《一种温室环境中COSUB2/SUB浓度自动调节装置.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一种温室环境中COSUB2/SUB浓度自动调节装置.pdf（7页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、(10)授权公告号 CN 202998950 U (45)授权公告日 2013.06.19 CN 202998950 U *CN202998950U* (21)申请号 201220553682.5 (22)申请日 2012.10.26 A01G 9/18(2006.01) C05D 7/00(2006.01) G05B 19/042(2006.01) (73)专利权人 西安金诺光电科技有限公司 地址 710075 陕西省西安市高新区高新六路 普声大厦 415 室 (72)发明人 王琦 李文辉 (74)专利代理机构 西安睿通知识产权代理事务 所 ( 特殊普通合伙 ) 61218 代理人 惠文轩 。
2、(54) 实用新型名称 一种温室环境中 CO2浓度自动调节装置 (57) 摘要 本实用新型属于种植业技术领域， 公开了一 种温室环境中 CO2浓度自动调节装置。其装置包 括 CO2气体控制模块， 所述 CO2气体控制模块的输 入端分别连接有光强度传感器和CO2浓度传感器， 所述CO2气体控制模块的输出端连接有CO2气体发 生模块， 所述光强度传感器用于采集温室环境的 光强度 ； 所述 CO2浓度传感器用于检测温室环境 中 CO2浓度 ； 所述 CO2气体控制模块根据所述光强 度和所述CO2浓度进行控制所述CO2气体发生模块 释放 CO2气体。本实用新型技术方案可以精确控 制植物所需CO2的给定。
3、量， 且结构简单、 易于实现。 (51)Int.Cl. (ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 (10)授权公告号 CN 202998950 U CN 202998950 U *CN202998950U* 1/1 页 2 1. 一种温室环境中 CO2浓度自动调节装置， 其特征在于， 所述装置包括 CO2气体控制模 块， 所述CO2气体控制模块的输入端分别连接有光强度传感器和CO2浓度传感器， 所述CO2气 体控制模块的输出端连接有 CO2气体发。
4、生模块， 所述光强度传感器用于采集温室环境的光 强度 ； 所述 CO2浓度传感器用于检测温室环境中 CO2浓度 ； 所述 CO2气体控制模块根据所述 光强度和所述 CO2浓度进行控制所述 CO2气体发生模块释放 CO2气体。 2. 如权利要求 1 所述的温室环境中 CO2浓度自动调节装置， 其特征在于， 所述 CO2气体 发生模块为装有 CO2气体的气罐， 所述气罐设有控制阀门。 3. 如权利要求 1 所述的温室环境中 CO2浓度自动调节装置， 其特征在于， 所述 CO2气体 发生模块为装有碳酸氢铵的 CO2气体容器。 4. 如权利要求 3 所述的温室环境中 CO2浓度自动调节装置， 其特征在。
5、于， 所述 CO2气体 容器内还设有加热单元。 5. 如权利要求 1 所述的温室环境中 CO2 浓度自动调节装置， 其特征在于， 所述 CO2气体 控制模块的输出端还连接有报警模块。 6.如权利要求5所述的温室环境中CO2浓度自动调节装置， 其特征在于， 当所述报警模 块报警时， 所述 CO2气体发生模块停止释放 CO2气体。 权 利 要 求 书 CN 202998950 U 2 1/4 页 3 一种温室环境中 CO2浓度自动调节装置 技术领域 0001 本实用新型属于种植业技术领域， 更具体地， 涉及一种温室环境中 CO2浓度自动调 节装置。 背景技术 0002 在温室、 大棚和密闭的植物工。
6、厂等， 施加 CO2气肥是增加产量的有效方法。在一定 条件下， 随着 CO2浓度的升高， 光合作用增强。光合速率最大时的 CO2浓度为饱和点， 当 CO2 浓度超过饱和点过高， 则会引起作物异常生长， 叶片失绿黄化， 卷曲畸形或坏死等。 0003 在种植过程中， 人们希望按合理需求量产生 CO2气体， 并能够根据环境检测的结 果， 自动调节 CO2给气量。不论物理法还是化学法制造 CO2， 采用开环控制的方法通常不容 易达到精确定量的目的， 从而影响最佳的生长效果。 发明内容 0004 为弥补上述缺陷， 本实用新型提出一种温室环境中 CO2浓度自动调节装置及调节 方法， 通过闭环控制， 自动调。
