一种基于热电制冷技术的营养液温控系统及方法技术领域
本发明涉及温控领域，尤其是一种基于热电制冷技术的营养液温控系统及方法。
背景技术
植物根际温度对其水分代谢、矿物质吸收、植物激素代谢、生长发育、光合作用等具有显着影响，根系对高温逆境的胁迫表现最为敏感，尤其是吸收根。Adams等研究认为，在番茄营养液膜无土栽培中，当根际温度保持在12~24℃范围内条件下，其植株干质量、叶面积和果实产量随营养液温度的升高而增加。目前国内主要采用地下水、加冰、电热管加热以及加大营养液槽的体积等措施控制营养液的温度。
夏季，利用地下水降温虽然能够有效控制营养液的温度，但对地下水浪费严重，且受地理环境因素的制约；采用加冰的方法即不易于实现对营养液温度的控制，也易对周边环境造成污染。冬季，采用电热管加热虽然能够满足植物生长的要求，但加热一段时间后，加热棒表面出现Cat+,Mgt+离子的结垢，势必引起营养液成分的变化川。研究一种节能、高效的营养液温度控制系统具有现实意义。
发明内容
本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种节能、高效的一种基于热电制冷技术的营养液温控系统及方法，它不污染环境，使用方便，能有效地防腐蚀，能够实现降温和加热的目的，并可以根据不同的需要设计出不同规格的温控系统。
本发明采用的技术方案如下：
一种基于热电制冷技术的营养液温控系统及方法，其特征在于，它还包括：主控制模块、温度检测模块、水泵模块和感应模块；
所述温度检测模块包括设于室内、栽培槽和营养液箱内的温度传感器；用于检测室内的温度值T1，并转化为数字信号001传递至主控制模块；检测栽培槽内的温度值T2，并转化为数字信号002传递至主控制模块；检测营养液箱内的温度值T3，并转化为数字信号003传递至主控制模块；
感应模块包括设于半导体温控设备至栽培槽间的PVC水管上的感应装置，用于感应水流经过，并向主控制模块传递数字信号101；当水流停止时，向主控制传递数字信号102；
所述主控制模块与温度检测模块、水泵模块、感应模块和控制箱连接；
接收数字信号001，当T1≥预定温度值01（优选为35摄氏度）时，向水泵模块传递执行信号201，当T1≤预定温度值02（若为番茄苗，则优选为16℃）时，向水泵模块传递执行信号202；接收数字信号101，向营养液箱至栽培槽的PVC水管上的电磁阀传递执行信号301，同时向水泵模块传递执行信号203；接收数字信号102，营养液箱至栽培槽的PVC水管上的电磁阀传递执行信号302，同时向水泵模块传递执行信号204；接收数字信号002，当T2≥预定温度值03（优选为28摄氏度）时，向水泵模块传递执行信号205，当T2≤预定温度值04（若为番茄苗，则优选为16℃）时，向水泵模块传递执行信号206；接收数字信号003，当T3≥预定温度值05（优选为28摄氏度）时，向水泵模块传递执行信号207，当T3≤预定温度值06（若为番茄苗，则优选为16℃）时，向水泵模块传递执行信号208；
水泵模块包括设于水箱和营养液箱内的水泵，所述水泵与控制箱连接，用于接收执行信号201、205或207，控制箱控制水箱内的水泵开启，开启时间为预定时间值01，将水抽入半导体温控设备制冷（水进入栽培槽)；接收执行信号203，控制箱控制营养液箱内的水泵开启；接收执行信号204，控制箱控制营养液箱内的水泵关闭；接收执行信号202、206或208，控制箱控制水箱内的水泵开启，开启时间为预定时间值02,将水抽入半导体温控设备制热(水进入栽培槽)；再次接收执行信号203，控制箱控制营养液箱内的水泵开启；（将营养液内的水抽入半导体温控设备；
