[发明专利]一种用于微藻培养的生成环境控制方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及微藻培养领域，特别是涉及一种用于微藻培养的生成环境控制方法和系统。

背景技术

进入21世纪，现代社会的发展面临着资源短缺与全球气候变暖两大问题。开发利用光合自养微生物微藻，直接将太阳能及温室效应气体CO2转化成人们生产生活需要的医药、生物基化学品(如天然色素、异戊二烯等)和生物能源(如乙醇、丁醇、生物柴油等)，是解决人类目前面临的资源、能源及环境危机的潜在有效手段。

微藻是光合自养微生物，可以进行与高等植物相似的光合作用，即能通过光合作用，利用太阳能将CO2转化为有机物。虽然微藻光合作用与高等植物的光合作用相似，但微藻的光合作用效率要远高于高等植物。有研究表明，微藻可将10-20％的太阳能转化为有机物，而高等植物光合作用对太阳能转化率仅为0.5％。

国内外微藻培养的照明主要是以传统光源(如日光灯)为主的光照培养设备。该设备虽然可以满足微藻生长的基本需求，如光照时间和光照强度，但对光质的调节能力较差。该设备的光质调节方式主要有两种：一是利用人工光源，如白炽灯、日光灯等，然后用滤光片或有色聚氯乙烯薄膜来滤出所需要的光质；二是利用稀土荧光粉，通过改变荧光粉的混合比例，得到不同光质的人工光源。上述两种方式所得的光源光质并不精确，波谱范围在上百个纳米，这直接导致微藻生长周期延长，蓝藻和绿藻的培养周期要两周，而对于硅藻和甲藻的培养周期则更长，要一个月左右，使微藻的培养效率非常低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于微藻培养的生成环境控制方法，该方法能够满足微藻培养所需光质对精度的要求。

本发明一种用于微藻培养的生成环境控制方法，该方法包括：判断微藻的种类，获取该种类微藻的所需光质；依据所需光质在LED照明设备中选择至少一种颜色的LED；指令选择的LED发光，调制出所需光质。

优选的，还包括：获取上述种类微藻的所需CO2浓度和生长环境CO2浓度；控制CO2调节设备工作，使生长环境CO2浓度达到所需CO2浓度。

优选的，还包括：获取上述种类微藻的所需光强；控制发光LED的PWM的脉宽比，使发光LED达到所需光强。

优选的，还包括：获取上述种类微藻的所需光照周期；依据所需光照周期控制发光LED的光照时间。

优选的，还包括：获取上述种类微藻的所需温度和生长环境温度；控制加热器动作，使生长环境温度达到所需温度。

优选的，依据所需光质在LED照明设备中选择至少一种颜色的LED具体为：首先判断LED照明设备中是否有颜色的LED满足所需光质，如是，选择该种颜色的LED；如否，在LED照明设备中选择两种或两种以上颜色的LED。

所要解决的技术问题是提供一种用于微藻培养的生成环境控制系统，该系统能够满足微藻培养所需光质对精度的要求。

本发明一种用于微藻培养的生成环境控制系统，包括控制器，由多种颜色LED组成的LED照明设备，控制器包括微藻种类判断模块、所需光质获取模块、LED选择模块和光质调节模块：微藻种类判断模块，用于判断微藻的种类；所需光质获取模块，用于获取该种类微藻的所需光质；LED选择模块，用于依据所需光质在LED照明设备中选择至少一种颜色的LED；光质调节模块，用于指令选择的LED发光，调制出所需光质。

优选的，所述控制器还包括所需光强获取模块和光强调节模块：所需光强获取模块，用于获取上述种类微藻的所需光强；光强调节模块，用于控制发光LED的PWM的脉宽比，使发光LED达到所需光强。

优选的，系统还包括加热器，控制器还包括温度获取模块和温度控制模块：温度获取模块，用于获取上述种类微藻的所需温度和生长环境温度；温度控制模块，用于控制加热器动作，使生长环境温度达到所需温度。

优选的，系统还包括CO2调节设备，控制器还包括CO2浓度获取模块和CO2浓度控制模块：CO2浓度获取模块，用于获取上述种类微藻的所需CO2浓度和生长环境CO2浓度；CO2浓度控制模块，用于控制CO2调节设备工作，使生长环境CO2浓度达到所需CO2浓度。

优选的，所述微藻放置在箱体内，该箱体包括三层培养抽屉，各层培养抽屉之间采用可上下移动的隔板分离；控制器设置在箱体顶部，LED照明设备设置在各层培养抽屉的上部。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：