的距離為30cm至80cm。恒濕機送風(fēng)口 15位于栽培室的一個側(cè)壁上，它與栽培室的走廊位于同一平面內(nèi)，恒濕機送風(fēng)口 15朝向栽培室頂部，恒濕機送風(fēng)口 15與栽培室頂部的距離為20cm至40cm。這樣，通過恒濕機送風(fēng)口 15輸送的氣體會朝栽培室頂部運動。內(nèi)循環(huán)風(fēng)機31的回風(fēng)口伸入至栽培室內(nèi)部(恒濕機送風(fēng)口 15和內(nèi)循環(huán)風(fēng)機31的回風(fēng)口位于栽培室的同一側(cè)壁上)，栽培室內(nèi)部的氣體流動過程如下:氣體從栽培室頂部靠經(jīng)內(nèi)循環(huán)風(fēng)機31的一端沿著縱向中心線(與走廊處在同一平面)向與之相對的另一端流動，在本實用新型實施例中，另一端與栽培架之間具有一定空隙(IOcm至30cm)，所以，在此時，氣體在該空隙處下沉，然后從各層水槽的上方返回至內(nèi)循環(huán)風(fēng)機31的回風(fēng)口。由此可以看出，氣體在各層水槽上方基本上保持均勻流動，各個種植板上的待培育植物的氣體流動保持在均勻狀態(tài)。
[0043]二氧化碳鋼瓶19的供應(yīng)管路具有二氧化碳釋放口 46，二氧化碳釋放口 46與內(nèi)循環(huán)風(fēng)機31的距離不超過10cm，這樣釋放的二氧化碳就很容易被內(nèi)循環(huán)風(fēng)機31送至栽培室內(nèi)部，從而提高了 二氧化碳的吸收效率。
[0044]本實用新型實施例中，冷凝器38采用風(fēng)冷工作方式，即在冷凝器上設(shè)置有冷凝風(fēng)機32。冷凝風(fēng)機32的轉(zhuǎn)速可調(diào)，例如，冷凝風(fēng)機32可以提供兩級可調(diào)的風(fēng)速，這樣就可以改變冷凝器的工作效率。
[0045]恒溫恒濕機21的除濕工作原理如下:當(dāng)除濕電磁閥41關(guān)閉時，輸送至其余管路(不是安裝除濕電磁閥41的管路)的工質(zhì)流量就會增大，蒸發(fā)器40的局部蒸發(fā)量就會增大，這時，空氣中的水蒸氣就更容易冷凝成液態(tài)水。顯而易見的是，越靠近蒸發(fā)器40，形成的液態(tài)水越多。因此，在本實用新型實施例中，在蒸發(fā)器40的下方設(shè)置有恒溫恒濕機水盤36。
[0046]參照圖8，為本實用新型的水分綜合利用系統(tǒng)示意圖。該水分綜合利用系統(tǒng)包括恒溫恒濕機水盤36和中間水箱37，其中，中間水箱37低于恒溫恒濕機水盤36，并高于加濕機2和營養(yǎng)液水箱24。恒溫恒濕機水盤36通過管路連接中間水箱37，中間水箱37分別通過管路連接加濕機2和營養(yǎng)液水箱24。這樣，在重力的作用下，恒溫恒濕機水盤36中的水通過管路和中間水箱37之后，被運送至加濕機2和營養(yǎng)液水箱24，從而能夠提高了水分利用效率。
[0047]參照圖9，為本實用新型的燈板的仰視示意圖。栽培架7的每一層的頂部設(shè)置有燈板28，燈板上均勻排列有若干燈條29，每個燈條29上均勻設(shè)置有多個用于向植物提供光源的LED燈3。例如，LED燈3為紅光LED燈、藍光LED燈、白光LED燈或遠(yuǎn)紅光LED燈，每個燈條上的LED燈的種類相同，裝有4中LED燈的不同燈條29混合排列在燈板28上。在本實用新型實施例中，在每個燈條29上的LED燈的供電線路上設(shè)置電磁繼電器，通過控制該電磁繼電器，即可以控制每個燈條29上的LED燈的通斷。每個燈條29上的LED燈的直流電源具有可調(diào)的電壓，通過控制該直流電源的電壓，就可以控制每個燈條29上的LED燈的發(fā)光亮度。這樣，每種LED燈的開啟比例以及每種LED燈的發(fā)光亮度均可進行控制。例如，控制所有白光LED燈和所有遠(yuǎn)紅光LED燈關(guān)閉，將開啟的紅光LED燈和藍光LED燈的比例設(shè)置為8:1。