所述电磁阀接收执行信号301，打开其阀门，接收执行信号302，关闭其阀门。
由于采用上述方案，能有效实现降温和加热的目的，并可以根据不同的需要设计出不同规格的温控系统；
进一步地，它还包括：流量检测模块和报警模块，所述流量检测模块包括设于营养液箱至半导体温控设备的PVC水管上的流量检测仪，在营养液箱内的水泵开启期间，所述流量检测模块检测营养液箱至半导体温控设备的水流量，当水流量<预定流量值01时，向主控制模块传递数字信号601，所述主控制模块接收数字信号601，向报警模块传递执行信号701；所述报警模块包括报警器，用于接收执行信号701，开启报警器。
由于采用上述方案，若流量检测模块检测营养液箱至半导体温控设备之间的PVC水管出现破裂、漏水或其他问题而影响回液效果，则报警模块就会出发报警，提醒工作人员检查问题，并及时作出修整。
进一步地，一种基于热电制冷技术的营养液温控系统的温控方法，其特征在于，它包括以下步骤：
步骤1：在栽培槽中栽培培养苗，水箱内装满水；栽培槽和营养液槽内装入预定量的水；打开一种基于热电制冷技术的营养液温控系统电源；
步骤2：温度检测模块检测室内的温度值T1，并转化为数字信号001传递至主控制模块，所述主控制模块接收数字信号001，当T1≥预定温度值01（优选为35摄氏度）时，向水泵模块传递执行信号201，所述水泵模块接收执行信号201，则控制箱控制水箱内水泵开启，开启时间为预定时间值01，将水抽入半导体温控设备制冷至预定温度值04；制冷后的水进入栽培槽；当T1≤预定温度值02（若为番茄苗，则优选为16℃）时，主控制模块则向水泵模块传递执行信号202；水泵模块接收执行信号202，控制箱控制水箱内的水泵开启，开启时间为预定时间值02,将水抽入半导体温控设备制热，制热后的水进入栽培槽；
步骤3：感应模块感应半导体温控设备至栽培槽间的PVC水管中有水流经过，向主控制模块传递数字信号101；所述主控制模块接收数字信号101，向营养液箱至栽培槽的PVC水管上的电磁阀传递执行信号301，同时向水泵模块传递执行信号203；所述电磁阀接收执行信号301，打开其阀门；此时栽培槽内的水回液至营养液箱；所述水泵模块接收执行信号203，则控制箱控制营养液箱内的水泵开启，从而营养液箱内的水经半导体温控设备流回水箱（中的回水箱）；
步骤4：感应模块感应到半导体温控设备至栽培槽间的PVC水管中水流停止时，向主控制传递数字信号102；所述主控制模块接收数字信号102，向营养液箱至栽培槽的PVC水管上的电磁阀传递执行信号302，同时向水泵模块传递执行信号204；所述电磁阀接收执行信号302，关闭其阀门；接收执行信号204，控制箱控制营养液箱内的水泵关闭；
步骤5：温度检测模块检测栽培槽内的温度值T2，并转化为数字信号002传递至主控制模块；所述主控制模块接收数字信号002，当T2≥预定温度值03（优选为28摄氏度）时，向水泵模块传递执行信号205，水泵模块接收执行信号205，控制箱控制水箱内的水泵开启，开启时间为预定时间值01，将水抽入半导体温控设备制冷，制冷后的水进入栽培槽；当T2≤预定温度值04（若为番茄苗，则优选为16℃）时，主控制模块向水泵模块传递执行信号206；水泵模块接收执行信号206，控制箱控制水箱内的水泵开启，开启时间为预定时间值02,将水抽入半导体温控设备制热，制热后的水进入栽培槽；
步骤6：重复步骤3和步骤4；