7、节植物生长所需 CO2的给气量。 0005 为了解决上述技术问题， 本实用新型采用以下技术方案予以实现。 0006 技术方案一 ： 0007 一种温室环境中 CO2浓度自动调节装置， 其特征在于， 所述装置包括 CO2气体控制 模块， 所述CO2气体控制模块的输入端分别连接有光强度传感器和CO2浓度传感器， 所述CO2 气体控制模块的输出端连接有 CO2气体发生模块， 所述光强度传感器用于采集温室环境的 光强度 ； 所述 CO2浓度传感器用于检测温室环境中 CO2浓度 ； 所述 CO2气体控制模块根据所 述光强度和所述 CO2浓度进行控制所述 CO2气体发生模块释放 CO2气体。 0008 上。
8、述技术方案的特点和进一步改进在于 ： 0009 （1） 所述 CO2气体发生模块为装有 CO2气体的气罐， 所述气罐设有控制阀门。 0010 （2）所 述 CO2 气 体 发 生 模 块 为 装 有 碳 酸 氢 铵 的 CO2 气 体 容 器， 所 述 CO2 气 体 容 器 内 还 设 有 加 热 单 元 ； 所 述 碳 酸 氢 铵 化 学 反 应 方 程 式 是 ： 0011 （3） 所述 CO2气体控制模块的输出端还连接有报警模块。 0012 技术方案二 ： 0013 一种温室环境中 CO2 浓度自动调节方法， 其特征在于， 所述方法包括光强度传感 器采集温室环境的光强度， CO2 浓度。
9、传感器检测温室环境中 CO2 浓度 ； CO2 气体控制模块判 定所述光强度适合光合作用， 且所述 CO2 浓度低于设定浓度下限时， CO2 气体控制模块控制 CO2 气体发生模块释放 CO2 气体。 0014 上述技术方案的特点和进一步改进在于 ： 0015 （1） 当 CO2 气体发生模块释放设定时间的 CO2 气体后， CO2 浓度传感器检测到温室 环境中 CO2 气体浓度和释放前环境中 CO2 气体浓度相同， 则 CO2 气体控制模块控制报警模 说 明 书 CN 202998950 U 3 2/4 页 4 块报警 ； 同时， CO2 气体控制模块控制 CO2 气体发生模块停止释放 CO。
10、2 气体。 0016 （2） 当温室环境中 CO2 的浓度高于设定浓度上限时， 则 CO2 气体控制模块控制 CO2 气体发生模块停止释放 CO2 气体。 0017 本实用新型采用闭环控制， 精确控制植物所需 CO2气体的给定量， 明显促进植物生 长， 且结构简单、 易于实现。 附图说明 0018 下面结合附图和具体实施方式对本实用新型的技术方案作进一步详细说明。 0019 图 1 为本实用新型实施例温室环境中 CO2浓度自动调节装置结构示意图 ； 0020 图 2 为本实用新型实施例温室环境中 CO2浓度自动调节装置中一种 CO2气体发生 模块结构示意图 ； 0021 其中， 1、 光强度传。
11、感器 ； 2、 CO2浓度传感器 ； 3、 CO2气体发生模块 ； 4、 报警模块 ； 5、 CO2气体控制模块 ； 6、 加热单元 ； 7、 CO2气体容器 ； 8、 CO2气体。 具体实施方式 0022 参考附图 1， 温室环境中 CO2浓度自动调节装置包括 CO2气体控制模块 5， CO2气体 控制模块 5 的输入端分别连接有光强度传感器 1 和 CO2浓度传感器 2， 光强度传感器 1 采用 光敏电阻、 硅电池等， CO2 气体控制模块 5 的输出端连接有 CO2气体发生模块 3 和报警装置 4， 光强度传感器1用于采集温室环境的光强度 ； CO2浓度传感器2用于检测环境中CO2浓度 。
12、； CO2气体控制模块 5 根据光强度和 CO2浓度进行控制 CO2气体发生模块 3 释放 CO2气体 ； 报 警模块 4 用于报警。 0023 CO2浓度测量范围为 0-5000mol mol-1， 分辨率在 5mol mol-1。CO2 浓度传 感器 2 可选用 BMG-CO2-NDIR(2) 型号。由于 CO2 浓度传感器 2 是模拟量输出， 故要求 CO2 气体控制模块 5 采样的精度达到千分之一。 0024 CO2 气体控制模块 5 可采用 8 位或 16 位的单片机， 为了确保二氧化碳测量精度要 求 A/D 接口具有 10 或 12 位的采样精度， 这样可保证 5mol mol-1。
13、分辨率。本实用新型单 片机采用 PIC16F1937 型号， 通过单片机上的 10 位 A/D 接口采集 CO2浓度传感器 2 信号。 0025 CO2气体发生模块 3 为装有 CO2气体的气罐， 气罐设有控制阀门， CO2气体控制模块 5 输出端与控制阀门连接， 控制该控制阀门的启闭。 0026 参考附图 2， CO2气体发生模块 3 为装有碳酸氢铵的 CO2气体容器 7， CO2气体容器 7还设有加热单元6， 加热单元6用于给碳酸氢铵加热， 碳酸氢铵受热发生化学反应， 释放出 CO2气体 8， 碳酸氢铵化学反应方程式是 ：其中， CO2 释放量是通过加热和停止加热来控制的， 故加热单元 6。
