一种集增碳控温灌溉于一体的蔬菜大棚及方法

摘要

本发明涉及农业生产技术领域，具体涉及一种集增碳控温灌溉于一体的蔬菜大棚及方法；主要包括水合物生成系统、蔬菜大棚及控制系统；利用二氧化碳水合物分解过程吸热效应以及水合物分解产生的二氧化碳和水。本发明提供了一种能一次性同时控温、增碳、灌溉于一体的蔬菜大棚技术。本发明提供的新型大棚技术能够将传统的蔬菜大棚增加二氧化碳、温度控制、灌溉三大需求集合为于一体，大大简化大棚操作流程，降低生产成本，在提高二氧化碳浓度的同时，还能用来控制大棚温度，有利于蔬菜中营养物质的积累，提高蔬菜品质。

权利要求

1.一种集增碳控温灌溉于一体的蔬菜大棚的使用方法，其特征在于，所述蔬菜大棚，包括太阳能电池板（1）、蓄电池（2）、蔬菜大棚（3）、蓄水池（4）、水泵（5）、二氧化碳气瓶（6）、水合物生成室（7）、冷却循环水浴机（8）、计算机控制系统（9）；

所述的蔬菜大棚内设置有传感器（33）、第一管道（31）和第二管道（32），所述的第一和第二管道上均匀安装有喷嘴；所述的传感器（33）包括温度传感器、光敏传感器、二氧化碳浓度传感器；

所述的水合物生成室（7）包括入水管及入水控制阀（72）、入气管道及入气控制阀（71）、压力温度传感器（73）、搅拌器（75）、冷却水入口管道及冷却水控制阀（78）、冷却水出口管道（77）以及水合物生成室出口安装的输送泵（76）；

所述的水合物生成室由内外两层构成，内层采用的是耐压的金属材料，外层采用的为金属壳体材料及保温材料构成，保温材料位于最外层；在内、外层材料之间有空腔（74）用来充满冷却循环水；

所述的二氧化碳气瓶（6）出口与水合物生成室（7）气体入口相连，所述的蓄水池（4 ）经水泵（5）与水合物生成室（7）入水口相连；所述的水合物生成室（7）出口经输送泵（76）与第一管道（31）相连，输送到第一管道内的水合物经喷嘴喷洒到蔬菜大棚中；所述的第二管道（32）与冷却循环水浴机（8）出口相连；

包括步骤如下：

第一步：启动冷却循环水浴机（8），打开水合物生成室冷却水控制阀（78），向空腔（74）中充满冷却水；

第二步：打开水合物生成室入水控制阀（72），蓄水池中的水经水泵进入水合物生成室，注水完成后，关闭入水控制阀（72），打开入气控制阀（71），将二氧化碳注入水合物生成室；

第三步：注气完成后，启动搅拌器（75）；待水合物生成后，经输送泵（76）输送到蔬菜大棚第一管道（31），水合物浆经喷嘴喷出，吸热分解成气态二氧化碳和水；

第四步：根据传感器（33）检测到大棚内的二氧化碳浓度实时调整输送泵（76）的功率，控制喷嘴喷出的二氧化碳水合物的量，进而达到控制大棚内二氧化碳浓度的效果；蔬菜大棚内的二氧化碳浓度控制在不低于200ppm，不高于3000ppm；温度夜间控制在10‑20℃，白天控制在20‑40℃；

第五步：当传感器（33）检测到大棚内二氧化碳浓度过高时，此时无法使用水合物降温时，采用直接降温法，将冷却水经第二管道（32）输送至大棚，通过喷洒冷却水直接降温；同时对温度进行实时检测反馈调节，维持大棚温度在设定的范围内。

2.根据权利要求1所述的一种集增碳控温灌溉于一体的蔬菜大棚的使用方法，其特征在于，二氧化碳气瓶内的压力大于1.5MPa，冷却循环水的温度为0‑7℃；水合物生成内的压力和温度均需控制在二氧化碳水合物相平衡曲线以上。

3.根据权利要求1所述的一种集增碳控温灌溉于一体的蔬菜大棚的使用方法，其特征在于，系统内所有用电设备，包括冷却循环水浴机（8）和计算机控制系统（9）所需的电能来源于太阳能电池板；蓄电池对多余的电能进行储存。