步骤7：温度检测模块检测营养液箱内的温度值T3，并转化为数字信号003传递至主控制模块；所述主控制模块接收数字信号003，当T3≥预定温度值05（优选为28摄氏度）时，向水泵模块传递执行信号207，水泵模块接收执行信号207，控制箱控制水箱内的水泵开启，开启时间为预定时间值01，将水抽入半导体温控设备制冷，制冷后的水进入栽培槽；当T3≤预定温度值06（若为番茄苗，则优选为16℃）时，则主控制模块向水泵模块传递执行信号208；所述水泵模块接收执行信号208，控制箱控制水箱内的水泵开启，开启时间为预定时间值02,将水抽入半导体温控设备制热，制热后的水进入栽培槽；
步骤8：重复步骤6；
步骤9：在营养液箱内的水泵开启期间，流量检测模块检测营养液箱至半导体温控设备的水流量，当水流量<预定流量值01时，向主控制模块传递数字信号601，所述主控制模块接收数字信号601，向报警模块传递执行信号701；所述报警模块接收执行信号701，开启报警器。
该种基于热电制冷技术的营养液温控系统,其特征在于，它包括：半导体制冷温控设备，所述半导体制冷温控设备上设有入水口和出水口，所述入水口通过PVC水管分别与水箱和营养液箱连接，所述出水口通过PVC水管分别与水箱和栽培槽连接；所述栽培槽通过PVC水管与营养液箱连接，所述PVC水管上设有电磁阀；所述营养液箱内设有营养液槽，所述半导体制冷温控设备与控制箱相连接，所述控制箱与电源连接；所述水箱分为进水箱和回水箱，用于盛放温度恒定的水。
由于采用上述方案，使得栽培槽和营养液槽内的温度均匀，不会出现局部受热或局部受冷的情况，且整个系统不污染环境，使用方便。
进一步地，所述半导体制冷温控设备上设有上盖板，所述上盖板上设有入水口和出水口，所述上盖板下端设有橡胶垫，所述半导体制冷温控设备最下端设有下盖板，所述下盖板上设有铜板，所述铜板上设有热电制冷片，所述热电制冷片有两个以上，所述热电制冷片上方设有铜板，所述钢板设于橡胶垫下方；所述上盖板和下盖板通过螺栓连接。
由于采用上述方案，保证了热电制冷片和铜板的充分接触，又减小了热电制冷片与铜板之间的接触热阻。
进一步地，所述铜板和铜板上镀有碳素纤维；所述上盖板和下盖板为岩棉保温毡材料；所述橡胶内设有两个以上平行排列的矩形槽，所述矩形槽相互导通。
由于采用上述方案，若铜板上不采用任何防腐措施，则营养液对铜板会造成一定的腐蚀，如果营养液中Cu2+浓度过大，栽培苗会出现一定程度的中毒现象，本发明所述碳素纤维具有耐高温、耐摩擦、导电、导热及耐腐蚀等，但与一般碳素材料不同的是，其外形有显著的各向异性、柔软、可加工成各种织物，沿纤维轴方向表现出很高的强度。碳纤维比重小，因此有很高的比强度；能有效地起到防腐蚀的目的；所述橡胶内设有两个以上平行排列的矩形槽，所述矩形槽相互导通，主要起导流作用。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、能有效地防腐蚀，不污染环境，使用方便；
2、能够实现降温和加热的目的，并可以根据不同的需要设计出不同规格的温控系统；
3、能节约能源、高效的实现营养液的温度控制。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是一种基于热电制冷技术的营养液温控系统的系统结构图。
图2是半导体制冷温控设备的结构示意图。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书（包括任何附加权利要求、摘要）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
如图1和2所示，一种基于热电制冷技术的营养液温控系统,其特征在于，它包括：半导体制冷温控设备2，所述半导体制冷温控设备2上设有入水口11和出水口17，所述入水口11通过PVC水管分别与水箱3和营养液箱5连接，所述出水口17通过PVC水管分别与水箱3和栽培槽连接；所述栽培槽通过PVC水管与营养液箱5连接，所述PVC水管上设有电磁阀；所述营养液箱5内设有营养液槽1，所述半导体制冷温控设备2与控制箱相连接，所述控制箱与电源连接；所述水箱3分为进水箱和回水箱，用于盛放温度恒定的水。