[0048]參照圖10，為本實用新型的LED燈照明效果第一示意圖。參照圖11，為本實用新型的LED燈照明效果第二示意圖。每個燈條29上均勻設(shè)置有4個LED燈3，相鄰的兩個LED燈3的距離為170mm。每個LED燈3的照射角度為60度，本實用新型實施例中，每個LED燈3在種植板23的照射直徑為260mm。4個LED燈3在種植板23的理論照射直徑為770mm，光照能夠完全覆蓋種植板23。
[0049]參照圖12，為本實用新型的一種植物生長箱控制系統(tǒng)的電路連接示意圖。結(jié)合圖2，環(huán)境控制室內(nèi)固定安裝有金屬箱18，金屬箱18內(nèi)設(shè)置有總控單元，總控單元為CPU、微處理器、工控機等數(shù)據(jù)處理裝置，總控單元通過導(dǎo)線與外部的電子器件連接，金屬箱18保證總控單元能夠不受外界信號干擾。
[0050]總控單元的信號輸入端分別電連接盤管溫度傳感器6、箱內(nèi)溫濕度傳感器13、二氧化碳濃度傳感器14和箱外溫濕度傳感器4 ;總控單元電連接二氧化碳電磁閥17的控制端，總控單元用于控制恒溫恒濕機21的運行狀態(tài)，用于控制開啟或關(guān)閉LED燈3，用于控制開啟或關(guān)閉循環(huán)泵35。例如，總控單元分別電連接除濕電磁閥41和系統(tǒng)電磁閥44，總控單元用于控制壓縮機39的運行狀態(tài)、冷凝風(fēng)機32的運行狀態(tài)、以及內(nèi)循環(huán)風(fēng)機31的運行狀態(tài)。[0051]總控單元的I/O接口還電連接有觸摸屏3，可以通過觸摸屏進行參數(shù)設(shè)定，向總控單元發(fā)送預(yù)設(shè)的數(shù)據(jù)，也可以通過觸摸屏查看栽培室內(nèi)的環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、二氧化碳濃度，也可以通過觸摸屏查看報警信息和各種參數(shù)。
[0052]參照圖13，為本實用新型的一種植物生長箱控制系統(tǒng)的電加熱器控制原理示意圖。參照圖14，為本實用新型的一種植物生長箱控制系統(tǒng)的加濕器控制原理示意圖。電加熱器的供電線路上設(shè)置有第一常開型繼電器，總控單元電連接第一常開型繼電器的控制端。當(dāng)需要提高栽培室內(nèi)的環(huán)境溫度時，總控單元控制第一常開型繼電器閉合，電加熱器開始工作,通過內(nèi)循環(huán)風(fēng)機將熱空氣送至栽培室內(nèi)部,栽培室內(nèi)的環(huán)境溫度開始升高。加濕器的供電線路上設(shè)置有轉(zhuǎn)換型繼電器，總控單元電連接轉(zhuǎn)換型繼電器的控制端。當(dāng)需要提高栽培室內(nèi)的環(huán)境濕度時，總控單元控制轉(zhuǎn)換型繼電器的工作狀態(tài)，使加濕器開始工作，栽培室內(nèi)的環(huán)境濕度開始升高。同樣的，也可以將總控單元電連接循環(huán)泵繼電器的控制端，這時，總控單元也可以控制循環(huán)泵繼電器的斷開或閉合，從而循環(huán)泵會隨之停止運行或開始運行。