14、 采用碳纤维加热丝、 PTC 或其他等效 的加热方式。本实用新型加热单元 6 采用碳纤维加热丝为例， 碳纤维加热丝热膨胀系数小， 耐疲劳性也较好。当有电流通过加热单元 6 时就会产生热量， 而热量的大小由电流和加热 单元的功率决定。加热单元 6 要求比重轻、 热容小、 有一定的抗拉强度， 这样断电后加热效 果可以马上停止， 同时其耐热值应大于 80 度。 0027 另外， 产生 CO2 的同时还伴随氨气， 氨气对于植物生长很有利。解决的方法是利用 氨气溶于水的特性， 用吸收法来限制氨气在空气中浓度。 用装有水的桶来溶解氨气， 所释放 说 明 书 CN 202998950 U 4 3/4 页 5。
15、 的二氧化碳通过水桶后经过管道输送到密闭的温室或植物工厂中。 0028 本实用新型温室环境中 CO2浓度自动调节方法具体如下 ： 0029 步骤一 ： 光强度传感器 1 采集温室环境的光强度 ； 0030 步骤二 ： CO2浓度传感器 2 检测温室环境中 CO2浓度 ； 0031 步骤三 ： CO2气体控制模块 5 判断采集的光强度是否适合光合作用 ； 如果是， 转入 步骤四 ； 如果否， 转入步骤一 ； 0032 步骤四 ： CO2气体控制模块 5 判断温室环境中 CO2浓度是否低于设定浓度下限时， 如果低于设定浓度下限， 则转入步骤六 ； 如果不低于设定浓度下限， 则转入步骤五 ； 003。
16、3 实 际 大 气 中 的 CO2浓 度 通 常 是 300-500mol mol-1 左 右， 而 当 浓 度 达 到 800-1500mol mol-1 时， 对植物生长的促进作用比较明显， 因此， 可将最适合范围的下限 值设置为 700mol mol-1。 0034 步骤五 ： 判断环境中 CO2的浓度是否高于设定浓度上限时， 如果高于， 则转入步骤 十， 如果不高于设定浓度上限， 则转入步骤六 ； 0035 实际中综合效果和经济性， 不一定采用饱和浓度， 而是以最适合范围的浓度上限 为 1000mol mol-1。 0036 步骤六 ： CO2气体控制模块 5 控制 CO2气体发生模块。
17、 3 释放 CO2气体 ； 0037 步骤七 ： 3 小时 （由气体控制模块 5 设定） 后， CO2浓度传感器 2 检测环境中 CO2的 浓度 ； 0038 当 CO2气体发生模块 3 设置为 CO2气体的气罐时， 释放气体后环境中 CO2浓度未变 化， 则转入步骤八 ； 当CO2气体发生模块3设置为装有碳酸氢铵的CO2气体容器时， 释放气体 后环境中 CO2浓度未变化， 则转入步骤九 ； 0039 步骤八 ： 当 CO2气体发生模块 3 释放 CO2气体 3 小时后， CO2浓度传感器 2 检测到 环境中 CO2 气体浓度和释放前环境中 CO2 气体浓度相同， CO2气体控制模块 5 控制。
18、报警模块 4 报警 ； 同时， CO2气体控制模块 5 控制 CO2气体发生模块 3 停止释放 CO2气体 ； 0040 步骤九 ： 当 CO2气体发生模块 3 释放 CO2气体 3 小时后， CO2浓度传感器 2 检测到 环境中 CO2气体浓度和释放前环境中 CO2气体浓度相同， 则 CO2气体控制模块 5 控制报警模 块 4 报警， 警示 CO2气体发生模块发生故障 ； 同时， 加热单元 6 停止加热， 碳酸氢铵不再分解 CO2； 0041 步骤十 ： 当环境中CO2的浓度高于设定浓度上限时， CO2气体控制模块5控制CO2气 体发生模块 3 停止释放 CO2气体。 0042 实际中取3小。
19、时最大值未超过850mol mol-1时， 报警可以提醒用户检查原料是 否耗尽或是否由通风造成的影响。 0043 当 CO2气体发生模块 3 设置为 CO2气体的气罐时， CO2气体控制模块 5 关闭气罐阀 门 ； 当CO2气体发生模块3设置为装有碳酸氢铵的CO2气体容器时， 停止给加热单元6通电。 0044 本实用新型技术方案， 可以精确控制植物所需 CO2气体的给定量， 明显促进植物生 长。经试验效果如下 ： 一是促进根系生长， 植物根量比对照增加接近 1 倍 ； 二是促进植物叶 面生长， 使叶片更厚， 叶面积比对照增加 20-40% ； 三是植物的干物质增加、 产量提高， 例如 生菜可提高产量30%， 黄瓜增加25%， 西红柿增加20%。 另外， 本实用新型技术方案结构简单、 易于实现。 说 明 书 CN 202998950 U 5 4/4 页 6 0045 本实用新型还有多种实施方式， 但凡在本实用新型的精神和实质范围内， 所作的 任何改变、 等同替换、 改进， 均在本实用新型的保护范围之内。 说 明 书 CN 202998950 U 6 1/1 页 7 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 202998950 U 7 。