[发明专利]一种立体水培作物的根温智能调控系统及其实现方法

说明书

本发明提供了一种立体水培作物的根温智能调控系统及其实现方法，属于温室装备与技术领域。本发明具体为：白天时段，当温室内温度高于适宜作物生长的根部温度T₁时，通过营养液精准供给系统和根部对靶供液管对栽培槽中作物根部添加营养液，同时，热源给营养液加热储存装置和相变材料加热储存装置提供热能，控制营养液加热储存装置内的营养液温度为T₁；夜晚时段，当温室内温度低于T₁时，控制系统将营养液加热储存装置内温度为T₁的营养液通过根部对靶供液管添加到作物根部，同时，控制液态相变材料进料量依靠材料相变潜热，栽培槽内作物根部营养液的温度被维持在T₁。本发明能够实现立体水培作物根温的低能耗、均匀、精准高效控制。

技术领域

本发明属于温室装备与技术领域，特别涉及一种立体水培作物的根温智能调控系统及其实现方法。

背景技术

水培又称为营养液栽培，是指作物根系直接生长在营养液中的设施无土栽培方式，其可根据作物生长发育的需求，调节养分、温度等根际环境条件，具有集约化、清洁化、智能化生产的良好基础。但常见的以A型架为代表的立体水培方式，存在冬季作物根部积温不足且不均匀的问题，大大降低了作物营养与干物质的积累，导致作物口感等高品质不如土壤栽培，严重影响了水培作物的市场效益和水培技术的快速推广。

中国专利(CN201110298064.0)提出了一种电动立体栽培架，可根据作物不同生长期对温度要求，调节栽培槽高度来改变作物感温层，但实际效果并不理想，且大大降低了设施的土地利用率。陈一飞在《日光温室草莓立体栽培智能控制系统》中提出了适用于土壤栽培的滴灌管和半导体加热线组合的作物根温调控系统，但土培的冬季保温性远优于水培，故该系统难以适用于水培作物。中国专利(CN201620709747.9)提出了一种温室植株根部自动加温装置，通过营养液的供前温度调控和导热管直接对栽培槽内基质或培养液加温的方式，达到控制植株根部温度的目标，但能耗高，且也无法解决栽培槽长度所带来的液温不均匀问题。针对常见温室作物根部自动加温装置的高能耗问题，中国专利(CN110447436A)提出了一种基于低温相变材料储热及辅助电加热的温室栽培架，可通过相变材料和热风循环系统结合，实现作物周围空气温度的低能耗控制，但这种作物加温方式的合理性有待商榷，并且热能传到作物根部的基质或营养液的效率也非常低。综上可见，现有的温室装备与技术，都无法高效地解决立体水培作物所面临的冬季根部积温不足且不均匀的问题。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种立体水培作物的根温智能调控系统及其实现方法，以低成本、高效能、均匀、高品质为生产目标，实现立体水培作物全生长周期的根温的低能耗、均匀、精准高效控制。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种立体水培作物的根温智能调控系统实现方法，包括如下步骤：

白天时段，当温室内温度高于适宜作物生长的根部温度T₁时，控制系统开启营养液精准供给系统进行营养液精准配比，通过根部对靶供液管对栽培槽中作物根部添加营养液；同时，热源给营养液加热储存装置和相变材料加热储存装置提供热能，控制系统控制营养液加热储存装置内的营养液温度为适宜作物生长的根部温度T₁，并获取相变材料加热储存装置内的液态相变材料温度T₂；

夜晚时段，当温室内温度低于适宜作物生长的根部温度T₁时，控制系统将营养液加热储存装置内温度为T₁的营养液通过根部对靶供液管添加到作物根部；控制系统获取夜晚时间段内n个营养液更换周期内栽培槽热量总损失量nQ，并开启供料控制阀，控制液态相变材料进料量为m。

进一步，当控温层空间无法满足进料量m的需求时，控制系统实时获取控温层内相变材料的温度，当其温度低于适宜作物生长的根部温度T₁时，拆除已经固化的液态相变材料，重新向控温层注入液态相变材料。