说明书

一种集增碳控温灌溉于一体的蔬菜大棚及方法

技术领域

[0001] 本发明属于农业生产技术领域，具体涉及一种集增碳控温灌溉于一体的蔬菜大棚及方法。

背景技术

[0002] 随着生活水平的提高，对新鲜蔬菜的需求也急剧增长，尤其是反季节蔬菜；因此，对于蔬菜大棚的需求也逐渐增多。蔬菜大棚是一种模拟蔬菜生长的种植设备，由于蔬菜大
棚要保证大棚内的温度达到一定的植物生长要求，所以要求大棚在植物生长过程中保持密
封状态，这就导致大棚内的空气无法与外界进行流通，而植物生长需要大量的二氧化碳气
体，会不断的消耗大棚内的二氧化碳；一旦大棚内的二氧化碳浓度降低，植物光合作用就会
受限，影响植物生长。

[0003] 由于蔬菜大棚内密封环境，在某些地区或夏季，温度往往过高，过高的温度容易引起病虫害的发生，所以蔬菜大棚内要做好降温处理；控制大棚温度在合理的范围是及其重
要的，当大棚温度过高时，常规方法是打开大棚顶部通风降温，但因此会降低温室大棚效
果，不利于植物生长。

[0004] 同时，蔬菜大棚植物生长快，需要大量的水分，传统的大棚灌溉需要大量的水，还需单独配备浇灌设备，成本高，操作不方便，效果不佳。目前大棚内浇灌设备和温度控制设
备是分离的，需要两套不同的设备，增加了蔬菜大棚的成本，操作也相对不便。

[0005] 二氧化碳水合物是二氧化碳和水在低温高压下形成的一种非化学计量形笼形固态晶体物质。在常温常压下会吸热分解，产生气态二氧化碳和水。一立方米体积的二氧化碳
水合物可以储存一百多立方米的二氧化碳气体。因此，可以利用二氧化碳水合物的此种性
质，将生成的二氧化碳水合物输送到蔬菜大棚中，可以有效提高蔬菜大棚中的二氧化碳浓
度。二氧化碳分解会吸收大量的热量，还能达到对大棚降温的效果。

[0006] 本发明针对目前传统蔬菜大棚技术所存在的缺陷，结合水合物技术，提出了一种集增碳控温灌溉于一体的蔬菜大棚。

发明内容

[0007] 针对传统的蔬菜大棚二氧化碳浓度低、温度高、灌溉不便，费时费力，成本高昂的问题。本发明的目的是提出一种集增碳控温灌溉于一体的蔬菜大棚，将大棚的增加二氧化
碳浓度、温度控制和灌溉集为一体，打造智能化自动控制蔬菜大棚。

[0008] 具体技术方案为：

[0009] 一种集增碳控温灌溉于一体的蔬菜大棚，包括太阳能电池板、蓄电池、蔬菜大棚、蓄水池、水泵、二氧化碳气瓶、水合物生成室、冷却循环水浴机、计算机控制系统；

[0010] 所述的蔬菜大棚内设置有传感器、第一管道和第二管道，所述的第一和第二管道上均匀安装有喷嘴；所述的传感器包括温度传感器、光敏传感器、二氧化碳浓度传感器；

[0011] 所述的水合物生成室包括入水管及入水控制阀、入气管道及入气控制阀、压力温度传感器、搅拌器、冷却水入口管道及冷却水控制阀、冷却水出口管道以及水合物生成室出
口安装的输送泵；

[0012] 所述的水合物生成室由内外两层构成，内层采用的是耐压的金属材料，外层采用的为金属壳体材料及保温材料构成，保温材料位于最外层；在内、外层材料之间有空腔用来
充满冷却循环水；

[0013] 所述的二氧化碳气瓶出口与水合物生成室气体入口相连，所述的蓄水池经水泵与水合物生成室入水口相连；所述的水合物生成室出口经输送泵与第一管道相连，输送到第
一管道内的水合物经喷嘴喷洒到蔬菜大棚中；所述的第二管道与冷却循环水浴机出口相
连。

