[发明专利]一种基于日光的作物培养箱

说明书

技术领域

本发明属于设施农业技术领域，特别涉及一种基于日光的作物培养箱。

背景技术

现有的作物培育箱主要为全密闭培育箱，接入交流电源，可为植物提供人工光源，并模拟植物生长所需的光照、温度、湿度等条件，以达到培养目的。

人工光源中，部分为为植物生长专用灯。该种灯可发射光谱中少部分波段的光谱能量，但此种灯价格昂贵，且一种生长灯只能对少数特定植物的培育有作用。大多人工光源较为简单，如白炽灯、日光灯，发射的光谱波长范围有限。因此，导致现有的培育箱不能很好地满足作物生长对光的选择性需求。此外，这种培育箱的缺点还包括体积较大。

发明内容

本发明提供一种基于日光的作物培养箱，目的是解决作物光照不足的问题。

一种基于日光的作物培养箱，该作物培养箱的控制器具有逐光模块：包括一个光传感器，该光传感器与控制器的单片机连接，

所述作物培养箱具有转台，通过转台的转动，作物培养箱可以改变对太阳的方位角度，

所述控制器包括控制电机，该控制电机用于驱动转台转动。

所述光传感器采用的是硅晶式光源判断检测头。

控制器采用倾角传感器对作物培养箱进行姿态检测。

控制器包括通信模块，作用是，当单片机检测到温度及湿度信息后通过通信模块发送给手机，手机端接收到数据后可在APP应用里显示当天的温湿度等信息，方便用户在作物培育过程中记录数据。

控制器包括自动灌溉模块，由土壤湿度传感器检测土壤里的水分，当土壤湿度达不到设定阈值时，输出高电平，当土壤湿度超过设定阈值时，模块输出低电平；

输出量直接与单片机相连，通过单片机来检测高低电平；

土壤缺水输出高电平时，单片机启动继电器模块控制水泵向平台供水，供水采用滴灌方式，软管中开小口，水自口出，以滴流的方式进行灌溉；

待土壤湿度传感器检测湿度达到阈值后，输出变为低电平，水泵停止工作，循环往复。

控制器包括温控模块，当检测到温度超过设定的最高值时，电机旋转使转台背向太阳，旋转角度由光照强度的强弱决定。

当温控模块检测到温度低于设定的最低值时，判断是否有光：

(1)有光照时，设置预定时间为半小时，半小时后检测箱内温度有无上升，若温度接近或达到合理范围则不采取措施；若温度仍与合理范围相差较大，则开始加热电阻丝，电阻丝的加热功率由此时光照强度决定；

(2)无光照时，直接加热电阻丝，当温度达到合理温度范围的中间值时，电热丝停止工作。

单片机受逐光模块和温度模块的控制时，采用模糊控制策略：

定义的变量包括两个模糊逻辑控制器，均为2个输入变量和一个输出变量，

其中一个输入变量以光照强度及温度为模糊控制器的输入，电机转动角度为输出变量；

另一个输入变量同样以光照强度及温度为模糊控制器的输入，而电热丝的功率为输出变量，

合成推理算法采用Mamdani推理，2个前提条件取最小化因子，结论部分取最大化因子，解模糊采用重心法(COA)，

输入输出的论域为：温度T＝{NS ZE PS PM PB}，光照强度I＝{ZE PS PMPB}；电机转动角度U1＝{ZE PS PM PB}，电热丝发出热量U2＝{ZE PS PM PB}。

电机转动角度U1：

电热丝发出热量U2：

所述作物培养箱还包括太阳能电池板，作为作物培养箱供电电源的补充电源。

太阳光为复合光，在电磁辐射频谱中，380-780nm波长范围的光为人眼可见，称之为可见光，_正如人们健康成长需要均衡营养一样，作物的生长也需要均衡的吸收来自不同波长的光，为了促进作物生长，必须使作物能均衡的吸收到足够的红光和蓝光等光。

日光能提供作物生长所需的各种光波长，不同光色的光就如同作物生长所需要的不同种“光肥”，而且光中还含有大量对作物生长有利的成分，如日光的杀菌作用、光对植物的形态建成，甚至日光还可以影响植物的遗传变异，形成许多突变种，而突变种对育种有着巨大价值。因此，用日光作为作物培养的光源再合适不过。此外，太阳能方便易得，比起普通室外种植的作物，提高了作物对阳光的利用率，还可防止低温、高温对作物的伤害。

本培育箱采用封闭设计，通过“逐日”模块使作物能在一天中达到对光利用的最大值，同时又避免了极端气温对于作物生长的影响。