一种用于智能温室的环境管理系统

摘要

本发明涉及温室控制技术领域，具体公开了一种用于智能温室的环境管理系统，包括数据监测模块、农业大脑环境控制模块、三维动画展示模块以及用户调节界面；本发明通过环境监测传感器，实时监测智能温室内的环境参数，通过三维动画演示控制管理流程及包装流程，模拟番茄植株生长状况，依据最佳生长环境指标管理模型，判断番茄植株的最佳生长环境条件，并能够自动控制智能通风开窗、自动化遮阳幕布以及自动化保温幕布，有助于提供稳定的生长条件，无需人工干预，能够优化温室内的生长条件，以最大程度地促进植物的生长和产量，有助于提高农产品的生产效率，并减少资源浪费。

权利要求

1.一种用于智能温室的环境管理系统，包括数据监测模块、农业大脑环境控制模块、三维动画展示模块以及用户调节界面，其特征在于，数据监测模块通过环境监测传感器，实时监测智能温室内的环境参数，环境参数包括智能温室内的温度、湿度、二氧化碳浓度、光照强度、培养基酸碱度、土壤湿度以及土壤电导率，并设定环境参数的基准值；

农业大脑环境控制模块用于通过三维动画演示控制管理流程及包装流程，模拟番茄植株生长状况，依据最佳生长环境指标管理模型，判断番茄植株的最佳生长环境条件，并智能通风开窗、自动化遮阳幕布以及自动化保温幕布；农业大脑环境控制模块包括环境管理单元、生产要素控制单元、水肥循环控制单元以及空气处理单元，环境管理单元与生产要素控制单元、水肥循环控制单元分别相连接，生产要素控制单元、水肥循环控制单元与空气处理单元分别相连接；环境管理单元通过智能温室的温度、湿度、二氧化碳浓度、光照强度以及水肥灌溉量建立最佳生长环境指标管理模型，依据最佳生长环境指标判断番茄植株的最佳生长环境条件，最佳生长环境指标管理模型的公式为：；

式中： 为智能温室的最佳生长环境， 为智能温室的温度， 为智能温室的湿度， 为智能温室的二氧化碳浓度， 为光照强度， 为智能温室的水肥灌溉量，为可控变量；

物流动态信息展示模块用于通过地图展示物流动态信息，物流动态信息包括车辆运行信息、报警及异常信息、运单信息、运单实时跟踪列表信息；

用户调节界面用于显示智能温室内的环境参数，并支持用户手动调节环境参数以满足番茄植株的最佳生长环境条件；

智能温室包括智能玻璃温室、生产服务区以及雨水回收池，生产服务区包括办公区、包装车间、灌溉区以及锅炉区；

智能温室的水肥灌溉量通过智能温室的土壤湿度、智能温室的培养基酸碱度以及土壤电导率建立水肥灌溉量分析模型，智能温室的水肥灌溉量分析模型的公式为：；

式中： 为智能温室的土壤湿度， 为智能温室的培养基酸碱度， 为智能温室的土壤电导率，为可变参数；

生产要素控制单元包括温度控制子单元、光照强度控制子单元、湿度控制子单元、二氧化碳浓度控制子单元以及水肥灌溉量控制子单元，温度控制子单元包括升温控制及降温控制，升温控制包括地轨加热控制、顶部加热控制、株间加热控制、侧墙加热控制以及自动化保温幕布控制，降温控制包括高压喷雾控制、智能通风开窗控制以及自动化遮阳幕布控制；

水肥循环控制单元通过对水肥一体化循环方案进行监测控制，水肥一体化循环方案的运行步骤为：步骤一，根据水样检测以及番茄植株状态出具营养液配方，根据营养液配方配置母液；

步骤二，通过雨水回收池和RO水设备制原水并储存至原水罐中；

步骤三，通过回液收集系统收集回液，再通过UV消毒机进行消毒存储；

步骤四，根据设定的智能温室环境参数的基准值触发灌溉；

步骤五，施肥机根据设定的智能温室环境参数的基准值，从原水罐、消毒后的回液和母液中等比例进行抽取、混合生成肥料，并通过pH传感器实时监测肥料的PH以进行调节；

步骤六，肥料通过管道以及滴灌系统进入基质供番茄植株吸收消耗，未被吸收消耗的基质通过回液收集系统重复步骤一收集。

2.根据权利要求1所述的一种用于智能温室的环境管理系统，其特征在于，物流动态信息展示模块用于通过地图展示物流动态信息，物流动态信息包括车辆运行信息、报警及异常信息、运单信息、运单实时跟踪列表信息，车辆运行信息包括车辆总数、运行总数以及车辆使用率，报警及异常信息包括今日报警数、今日异常数以及过去7天内情况统计，运单信息包括当前运单数、今日运单数以及较昨日运单变化量，运单实时跟踪列表信息包括运输起止点、承运车辆、运输重量以及运输状态信息。