[0053]參照圖15，為本實用新型的一種植物生長箱控制系統(tǒng)的外循環(huán)風(fēng)機控制原理示意圖。外循環(huán)風(fēng)機5的供電線路上設(shè)置有第二常開型繼電器，總控單元電連接第二常開型繼電器的控制端；應(yīng)急按鈕的一端接入報警觸發(fā)信號，另一端電連接總控單元。當(dāng)工作人員發(fā)現(xiàn)緊急情況時(如栽培室內(nèi)的環(huán)境溫度過高、栽培室內(nèi)的環(huán)境濕度過高或二氧化碳濃度過高)，按下緊急按鈕，總控單元會接收到報警觸發(fā)信號；然后，總控單元控制觸摸屏顯示報警信息，總控單元控制二氧化碳電磁閥關(guān)閉，總控單元通過繼電器控制恒溫恒濕機、加濕器和電加熱器停止運行，并控制開啟外循環(huán)風(fēng)機，栽培室和外界環(huán)境進行緊急通風(fēng)。
[0054]以下是本實用新型的一個具體實施例:
[0055]以葉菜類植物為例，總控單元按照預(yù)設(shè)光周期和預(yù)設(shè)暗周期向LED燈發(fā)送開關(guān)信號，控制LED燈的通斷；例如，預(yù)設(shè)光周期設(shè)為16小時，預(yù)設(shè)暗周期設(shè)為8小時。
[0056]當(dāng)待培育植物受光照射時(即處于光周期時)，總控單元按照預(yù)設(shè)循環(huán)泵開啟時間和預(yù)設(shè)循環(huán)泵關(guān)閉時間，控制循環(huán)泵的開啟和關(guān)閉，營養(yǎng)液在循環(huán)泵開啟時被送至水槽；例如，預(yù)設(shè)循環(huán)泵開啟時間為20分，預(yù)設(shè)循環(huán)泵關(guān)閉時間為10分鐘。
[0057]當(dāng)待培育植物受光照射時，總控單元通過二氧化碳濃度傳感器采集栽培室的二氧化碳濃度數(shù)據(jù)，當(dāng)栽培室的二氧化碳濃度小于預(yù)設(shè)二氧化碳濃度下限時，總控單元控制開啟二氧化碳電磁閥，此時，二氧化碳鋼瓶中的二氧化碳通過管路和二氧化碳釋放口排出，位于二氧化碳釋放口附近的內(nèi)循環(huán)風(fēng)機將含有二氧化碳的氣體送至栽培室內(nèi)，由于二氧化碳釋放口距離內(nèi)循環(huán)風(fēng)機較近，內(nèi)循環(huán)風(fēng)機抽取的氣體中二氧化碳濃度較高，因此，可以較快地提升栽培室內(nèi)的二氧化碳濃度。當(dāng)栽培室的二氧化碳濃度大于預(yù)設(shè)二氧化碳濃度上限時，總控單元控制關(guān)閉二氧化碳電磁閥；例如，預(yù)設(shè)二氧化碳濃度下限為700ppm，預(yù)設(shè)二氧化碳濃度上限為900ppm。
[0058]當(dāng)待培育植物受光照射時，總控單元通過箱內(nèi)溫濕度傳感器采集栽培室內(nèi)的環(huán)境溫度數(shù)據(jù)，當(dāng)栽培室內(nèi)的環(huán)境溫度大于預(yù)設(shè)光周期溫度上限(例如為22°C)時，總控單元控制恒溫恒濕機進入制冷模式，恒溫恒濕機控制降低栽培室內(nèi)的環(huán)境溫度；此時，總控單元通過繼電器控制開啟壓縮機，通過繼電器控制開啟內(nèi)循環(huán)風(fēng)機，通過繼電器控制開啟冷凝風(fēng)機，控制開啟系統(tǒng)電磁閥?？偪貑卧刂齐娂訜崞?例如通過繼電器控制)和除濕電磁閥處于關(guān)閉狀態(tài)。根據(jù)前述制冷工作原理，此時，蒸發(fā)器附近的空氣變冷，然后通過內(nèi)循環(huán)風(fēng)機即可將冷空氣送入至栽培室內(nèi)部。
