[发明专利]一种微型封闭式植物种植环境因子智能调节系统

权利要求书

1.一种微型封闭式植物种植环境因子智能调节系统，其特征在于：包括种植箱体和智能控制结构；所述种植箱体内有多层用于种植植物的隔层，隔层的底部一侧设有出水口，且相邻两个隔层的出水口分别位于相对的两侧，出水口处连接有短水管，上一层隔层出水口连接的短水管的出口设在下一层隔层的上端，使上一层隔层中的营养液通过短水管流入下一层隔层, 此种不连续浸入营养液中栽培的智能控制模式可以使作物生长过程快，品质好，节省肥料，节省用水；所述智能控制结构包括人机界面、工控板和采集执行机构；用户通过所述人机界面向工控板发出操作指令；所述工控板包括处理器、复位芯片、看门狗芯片、继电器和电源；所述采集执行机构包括采集机构和执行机构；所述采集机构包括温度传感器、湿度传感器、CO₂浓度传感器和光照传感器；所述执行机构包括压缩机、加热器、风扇、光补装置、CO₂发生器和营养液自动循环补给装置；所述工控板、人机界面、CO₂发生器和压缩机设在种植箱体的外部；所述温度传感器、湿度传感器、CO₂浓度传感器和光照传感器设在种植箱体的内部；

CO₂发生器设置在箱体背面；压缩机设在种植箱体下端；加热器设在种植箱体内部的下端的侧壁上，每个隔层的侧壁上都设有风扇，种植箱体内的底部设有营养液自动循环补给装置，营养液装置通过水泵抽出营养液，水泵通过一根出水口设在最高隔层上的长水管将营养液从装置的底部抽到最高隔层的一侧上端，最高隔层的出水口设在与长水管出口相对的另一侧底部；最下一层隔层的底部出水口所连接的短水管与营养液装置联通，从而实现营养液的有效循环, 此种不连续浸入营养液中栽培的智能控制模式可以使作物生长过程快，品质好，节省肥料，节省用水；

所述采集机构的输出端连接工控板的输入端；所述工控板的输出端分别连接人机界面和执行机构；

所述温度传感器、湿度传感器、CO₂浓度传感器和光照传感器将采集到的温湿度、CO₂浓度和光照的模拟量信号转换成数字信号发给工控板，工控板将接收到的温湿度、CO₂浓度和光照数据通过人机界面显示；同时工控板根据接收到的温湿度、CO₂浓度和光照数据控制执行机构工作。

2.如权利要求1所述的微型封闭式植物种植环境因子智能调节系统，其特征在于：所述工控板根据接收到的温湿度和光照数据控制执行机构工作的方式有两种，一种是手工控制，一种是自动控制；

所述手工控制的具体过程为：用户通过人机界面输入需控制的温度、湿度、CO₂浓度和光照数据，人机界面将输入数据发送给工控板，工控板将人机界面发送的温度、湿度、CO₂浓度和光照数据与采集机构发送的温度、湿度、CO₂浓度和光照数据进行比较，确定驱动压缩机、加热器、风扇、光补装置、CO₂发生器和营养液自动循环补给装置是否工作及工作的时间；

所述自动控制的具体过程为：工控板根据预设植物（例如生菜）的生长条件，将各个时间段育苗所需的各类环境因子分成若干个模糊子集，确定模糊规则，建立对植物生长环境的控制，工控板将采集机构发送的温度、湿度、CO₂浓度和光照数据和预设的相应植物需要的温湿度、CO₂浓度和光照值范围进行比较，确定驱动压缩机、加热器、风扇、光补装置、CO₂发生器或营养液自动循环补给装置是否工作及工作的时间。

3.如权利要求1所述的微型封闭式植物种植环境因子智能调节系统，其特征在于：所述工控板通过RS485接口与人机界面连接；所述人机界面为触摸显示器。

4.如权利要求1所述的微型封闭式植物种植环境因子智能调节系统，其特征在于：所述工控板选用ULN2803做为继电器驱动，工控板还包括存储器。

5.如权利要求1所述的微型封闭式植物种植环境因子智能调节系统，其特征在于：所述每层隔层的上方设有光补装置，用于给每个隔层的植物补光；营养液自动循环补给装置通过水泵实现每层隔层上的植物不连续浸入营养液中栽培的控制模式。

6.如权利要求1所述的微型封闭式植物种植环境因子智能调节系统，其特征在于：所述工控板分层控制执行机构，具体为：用户根据每层隔层所种植的植物，通过人机界面预设置温湿度、CO₂浓度和光照值范围，工控板收到采集机构发送的温度、湿度、CO₂浓度和光照数据后，与预设的各类数据范围进行比较，确定是否启动每层驱动压缩机、加热器、风扇、光补装置、CO₂发生器或营养液自动循环补给装置是否工作及工作的时间。