说明书

一种用于智能温室的环境管理系统

技术领域

[0001] 本发明涉及温室控制技术领域，更具体地说，本发明涉及一种用于智能温室的环境管理系统。

背景技术

[0002] 随着温室技术的引进以及我国农业科技投资的增长，温室设施得到了快速发展，并逐步细化了功能，温室结构也从传统的砖墙发展到如今以玻璃为基础，钢为骨架，并配有多种环境调节设备设施的现代育苗温室。现有温室环境调节的功能大多仅能实时监测环境数据，无法对环境数据进行有效且精确的调控，这通常需要人工干预，从而导致温室内的生长条件不稳定和资源浪费。因此，开发一种智能温室环境控制系统及其用户界面，能够根据预设的基准值自动调整环境参数，对于提高农业生产效益具有重要意义，为了解决上述问题，现提供一种技术方案。

发明内容

[0003] 为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供一种用于智能温室的环境管理系统，通过环境监测传感器，实时监测智能温室内的环境参数，通过三维动画演示控制管理流程及包装流程，模拟番茄植株生长状况，依据最佳生长环境指标管理模型，判断番茄植株的最佳生长环境条件，并能够自动控制智能通风开窗、自动化遮阳幕布以及自动化保温幕布，有助于提供稳定的生长条件，无需人工干预，能够优化温室内的生长条件，以最大程度地促进植物的生长和产量，有助于提高农产品的生产效率，并减少资源浪费，以解决上述背景技术中提出的问题。

[0004] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

[0005] 一种用于智能温室的环境管理系统，包括数据监测模块、农业大脑环境控制模块、三维动画展示模块以及用户调节界面，数据监测模块通过环境监测传感器，实时监测智能温室内的环境参数，环境参数包括智能温室内的温度、湿度、二氧化碳浓度、光照强度、培养基酸碱度、土壤湿度以及土壤电导率，并设定环境参数的基准值；农业大脑环境控制模块用于通过三维动画演示控制管理流程及包装流程，模拟番茄植株生长状况，依据最佳生长环境指标管理模型，判断番茄植株的最佳生长环境条件，并自动控制智能通风开窗、自动化遮阳幕布以及自动化保温幕布；物流动态信息展示模块用于通过地图展示物流动态信息，物流动态信息包括车辆运行信息、报警及异常信息、运单信息、运单实时跟踪列表信息；用户调节界面用于显示智能温室内的环境参数，并支持用户手动调节环境参数以满足番茄植株的最佳生长环境条件。

[0006] 作为本发明的进一步方案，数据监测模块与农业大脑环境控制模块相连接，农业大脑环境控制模块与三维动画展示模块相连接，三维动画展示模块与用户调节界面相连接。

[0007] 作为本发明的进一步方案，智能温室包括智能玻璃温室、生产服务区以及雨水回收池，生产服务区包括办公区、包装车间、灌溉区以及锅炉区。

[0008] 作为本发明的进一步方案，智能玻璃温室采用全封闭或半封闭建设方式，由超白减反无影玻璃、高优质碳素钢以及高强度铝合金材料组成；

[0009] 作为本发明的进一步方案，农业大脑环境控制模块包括环境管理单元、生产要素控制单元、水肥循环控制单元以及空气处理单元，环境管理单元与生产要素控制单元、水肥循环控制单元分别相连接，生产要素控制单元、水肥循环控制单元与空气处理单元分别相连接。

[0010] 作为本发明的进一步方案，环境管理单元通过温度、湿度、二氧化碳浓度、光照强度以及水肥灌溉量建立最佳生长环境指标管理模型，依据最佳生长环境指标判断番茄植株的最佳生长环境条件，最佳生长环境指标管理模型的公式为：

[0011] ；

[0012] 式中： 为智能温室的最佳生长环境， 为智能温室的温度， 为智能温室的湿度， 为智能温室的二氧化碳浓度， 为光照强度， 为智能温室的水肥灌溉量，为可控变量。

[0013] 作为本发明的进一步方案，智能温室的水肥灌溉量通过智能温室的土壤湿度、智能温室的培养基酸碱度以及土壤电导率建立水肥灌溉量分析模型，智能温室的水肥灌溉量分析模型的公式为：