[0059]在上述制冷過程中，總控單元通過盤管溫度傳感器實時采集蒸發(fā)器的盤管溫度；如果蒸發(fā)器的盤管溫度小于或等于_2°C，總控單元通過繼電器控制壓縮機、加濕器和冷凝風(fēng)機關(guān)閉，并控制關(guān)閉系統(tǒng)電磁閥。
[0060]在上述制冷過程中，總控單元通過箱外溫濕度傳感器實時采集箱體外的環(huán)境溫度數(shù)據(jù)，如果箱體外環(huán)境溫度大于或等于15°C，則總控單元通過繼電器控制冷凝器風(fēng)機進行高速風(fēng)模式，否則總控單元通過繼電器控制冷凝器風(fēng)機進行低速風(fēng)模式。
[0061]當(dāng)栽培室內(nèi)的環(huán)境溫度小于預(yù)設(shè)光周期溫度下限(例如為18°C)時，總控單元控制電加熱器開啟，栽培室內(nèi)的環(huán)境溫度開始升高。在上述制熱過程中，總控單元通過繼電器控制壓縮機、冷凝風(fēng)機和外循環(huán)風(fēng)機關(guān)閉，并控制關(guān)閉除濕電磁閥。在上述制熱過程中，在電加熱器回路上設(shè)置有過熱保護功能，當(dāng)電加熱器表面溫度超過85°C時，電加熱器關(guān)閉。當(dāng)電加熱器表面溫度超過105°C，電加熱器回路上的熔斷器斷開，從而切斷電源供應(yīng)。在上述制熱過程中，總控單元通過箱外溫濕度傳感器實時采集箱體外的環(huán)境溫度數(shù)據(jù)，如果箱體外環(huán)境溫度大于或等于15°C，則總控單元控制系統(tǒng)電磁閥開啟，如果箱體外環(huán)境溫度小于15°C，則總控單元控制系統(tǒng)電磁閥關(guān)閉。
[0062]當(dāng)栽培室內(nèi)的環(huán)境溫度在預(yù)設(shè)光周期溫度上限和預(yù)設(shè)光周期溫度下限之間時，說明栽培室內(nèi)的環(huán)境溫度達到合適的溫度范圍，需要進行保溫。此時，總控單元通過繼電器控制壓縮機、電加熱器、外循環(huán)風(fēng)機和冷凝風(fēng)機關(guān)閉，并控制除濕電磁閥關(guān)閉，并通過繼電器控制內(nèi)循環(huán)風(fēng)機開啟。在該保溫過程中，總控單元通過箱外溫濕度傳感器實時采集箱體外的環(huán)境溫度數(shù)據(jù)，如果箱體外環(huán)境溫度大于或等于15°C，則總控單元控制系統(tǒng)電磁閥開啟，如果箱體外環(huán)境溫度小于15°C，則總控單元控制系統(tǒng)電磁閥關(guān)閉。
[0063]當(dāng)待培育植物受光照射時，總控單元通過箱內(nèi)溫濕度傳感器采集栽培室內(nèi)的環(huán)境濕度數(shù)據(jù)，當(dāng)栽培室內(nèi)的環(huán)境濕度小于預(yù)設(shè)光周期濕度下限(例如為55%RH)時，總控單元控制加濕器開啟，栽培室內(nèi)的環(huán)境濕度開始提高。在上述加濕過程中，總控單元通過繼電器控制外循環(huán)風(fēng)機和冷凝風(fēng)機關(guān)閉，并控制關(guān)閉除濕電磁閥。在加濕過程中，總控單元通過箱外溫濕度傳感器實時采集箱體外的環(huán)境溫度數(shù)據(jù)，如果箱體外環(huán)境溫度大于或等于15°C，則總控單元控制系統(tǒng)電磁閥開啟，如果箱體外環(huán)境溫度小于15°C，則總控單元使系統(tǒng)電磁閥和壓縮機同步開停(如果壓縮機開啟，則控制系統(tǒng)電磁閥開啟；反之則控制系統(tǒng)電磁閥關(guān)閉)。
