[发明专利]一种基于ZigBee协议控制温湿度的植物培养装置

说明书

本发明公开一种基于ZigBee协议控制温湿度的植物培养装置，其包括培养架主体、温湿度调节系统和照明装置；温湿度调节系统由ZigBee温湿度传感器、中央控制器、加湿器、制冷及制热模块、除湿器和取暖器组成；培养架主体为多层不锈钢置物架，其相邻两层之间设有塑料板；多层不锈钢置物架的四周包裹有塑料布，相邻两块塑料布的连接处之间留有缝隙；加湿器的排气口设于每层不锈钢置物架的左侧上方，在每层不锈钢置物架的顶端安装有ZigBee温湿度传感器和多个扰流风扇。本发明采用基于ZigBee协议的智能控制模块，具有成本低、安装维护简单、温湿度均一性高等优势，适合具有植物培养需求的实验室进行植物的水培、组培实验，亦可用于家庭种植水培蔬菜。

技术领域

本发明属于一种植物培养装置，尤其涉及一种基于ZigBee协议控制温湿度的植物培养装置。

背景技术

植物学、农学、环境科学等学科通常会涉及实验室规模的植物培养，如植物水培和植物组织培养。为了保证植物的正常生长和实验的严谨性，通常需要对环境变量进行控制，如光照、温度、湿度等参数。

光照是植物生长发育过程中的重要条件。采用自然光的温室占地面积大，且易受天气的影响。采用多层式植物培养架辅以人造光源是大多数小规模植物培养实验室的选择。传统的人造光源如日光灯、卤素灯等，具有发热量大、光谱利用率低、功耗大等缺点。目前市场上的LED植物生长灯则可根据植物生长的需求定制光谱，且光照均匀度较高(与农用钠灯相比)，适合实验室使用。对于一般的长日照植物，选择红光(660nm)和蓝光(450nm)比为3:1的灯管，每天照射16h。

温度的变化直接影响植物的光合作用、呼吸作用、蒸腾作用等生理作用。每种植物都有适合生长的温度范围，温度过高或过低都会导致植物生长停滞，甚至死亡。对于常见的草本植物，其适宜的温度范围通常在20～30℃，一般将温室的温度调节为白天25℃，夜间20℃。

湿度也是植物培养实验中需要严格控制的因素之一，湿度的大小通常用相对湿度(RH)来表示，即空气中水蒸气量与当前饱和水蒸气量的百分比。过低或过高的湿度都会造成植物的损伤和病害。湿度过低时，植物叶片会出现萎蔫现象，且易导致红蜘蛛等虫害爆发。湿度过高时，植物的蒸腾作用减弱，且为真菌的生长创造了条件。实验室研究中，对于湿度控制的要求更加严格。一般植物培养适宜的湿度范围为60～80％。

实验室常见的植物培养方案具有如下缺点：(1)无湿度调节系统，直接将植物培养架放置在有空调的房间。由于空调运行过程中会带走周围环境的水分，测定表明房间相对湿度通常低于40％，显然不利于大部分植物的生长；(2)在植物培养室中放置加湿设备，测定表明，普通加湿器的作用范围很小，仅对其附近的空气湿度起到调节作用，而对于距离较远的区域，湿度变化不明显；(3)使用商业化的植物培养箱(人工气候室)，植物培养箱通常由内腔和外腔组成，内腔放置植物样品，外腔为风道，加湿、除湿、制冷、制热等模块都安装在此处，用于改变空气的温湿度。培养箱的内壁有多个开孔，用于内外腔的气体交换。培养箱对温湿度的控制较为精密，但在植物样品较多的情况下，风道会受到影响，造成箱体内温湿度分布不均匀，从而导致不同植物的湿度条件出现差异。此外，商业化的培养箱成本高、维护困难，也难以在一般的植物培养实验室普及。

综上所述，有必要研发一种基于ZigBee协议控制温湿度的植物培养装置来弥补上述缺陷。

发明内容

为解决上述缺陷，本发明提出一种基于ZigBee协议控制温湿度的植物培养装置，其温湿度控制系统采用基于ZigBee协议的智能控制模块，具有成本低、安装维护简单、温湿度均一性高、可实时在手机APP等客户端查看环境参数等优势，适合具有植物培养需求的实验室进行植物的水培、组培实验，亦可用于家庭种植水培蔬菜。

本发明的技术方案是这样实现的：