[0014] ；

[0015] 式中： 为智能温室的土壤湿度， 为智能温室的培养基酸碱度， 为智能温室的土壤电导率，为可变参数。

[0016] 作为本发明的进一步方案，生产要素控制单元包括温度控制子单元、光照强度控制子单元、湿度控制子单元、二氧化碳浓度控制子单元以及水肥灌溉量控制子单元，温度控制子单元包括升温控制及降温控制，升温控制包括地轨加热控制、顶部加热控制、株间加热控制、侧墙加热控制以及自动化保温幕布控制，降温控制包括高压喷雾控制、智能通风开窗控制以及自动化遮阳幕布控制。

[0017] 作为本发明的进一步方案，水肥循环控制单元通过对水肥一体化循环方案进行监测控制，水肥一体化循环方案的运行步骤为：

[0018] 步骤一，根据水样检测以及番茄植株状态出具营养液配方，根据营养液配方配置母液；

[0019] 步骤二，通过雨水回收池和RO水设备制原水并储存至原水罐中；

[0020] 步骤三，通过回液收集系统收集回液，再通过UV消毒机进行消毒存储；

[0021] 步骤四，根据设定的智能温室环境参数的基准值触发灌溉；

[0022] 步骤五，施肥机根据设定的智能温室环境参数的基准值，从原水罐、消毒后的回液和母液中等比例进行抽取、混合生成肥料，并通过pH传感器实时监测肥料的PH以进行调节；

[0023] 步骤六，肥料通过管道以及滴灌系统进入基质供番茄植株吸收消耗，未被吸收消耗的基质通过回液收集系统收集重复步骤一。

[0024] 作为本发明的进一步方案，物流动态信息展示模块用于通过地图展示物流动态信息，物流动态信息包括车辆运行信息、报警及异常信息、运单信息、运单实时跟踪列表信息，车辆运行信息包括车辆总数、运行总数以及车辆使用率，报警及异常信息包括今日报警数、今日异常数以及过去7天内情况统计，运单信息包括当前运单数、今日运单数以及较昨日运单变化量，运单实时跟踪列表信息包括运输起止点、承运车辆、运输重量以及运输状态信息。

[0025] 本发明一种用于智能温室的环境管理系统的技术效果和优点：

[0026] 1、本发明通过模拟番茄植株生长状况，依据最佳生长环境指标管理模型，判断番茄植株的最佳生长环境条件，并自动控制智能通风开窗、自动化遮阳幕布以及自动化保温幕布，能够优化温室内的生长条件，以最大程度地促进植物的生长和产量，有助于提高农产品的生产效率，并减少资源浪费；

[0027] 2、本发明通过用户调节界面显示智能温室内的环境参数，并支持用户手动调节环境参数以满足番茄植株的最佳生长环境条件，有助于提供稳定的生长条件，无需人工干预。

附图说明

[0028] 图1为本发明一种用于智能温室的环境管理系统的结构示意图；

[0029] 图2为本发明智能温室的结构布局示意图。

具体实施方式

[0030] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0031] 一种用于智能温室的环境管理系统，包括数据监测模块、农业大脑环境控制模块、三维动画展示模块以及用户调节界面，数据监测模块通过环境监测传感器，实时监测智能温室内的环境参数，环境参数包括智能温室内的温度、湿度、二氧化碳浓度、光照强度、培养基酸碱度、土壤湿度以及土壤电导率，并设定环境参数的基准值；农业大脑环境控制模块用于通过三维动画演示控制管理流程及包装流程，模拟番茄植株生长状况，依据最佳生长环境指标管理模型，判断番茄植株的最佳生长环境条件，并自动控制智能通风开窗、自动化遮阳幕布以及自动化保温幕布；物流动态信息展示模块用于通过地图展示物流动态信息，物流动态信息包括车辆运行信息、报警及异常信息、运单信息、运单实时跟踪列表信息；用户调节界面用于显示智能温室内的环境参数，并支持用户手动调节环境参数以满足番茄植株的最佳生长环境条件。

[0032] 数据监测模块与农业大脑环境控制模块相连接，农业大脑环境控制模块与三维动画展示模块相连接，三维动画展示模块与用户调节界面相连接。

[0033] 通过环境监测传感器，实时监测智能温室内的环境参数，通过三维动画演示控制管理流程及包装流程，模拟番茄植株生长状况，依据最佳生长环境指标管理模型，判断番茄植株的最佳生长环境条件，并能够自动控制智能通风开窗、自动化遮阳幕布以及自动化保温幕布，有助于提供稳定的生长条件，无需人工干预，能够优化温室内的生长条件，以最大程度地促进植物的生长和产量，有助于提高农产品的生产效率，并减少资源浪费。