所述半导体制冷温控设备2上设有上盖板12，所述上盖板12上设有入水口11和出水口17，所述上盖板12下端设有橡胶垫13，所述半导体制冷温控设备2最下端设有下盖板，所述下盖板上设有铜板15，所述铜板15上设有热电制冷片16，所述热电制冷片有两个以上，所述热电制冷片上方设有铜板14，所述钢板14设于橡胶垫13下方；所述上盖板12和下盖板通过螺栓连接。
所述铜板14和铜板15上镀有碳素纤维；所述上盖板12和下盖板为岩棉保温毡材料；所述橡胶3内设有两个以上平行排列的矩形槽，所述矩形槽相互导通。
它还包括：主控制模块、温度检测模块、水泵模块和感应模块；
所述温度检测模块包括设于室内、栽培槽和营养液箱5内的温度传感器；用于检测室内的温度值T1，并转化为数字信号001传递至主控制模块；检测栽培槽内的温度值T2，并转化为数字信号002传递至主控制模块；检测营养液箱5内的温度值T3，并转化为数字信号003传递至主控制模块；
感应模块包括设于半导体温控设备2至栽培槽间的PVC水管上的感应装置，用于感应水流经过，并向主控制模块传递数字信号101；当水流停止时，向主控制传递数字信号102；
所述主控制模块与温度检测模块、水泵模块、感应模块和控制箱连接；
接收数字信号001，当T1≥预定温度值01（优选为35摄氏度）时，向水泵模块传递执行信号201，当T1≤预定温度值02（若为番茄苗，则优选为16℃）时，向水泵模块传递执行信号202；接收数字信号101，向营养液箱5至栽培槽的PVC水管上的电磁阀传递执行信号301，同时向水泵模块传递执行信号203；接收数字信号102，营养液箱5至栽培槽的PVC水管上的电磁阀传递执行信号302，同时向水泵模块传递执行信号204；接收数字信号002，当T2≥预定温度值03（优选为28摄氏度）时，向水泵模块传递执行信号205，当T2≤预定温度值04（若为番茄苗，则优选为16℃）时，向水泵模块传递执行信号206；接收数字信号003，当T3≥预定温度值05（优选为28摄氏度）时，向水泵模块传递执行信号207，当T3≤预定温度值06（若为番茄苗，则优选为16℃）时，向水泵模块传递执行信号208；
水泵模块包括设于水箱3和营养液箱5内的水泵4，所述水泵4与控制箱连接，用于接收执行信号201、205或207，控制箱控制水箱3内的水泵4开启，开启时间为预定时间值01，将水抽入半导体温控设备2制冷（水进入栽培槽)；接收执行信号203，控制箱控制营养液箱5内的水泵4开启；接收执行信号204，控制箱控制营养液箱5内的水泵4关闭；接收执行信号202、206或208，控制箱控制水箱3内的水泵4开启，开启时间为预定时间值02,将水抽入半导体温控设备2制热，水进入栽培槽)；再次接收执行信号203，控制箱控制营养液箱5内的水泵4开启；（将营养液内的水抽入半导体温控设备2；
所述电磁阀接收执行信号301，打开其阀门，接收执行信号302，关闭其阀门。
它还包括：流量检测模块和报警模块，所述流量检测模块包括设于营养液箱5至半导体温控设备2的PVC水管上的流量检测仪，在营养液箱5内的水泵4开启期间，所述流量检测模块检测营养液箱5至半导体温控设备2的水流量，当水流量<预定流量值01时，向主控制模块传递数字信号601，所述主控制模块接收数字信号601，向报警模块传递执行信号701；所述报警模块包括报警器，用于接收执行信号701，开启报警器。
