[发明专利]一种植物组培环境信息监测与模拟系统

说明书

技术领域

本发明属于植物组培系统技术领域，具体涉及一种应用于组培箱的植物组培环境信息监测与模拟系统。

背景技术

我国是农业大国，设施农业发展迅速，温室种植已成为农村新的经济增长点，是解决“三农”问题重要举措之一, 也是实现农村城镇化、农业产业化的必然需要。而植物组培是设施农业产业链中的重要节点。目前，我国已经成为全球规模最大的组培苗生产基地和出口基地，并成为最大的组培苗消费市场。据2005年农业部统计，组培实验室和组培工厂的面积为100万m²，约有1万多家。据估计，植物组培苗的贸易额约占总额的10%，即150亿美元，并以每年15%速度递增。

伴随着传感技术、单片机技术、无线传输、物联网等技术的发展，利用新技术、新材料和新能源对其光照、温湿度、CO₂浓度等环境信息进行实时、精细、智能、远程监测，提高控制精确度，降低生产能耗、提高效率，人为地创造适宜植物组培的最佳环境，实现高质、高产，已成为科学工作者竞相研究的热点。

现有的温湿度监测系统分为有线监测和无线监测两种，大多数是基于集中式计算机控制和现场总线技术建立起来的。监测现场多采用有线的连接方式将采样点的传感器与控制器的采集模块相连接，存在的共同问题是：安装与布线繁琐、采样点布置不灵活、传输距离受限、容易出现监测盲区，移动性差，可靠性差，检查维护成本高、组网复杂等。随着无线数字传感器件的出现和应用，基于GPRS与ZigBee技术、GSM技术和CAN总线的温湿度监测单元相继出现，但也存在重检测轻控制、监测因子单一、传输距离短、扩展性差、无数据库存储数据和测控软件等缺陷。

“光”是植物光合作用和获取能量的主要环境因子，人工光源在植物组培中起着非常重要的作用。传统的植物组培所采用的光源（如白炽灯、日光灯、钠灯、高压汞灯等）多为荧光灯，但荧光灯以人眼的视觉效应最高为设计原则，且为线状光源，其发射光谱与植物选择性吸收光谱不完全匹配，用于植物组培育苗补光，针对性差、光效低，镇流器用量大，发热量大，导致环境温度升高，反而需空调降温，能耗成本约占其运行费用的40-50%。研发新型节能光源，减少能耗一直是植物组培与快繁育苗的一大热点。而LED以其多色、窄带、冷光、可调制、节能环保等特点被认为是21世纪最有发展前景的新型光源，但目前LED组培光源多数由小功率的LED组成，与植物生长所需光照强度还有一定的差距，且为连续照射，而有针对性的搭配光谱、提高光照均匀度、制定光照控制管理系统的研究与开发一直是科研工作者研究的重点。中国发明专利（申请号201010121695.0）公开了一种基于ZIGBEE无线控制网络的植物组培LED光源控制系统，该系统能对大范围场地内的LED光源进行集中控制，使LED光源的控制变得智能化，以更高效的提高光源对植物的光合作用，控制植物的生长周期，但是没有可视化监测平台，也没有温度、湿度和CO₂控制装置，更没有无线远程上位控制。

组培室温度调控包括加热设备、通风设备、降温设备和遮荫保温设备等，其中，加温主要采用暖气和电加热方式，降温主要用风扇和制冷机。而电加热元件多为旁热式，存在热惯性大、转化效率低、储能高等不足，而能源问题已成为一个令人关注的社会问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种植物组培环境信息监测与模拟系统，具有操作方便、功能全、针对性强、扩展性好的特点，可实现对组培环境中光照、温度、CO₂浓度等信息的智能控制。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种植物组培环境信息监测与模拟系统，包括组培箱；其特征在于：所述系统还包括由采集模块、无线传输模块和显示处理模块组成的监测单元以及模拟单元；其中：采集模块采集组培箱中植物组培环境信息，并将该环境信息发送至传输模块，无线传输模块将接收到的环境信息上传给显示处理模块，显示处理模块对环境信息进行存储、处理、显示和索引；模拟单元对组培箱的植物组培环境信息进行人工模拟。

其中，所述组培箱的顶部设有主控箱，主控箱由侧面板、底板和顶盖组成，并且主控箱中设有器件安装板。