[0064]當(dāng)栽培室內(nèi)的環(huán)境濕度大于預(yù)設(shè)光周期濕度上限(例如為90%RH)時，總控單元控制恒溫恒濕機進入除濕模式，恒溫恒濕機控制降低栽培室內(nèi)的環(huán)境濕度。此時，總控單元通過繼電器控制電加熱器、加濕器和外循環(huán)風(fēng)機處于關(guān)閉狀態(tài)，通過繼電器控制壓縮機、內(nèi)循環(huán)風(fēng)機和冷凝風(fēng)機開啟，控制開啟系統(tǒng)電磁閥和除濕電磁閥。此時，根據(jù)前述除濕原理，蒸發(fā)器附近的環(huán)境濕度降低，通過內(nèi)循環(huán)風(fēng)機就可以將低濕度的空氣送入至栽培室內(nèi)部，從而降低栽培室內(nèi)部的環(huán)境濕度。
[0065]在上述除濕過程中，總控單元通過箱外溫濕度傳感器實時采集箱體外的環(huán)境溫度數(shù)據(jù)，如果箱體外環(huán)境溫度大于或等于15°C，則總控單元通過繼電器控制冷凝器風(fēng)機進行高速風(fēng)模式，否則總控單元通過繼電器控制冷凝器風(fēng)機進行低速風(fēng)模式。[0066]在上述除濕過程中，總控單元通過盤管溫度傳感器實時采集蒸發(fā)器的盤管溫度；如果蒸發(fā)器的盤管溫度小于或等于_2°C，總控單元通過繼電器控制壓縮機、加濕器和冷凝風(fēng)機關(guān)閉，并控制關(guān)閉系統(tǒng)電磁閥。
[0067]當(dāng)栽培室內(nèi)的環(huán)境溫度在預(yù)設(shè)光周期濕度上限和預(yù)設(shè)光周期濕度下限之間時，說明栽培室內(nèi)的環(huán)境濕度達到合適的濕度范圍，需要進行保濕。此時，總控單元通過繼電器控制加濕器、外循環(huán)風(fēng)機和冷凝風(fēng)機關(guān)閉，通過繼電器控制內(nèi)循環(huán)風(fēng)機開啟，控制關(guān)閉除濕電磁閥。在該保濕過程中，總控單元通過箱外溫濕度傳感器實時采集箱體外的環(huán)境溫度數(shù)據(jù)，如果箱體外環(huán)境溫度大于或等于15°C，則總控單元控制系統(tǒng)電磁閥開啟，如果箱體外環(huán)境溫度小于15°C，則總控單元使系統(tǒng)電磁閥和壓縮機同步開停(如果壓縮機開啟，則控制系統(tǒng)電磁閥開啟；反之則控制系統(tǒng)電磁閥關(guān)閉)。
[0068]綜上所述，恒溫恒濕機的工作過程可分為調(diào)節(jié)溫度和調(diào)節(jié)濕度，如果壓縮機在調(diào)節(jié)濕度的過程中的開啟條件與在調(diào)節(jié)溫度的過程中的開啟條件相沖突，則以在調(diào)節(jié)溫度的過程中的開啟條件為準(zhǔn)。
[0069]當(dāng)待培育植物不受光照射時(即處于暗周期時)，總控單元按照預(yù)設(shè)循環(huán)泵開啟時間和預(yù)設(shè)循環(huán)泵關(guān)閉時間，控制循環(huán)泵的開啟和關(guān)閉，營養(yǎng)液在循環(huán)泵開啟時被送至水槽；例如，預(yù)設(shè)循環(huán)泵開啟時間為20分，預(yù)設(shè)循環(huán)泵關(guān)閉時間為10分鐘。此時，循環(huán)泵的工作過程與光周期時循環(huán)泵的工作過程類似，在此不再重復(fù)。當(dāng)待培育植物不受光照射時，總控單元控制關(guān)閉二氧化碳電磁閥。