一种基于热电制冷技术的营养液温控系统的温控方法，其特征在于，它包括以下步骤：
步骤1：在栽培槽中栽培培养苗，水箱内装满水；栽培槽和营养液槽内装入预定量的水；打开一种基于热电制冷技术的营养液温控系统电源；
步骤2：温度检测模块检测室内的温度值T1，并转化为数字信号001传递至主控制模块，所述主控制模块接收数字信号001，当T1≥预定温度值01（优选为35摄氏度）时，向水泵模块传递执行信号201，所述水泵模块接收执行信号201，则控制箱控制水箱3内水泵4开启，开启时间为预定时间值01，将水抽入半导体温控设备2制冷至预定温度值04；制冷后的水进入栽培槽；当T1≤预定温度值02（若为番茄苗，则优选为16℃）时，主控制模块则向水泵模块传递执行信号202；水泵模块接收执行信号202，控制箱控制水箱3内的水泵4开启，开启时间为预定时间值02,将水抽入半导体温控设备2制热，制热后的水进入栽培槽；
步骤3：感应模块感应半导体温控设备2至栽培槽间的PVC水管中有水流经过，向主控制模块传递数字信号101；所述主控制模块接收数字信号101，向营养液箱5至栽培槽的PVC水管上的电磁阀传递执行信号301，同时向水泵模块传递执行信号203；所述电磁阀接收执行信号301，打开其阀门；此时栽培槽内的水回液至营养液箱5；所述水泵模块接收执行信号203，则控制箱控制营养液箱5内的水泵4开启，从而营养液箱5内的水经半导体温控设备2流回水箱3（中的回水箱）；
步骤4：感应模块感应到半导体温控设备2至栽培槽间的PVC水管中水流停止时，向主控制传递数字信号102；所述主控制模块接收数字信号102，向营养液箱5至栽培槽的PVC水管上的电磁阀传递执行信号302，同时向水泵模块传递执行信号204；所述电磁阀接收执行信号302，关闭其阀门；接收执行信号204，控制箱控制营养液箱5内的水泵4关闭；
步骤5：温度检测模块检测栽培槽内的温度值T2，并转化为数字信号002传递至主控制模块；所述主控制模块接收数字信号002，当T2≥预定温度值03（优选为28摄氏度）时，向水泵模块传递执行信号205，水泵模块接收执行信号205，控制箱控制水箱3内的水泵4开启，开启时间为预定时间值01，将水抽入半导体温控设备2制冷，制冷后的水进入栽培槽；当T2≤预定温度值04（若为番茄苗，则优选为16℃）时，主控制模块向水泵模块传递执行信号206；水泵模块接收执行信号206，控制箱控制水箱3内的水泵4开启，开启时间为预定时间值02,将水抽入半导体温控设备2制热，制热后的水进入栽培槽；
步骤6：重复步骤3和步骤4；
步骤7：温度检测模块检测营养液箱5内的温度值T3，并转化为数字信号003传递至主控制模块；所述主控制模块接收数字信号003，当T3≥预定温度值05（优选为28摄氏度）时，向水泵模块传递执行信号207，水泵模块接收执行信号207，控制箱控制水箱3内的水泵4开启，开启时间为预定时间值01，将水抽入半导体温控设备2制冷，制冷后的水进入栽培槽；当T3≤预定温度值06（若为番茄苗，则优选为16℃）时，则主控制模块向水泵模块传递执行信号208；所述水泵模块接收执行信号208，控制箱控制水箱3内的水泵4开启，开启时间为预定时间值02,将水抽入半导体温控设备2制热，制热后的水进入栽培槽；
步骤8：重复步骤6；
步骤9：在营养液箱5内的水泵4开启期间，流量检测模块检测营养液箱5至半导体温控设备2的水流量，当水流量<预定流量值01时，向主控制模块传递数字信号601，所述主控制模块接收数字信号601，向报警模块传递执行信号701；所述报警模块接收执行信号701，开启报警器。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。