[0034] 本发明实施例中，智能温室包括智能玻璃温室、生产服务区以及雨水回收池，生产服务区包括办公区、包装车间、灌溉区以及锅炉区。

[0035] 本发明实施例中，智能玻璃温室采用全封闭或半封闭建设方式，由超白减反无影玻璃、高优质碳素钢以及高强度铝合金材料组成；

[0036] 本发明实施例中，农业大脑环境控制模块包括环境管理单元、生产要素控制单元、水肥循环控制单元以及空气处理单元，环境管理单元与生产要素控制单元、水肥循环控制单元分别相连接，生产要素控制单元、水肥循环控制单元与空气处理单元分别相连接。

[0037] 本发明实施例中，环境管理单元通过温度、湿度、二氧化碳浓度、光照强度以及水肥灌溉量建立最佳生长环境指标管理模型，依据最佳生长环境指标判断番茄植株的最佳生长环境条件，最佳生长环境指标管理模型的公式为：

[0038] ；

[0039] 式中： 为智能温室的最佳生长环境， 为智能温室的温度， 为智能温室的湿度， 为智能温室的二氧化碳浓度， 为光照强度， 为智能温室的水肥灌溉量，为可控变量。

[0040] 作为可控变量在最佳生长环境指标管理模型中起到调节作用，的值越大，就会增强温度和光照强度对最佳生长环境的重要性，而减小湿度和二氧化碳浓度的重要性，的调节允许根据具体情况和需求来优化最佳生长环境的判断。当在一个智能温室中，温度对番茄植株的生长影响最大，而湿度和二氧化碳浓度的波动对生长的影响相对较小时，能够通过增加 的值来提高温度的权重，使模型更加侧重于维持适宜的温度条件，有助于确保番茄植株在高温条件下依然能够保持最佳的生长环境。

[0041] 由模型公式反映智能温室的最佳生长环境受智能温室的培养基酸碱度以及智能温室的水肥灌溉量的影响较大，受智能温室的温度、湿度、二氧化碳浓度以及光照强度的影响较小，通过最佳生长环境指标管理模型公式计算得到的最佳生长环境指标，有助于确保温室内的温度、湿度、二氧化碳浓度、光照强度和水肥灌溉量处于适宜范围，有利于智能温室内的番茄植株实现最佳生长条件，提高生产效率，节约资源，减少人为干预，并基于科学原理做出决策，从而促进温室农业的可持续发展。

[0042] 本发明实施例中，智能温室的水肥灌溉量通过智能温室的土壤湿度、智能温室的培养基酸碱度以及土壤电导率建立水肥灌溉量分析模型，智能温室的水肥灌溉量分析模型的公式为：

[0043] ；

[0044] 式中： 为智能温室的土壤湿度， 为智能温室的培养基酸碱度， 为智能温室的土壤电导率，为可变参数。

[0045] 为可变参数，根据不同地理条件控制变化，通过智能温室的水肥灌溉量分析模型的公式计算水肥灌溉量，能够确保植物在适宜的水分和养分条件下生长，从而提高生产效率和产量。

[0046] 智能温室对种植番茄的温度、湿度、二氧化碳浓度、光照强度、培养基酸碱度以及水肥灌溉量设定了基准值，其中，智能温室的温度基准值为白天温度在20摄氏度至30摄氏度之间，夜晚温度在15至24摄氏之间；湿度为百分之六十至百分之八十之间；二氧化碳浓度在800体积浓度至1200体积浓度之间；光照强度在1500至2000微摩尔每平方每秒之间；培养基酸碱度在6.0至6.8之间。

[0047] 本发明实施例中，生产要素控制单元包括温度控制子单元、光照强度控制子单元、湿度控制子单元、二氧化碳浓度控制子单元以及水肥灌溉量控制子单元，温度控制子单元包括升温控制及降温控制，升温控制包括地轨加热控制、顶部加热控制、株间加热控制、侧墙加热控制以及自动化保温幕布控制，降温控制包括高压喷雾控制、智能通风开窗控制以及自动化遮阳幕布控制，光照强度控制子单元通过自动化遮阳幕布控制智能温室光照强度，湿度控制子单元通过高压喷雾控制智能温室湿度，二氧化碳浓度控制子单元通过空气处理单元控制智能温室中二氧化碳的含量，水肥灌溉量控制子单元通过滴灌系统控制水肥灌溉量。