[0070]當(dāng)待培育植物不受光照射時，總控單元通過箱內(nèi)溫濕度傳感器采集栽培室內(nèi)的環(huán)境溫度數(shù)據(jù)，當(dāng)栽培室內(nèi)的環(huán)境溫度大于預(yù)設(shè)暗周期溫度上限時，總控單元控制恒溫恒濕機進入制冷模式，恒溫恒濕機控制降低栽培室內(nèi)的環(huán)境溫度；當(dāng)栽培室內(nèi)的環(huán)境溫度小于預(yù)設(shè)暗周期溫度下限時，總控單元控制電加熱器開啟，栽培室內(nèi)的環(huán)境溫度開始升高；例如，預(yù)設(shè)暗周期溫度上限為17°C，預(yù)設(shè)暗周期溫度下限為13°C。
[0071]當(dāng)待培育植物不受光照射時，總控單元通過箱內(nèi)溫濕度傳感器采集栽培室內(nèi)的環(huán)境濕度數(shù)據(jù)，當(dāng)栽培室內(nèi)的環(huán)境濕度小于預(yù)設(shè)暗周期濕度下限時，總控單元控制加濕器開啟，栽培室內(nèi)的環(huán)境濕度開始提高；當(dāng)栽培室內(nèi)的環(huán)境濕度大于預(yù)設(shè)暗周期濕度上限時，總控單元控制恒溫恒濕機進入除濕模式，恒溫恒濕機控制降低栽培室內(nèi)的環(huán)境濕度。例如，例如，預(yù)設(shè)暗周期濕度上限為85%RH，預(yù)設(shè)暗周期濕度下限為55%RH。
[0072]在待培育植物不受光照射時，栽培室內(nèi)環(huán)境溫度/環(huán)境濕度的控制過程類似于植物受光照射時栽培室內(nèi)環(huán)境溫度/環(huán)境濕度的控制過程，在此不再重復(fù)。
[0073]另外，當(dāng)待培育植物受光照射且恒溫恒濕機進入制冷模式時，如果在壓縮機開啟20分后，栽培室內(nèi)的環(huán)境溫度大于預(yù)設(shè)異常溫度上限(例如為24°C )，則判斷栽培室內(nèi)的環(huán)境溫度是否大于箱體外環(huán)境溫度，并判斷栽培室內(nèi)的環(huán)境溫度是否大于預(yù)設(shè)報警溫度閾值(例如為30°C )，如果栽培室內(nèi)的環(huán)境溫度大于箱體外環(huán)境溫度，總控單元通過繼電器控制加濕器關(guān)閉，控制關(guān)閉二氧化碳電磁閥，并通過繼電器控制外循環(huán)風(fēng)機開啟，并控制觸摸屏顯示溫度報警信息。當(dāng)栽培室內(nèi)的環(huán)境溫度大于預(yù)設(shè)報警溫度閾值時，總控單元通過繼電器控制關(guān)閉所有LED燈，減少LED燈的燈光發(fā)熱。采用上述措施可以有效地降低栽培室內(nèi)的環(huán)境溫度。
[0074]本實用新型實施例還提供了傳感器檢測及報警功能。如果盤管溫度傳感器沒有將對應(yīng)的信號發(fā)送至總控單元，或者盤管傳感器溫度傳感器將異常的信號發(fā)送至總控單元，則總控單元控制顯示屏顯示對應(yīng)的錯誤信息。如果箱內(nèi)溫濕度傳感器沒有將對應(yīng)的信號發(fā)送至總控單元，或者箱內(nèi)溫濕度傳感器將異常的信號發(fā)送至總控單元，則總控單元控制顯示屏顯示對應(yīng)的錯誤信息。如果箱外溫濕度傳感器沒有將對應(yīng)的信號發(fā)送至總控單元，或者箱外溫濕度傳感器將異常的信號發(fā)送至總控單元，則總控單元控制顯示屏顯示對應(yīng)的錯誤信息。如果二氧化碳濃度傳感器沒有將對應(yīng)的信號發(fā)送至總控單元，或者二氧化碳濃度傳感器將異常的信號發(fā)送至總控單元，則總控單元控制顯示屏顯示對應(yīng)的錯誤信息。