[0014] 优选地，二氧化碳气瓶内的压力大于1.5MPa，冷却循环水的温度为0‑7℃；水合物生成内的压力和温度均需控制在二氧化碳水合物相平衡曲线以上。

[0015] 优选地，蔬菜大棚内的二氧化碳浓度控制在不低于200ppm，不高于3000ppm；温度夜间控制在10‑20℃，白天控制在20‑40℃。

[0016] 优选地，系统内所有用电设备，包括冷却循环水浴机和计算机控制系统所需的电能来源于太阳能电池板；蓄电池对多余的电能进行储存。

[0017] 采用上述的集增碳控温灌溉于一体的蔬菜大棚的方法，包括步骤如下：

[0018] 第一步：启动冷却循环水浴机，打开水合物生成室冷却水控制阀，向空腔中充满冷却水；

[0019] 第二步：打开水合物生成室入水控制阀，蓄水池中的水经水泵进入水合物生成室，注水完成后，关闭入水控制阀，打开入气控制阀，将二氧化碳注入水合物生成室；

[0020] 第三步：注气完成后，启动搅器；待水合物生成后，经输送泵输送到蔬菜大棚第一管道，水合物浆经喷嘴喷出，吸热分解成气态二氧化碳和水；

[0021] 第四步：根据传感器检测到大棚内的二氧化碳浓度实时调整输送泵的功率，控制喷嘴喷出的二氧化碳水合物的量，进而达到控制大棚内二氧化碳浓度的效果；

[0022] 第五步：当传感器检测到大棚内二氧化碳浓度过高时，此时无法使用水合物降温时，采用直接降温法，将冷却水经第二管道输送至大棚，通过喷洒冷却水直接降温；同时对
温度进行实时检测反馈调节，维持大棚温度在设定的范围内。

[0023] 本发明的有益效果为：通过本发明结合水合物法，将传统的蔬菜大棚增碳、温度控制、灌溉三大于一体，能自动集增碳控温灌溉，大大简化大棚操作流程，降低生产成本，还能
更好的促进植物生长，增加蔬菜产量，提升蔬菜的品质。在提高二氧化碳浓度的同时，还能
用来控制大棚温度。在夜间使用还能有效降低大棚温度，提高大棚昼夜温差，降低植物夜间
细胞呼吸作用，有利于蔬菜中营养物质的积累，提高蔬菜品质。

附图说明

[0024] 图1为一种集增碳控温灌溉于一体的蔬菜大棚示意图；

[0025] 图2为水合物生成室结构示意图；

[0026] 图中：1太阳能电池板；2蓄电池；3蔬菜大棚；4蓄水池；5水泵；6二氧化碳气瓶；7水合物生成室；8冷却循环水浴机；9计算机控制系统；31第一管道；32第二管道；33传感器；71
入气控制阀；72入水控制阀；73压力温度传感器；74空腔；75搅拌器；76输送泵；77冷却水出
口管道；78冷却水控制阀。

具体实施方式

[0027] 为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。

[0028] 实施例1

[0029] 本实施例提供了一种集增碳控温灌溉于一体的蔬菜大棚示意图；其步骤如下：

[0030] 启动冷却循环水浴机8，将冷却水水温设置在3℃；冷却水温度达到设定温度后，打开水合物生成室冷却水入口控制阀78，向空腔74中充满冷却水，将整个冷却室温度维持在3
℃；打开水合物生成室入水控制阀，蓄水池中的水经水泵进入水合物生成室，注水完成后，
关闭入水控制阀，打开注气控制阀，将二氧化碳注入水合物生成室，使得水合物生成室内的
压力维持在4.0MPa，进行恒压生成水合物；

[0031] 注气完成后，启动搅器75，搅拌可以为水合物的生成提供更多的物理扰动，加速晶体成核生长，进而加快水合物的生成；待水合物生成后，打开输送泵76桨水合物输送到蔬菜
大棚第一管道31，水合物浆经喷嘴喷出，吸热分解成气态二氧化碳和水。

[0032] 传感器33对大棚内的二氧化碳浓度实时监测，并将数据传入计算机系统。根据种植不同蔬菜的要求，在计算机内设置最适合浓度和温度数值。当二氧化碳浓度降低时，启动
输送泵，将二氧化碳水合物经第一管道喷出，同时实时调整输送泵的功率，控制喷嘴喷出的
二氧化碳水合物的量，进而将大棚内二氧化碳浓度控制在设定值。

[0033] 当传感器33检测到大棚内二氧化碳浓度超过最适合浓度的50％时，此时无法使用水合物降温时，采用直接降温法，将冷却水经第二管道32输送至大棚，通过喷洒冷却水直接
降温。同时对温度进行实时检测反馈调节，维持大棚温度在设定的范围内。

[0034] 以上实施例是本发明具体实施方式的一种，本领域技术人员在本技术方案范围内进行的通常变化和替换应包含在本发明的保护范围内。