[0075] 顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本實用新型進行各種改動和變型而不脫離本實用新型的精神和范圍。這樣，倘若本實用新型的這些修改和變型屬于本實用新型權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本實用新型也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種植物生長箱控制系統(tǒng)，其特征在于，包括:箱體(1)，所述箱體(1)包括栽培室、以及與栽培室相鄰的環(huán)境控制室；所述栽培室設(shè)置有至少一個栽培架(7)，每個栽培架(7)由低到高呈多層結(jié)構(gòu)，所述栽培架(7)的每一層的底部設(shè)置有用于存儲營養(yǎng)液的水槽(10)，每層水槽(10)內(nèi)設(shè)置有用于培育植物的定植板(23)； 所述栽培室在靠近環(huán)境控制室的側(cè)壁上設(shè)置有箱內(nèi)溫濕度傳感器(13)和二氧化碳濃度傳感器(14)，所述箱體(1)外部的側(cè)壁上設(shè)置有箱外溫濕度傳感器(4);所述環(huán)境控制室內(nèi)安裝有用于控制栽培室內(nèi)溫度和濕度的恒溫恒濕機(21)、以及用于向栽培室內(nèi)提供二氧化碳的二氧化碳鋼瓶(19)，所述栽培室在靠近環(huán)境控制室的側(cè)壁頂端設(shè)置有恒溫恒濕機送風(fēng)口(15)，所述恒溫恒濕機(21)通過管路連接恒溫恒濕機送風(fēng)口(15);所述二氧化碳鋼瓶(19)的供應(yīng)管路上設(shè)置有二氧化碳電磁閥(17);所述栽培架(7)的每一層的頂部設(shè)置有燈板(28)，所述燈板上均勻排列有若干燈條(29)，每個燈條(29)上均勻設(shè)置有多個用于向植物提供光源的LED燈(30);所述栽培室的底部放置有營養(yǎng)液水箱(24)和循環(huán)泵(35)，所述營養(yǎng)液水箱(24 )、循環(huán)泵(35 )和所有水槽(10 )通過管路形成營養(yǎng)液循環(huán)系統(tǒng)； 所述環(huán)境控制室內(nèi)設(shè)置有總控單元，所述總控單元的信號輸入端分別電連接箱內(nèi)溫濕度傳感器(13)、二氧化碳濃度傳感器(14)和箱外溫濕度傳感器(4);所述總控單元電連接二氧化碳電磁閥(17)的控制端，所述總控單元用于控制恒溫恒濕機(21)的運行狀態(tài)，用于控制開啟或關(guān)閉LED燈(30)，用于控制開啟或關(guān)閉循環(huán)泵(35)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種植物生長箱控制系統(tǒng)，其特征在于，所述環(huán)境控制室內(nèi)固定安裝有金屬箱(18)，所述總控單元固定安裝在所述金屬箱(18)內(nèi)部；所述總控單元的I/O接口還電連接有觸摸屏(3)； 所述箱體(1)的外部還設(shè)置有外循環(huán)風(fēng)機，所述栽培室在靠近環(huán)境控制室的側(cè)壁頂端設(shè)置有應(yīng)急送風(fēng)口，所述外循環(huán) 風(fēng)機通過管路連接所述應(yīng)急送風(fēng)口 ；所述外循環(huán)風(fēng)機包括外循環(huán)風(fēng)機回風(fēng)口，所述外循環(huán)風(fēng)機回風(fēng)口伸入至所述栽培室內(nèi)部；所述栽培室內(nèi)的側(cè)壁上設(shè)置有應(yīng)急按鈕； 所述外循環(huán)風(fēng)機的供電線路上設(shè)置有第二常開型繼電器，所述總控單元電連接第二常開型繼電器的控制端；所述應(yīng)急按鈕的一端接入報警觸發(fā)信號，另一端電連接總控單元。
3.如權(quán)利要求1所述的一種植物生長箱控制系統(tǒng)，其特征在于，所述恒溫恒濕機(21)包括內(nèi)循環(huán)風(fēng)機(31)、壓縮機(39)、冷凝器(38)、儲液器(45)、膨脹閥(43)、以及蒸發(fā)器(40)，所述壓縮機(39)、冷凝器(38)、儲液器(45)、膨脹閥(43)、以及蒸發(fā)器(40)通過管路依次連接，形成循環(huán)回路；所述儲液器(45)和膨脹閥(43)之間的管路上設(shè)置有系統(tǒng)電磁閥(44)，所述蒸發(fā)器(40)上設(shè)置有分液器(42)，分液后的一個管路上安裝有除濕電磁閥(41);所述蒸發(fā)器(40)上設(shè)置有內(nèi)循環(huán)風(fēng)機(31)，所述內(nèi)循環(huán)風(fēng)機(31)的出風(fēng)口為恒溫恒濕機送風(fēng)口(15)，所述內(nèi)循環(huán)風(fēng)機(31)的回風(fēng)口伸入至所述栽培室內(nèi)部；所述冷凝器上設(shè)置有冷凝風(fēng)機(32)； 所述二氧化碳鋼瓶(19)的供應(yīng)管路具有二氧化碳釋放口(46)，所述二氧化碳釋放口(46)與內(nèi)循環(huán)風(fēng)機(31)的距離不超過IOcm ； 所述總控單元分別電連接除濕電磁閥(41)和系統(tǒng)電磁閥(44)，所述總控單元用于控制壓縮機(39)的運行狀態(tài)、冷凝風(fēng)機(32)的運行狀態(tài)、以及內(nèi)循環(huán)風(fēng)機(31)的運行狀態(tài)。
4.如權(quán)利要求1所述的一種植物生長箱控制系統(tǒng)，其特征在于，所述循環(huán)泵的供電線路上設(shè)置有循環(huán)泵繼電器，所述總控單元電連接所述循環(huán)泵繼電器的控制端。
5.如權(quán)利要求1所述的一種植物生長箱控制系統(tǒng)，其特征在于，所述恒溫恒濕機內(nèi)部設(shè)置有電加熱器，所述栽培室內(nèi)部還設(shè)置有加濕器(2 )，所述電加熱器的供電線路上設(shè)置有第一常開型繼電器，所述總控單元電連接所述第一常開型繼電器的控制端； 所述加濕器的供電線路上設(shè)置有轉(zhuǎn)換型繼電器，所述總控單元電連接所述轉(zhuǎn)換型繼電器的控制端。
【文檔編號】A01G31/06GK203575274SQ201320622195
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月30日
【發(fā)明者】王 琦, 陳哲華, 廖洪源, 韓京生, 李春濤, 王展 申請人:陜西旭田光電農(nóng)業(yè)科技有限公司