[0048] 触发地轨加热控制在当智能温室内的温度降到基准值以下时，地轨加热控制自动启动，为地面提供热量，以维持适宜的生长温度；顶部加热控制在需要提供顶部加热以均匀地升高温室内的温度时启动；株间加热控制在智能温室内的植物生长密度高，需要在植株之间提供额外的热量，以确保它们都能在适宜的温度下生长时启动；侧墙加热控制在温室侧墙面临寒冷的外部环境，需要加热以防止温室内部温度下降时启动；自动化保温幕布在温室内温度较低时开启，覆盖温室结构，减少热量流失，提供保温效果，以维持温度在适宜范围内；

[0049] 高压喷雾控制在智能温室内温度过高，超过基准值时启动，自动喷洒水雾来冷却温室内的空气；智能通风开窗控制在智能温室内的温度超过基准值时启动，自动打开通风窗，包括天窗、升降窗和侧窗，促进空气流通，降低温度；自动化遮阳幕布控制在温室内的光照强度过强，光照强度累计超过基准值时启动，自动化遮阳幕布能够自动关闭，以降低光照强度，防止过度曝晒植物。

[0050] 当智能温室内的温度超过基准值时，智能通风开窗系统将自动打开，给棚内降温；当智能温室内光照过强时，即光照强度累计超过基准值时，自动化遮阳幕布将自动开启；当智能温室内部的温度较低时，自动化保温幕布会自动开启，给温室保温。

[0051] 本发明实施例中，水肥循环控制单元通过对水肥一体化循环方案进行监测控制，水肥一体化循环方案的运行步骤为：

[0052] 步骤一，根据水样检测以及番茄植株状态出具营养液配方，根据营养液配方配置母液；

[0053] 步骤二，通过雨水回收池和RO水设备制原水并储存至原水罐中；

[0054] 步骤三，通过回液收集系统收集回液，再通过UV消毒机进行消毒存储；

[0055] 步骤四，根据设定的智能温室环境参数的基准值触发灌溉；

[0056] 步骤五，施肥机根据设定的智能温室环境参数的基准值，从原水罐、消毒后的回液和母液中等比例进行抽取、混合生成肥料，并通过pH传感器实时监测肥料的PH以进行调节；

[0057] 步骤六，肥料通过管道以及滴灌系统进入基质供番茄植株吸收消耗，未被吸收消耗的基质通过回液收集系统收集重复步骤一。

[0058] 本发明实施例中，物流动态信息展示模块用于通过地图展示物流动态信息，物流动态信息包括车辆运行信息、报警及异常信息、运单信息、运单实时跟踪列表信息，车辆运行信息包括车辆总数、运行总数以及车辆使用率，报警及异常信息包括今日报警数、今日异常数以及过去7天内情况统计，运单信息包括当前运单数、今日运单数以及较昨日运单变化量，运单实时跟踪列表信息包括运输起止点、承运车辆、运输重量以及运输状态信息。

[0059] 本发明实施例通过环境监测传感器，通过环境监测传感器，实时监测智能温室内的环境参数，环境参数包括智能温室内的温度、湿度、二氧化碳浓度、光照强度、培养基酸碱度、土壤湿度以及土壤电导率，并设定环境参数的基准值；通过三维动画演示控制管理流程及包装流程，模拟番茄植株生长状况，依据最佳生长环境指标管理模型，判断番茄植株的最佳生长环境条件，并自动控制智能通风开窗、自动化遮阳幕布以及自动化保温幕布，通过三维动画演示和自动化控制系统，温室能够实现更高效、更智能、更可持续的番茄生产，同时提高农业从业者的技能和知识水平，有助于满足不断增长的食品需求；通过地图展示物流动态信息，物流动态信息包括车辆运行信息、报警及异常信息、运单信息、运单实时跟踪列表信息，能够实现更智能、更高效、更安全和更可持续的物流操作，提高客户满意度，降低成本，减少风险，同时为运输公司提供更多的数据和信息以支持决策制定；再通过用户调节界面显示智能温室内的环境参数，并支持用户手动调节环境参数以满足番茄植株的最佳生长环境条件，减少了对人工干预的依赖，能够更精确地满足植物的需求，提高了农作物的生长效率和质量。本发明实施例实现了全面的自动化，减少了对人工干预的依赖，降低了人工成本，其次通过实时监控和智能控制，能够更精确地满足植物的需求，提高了农作物的生长效率和质量，并且通过用户界面的可视化展示使操作更加直观和易于理解。

[0060] 以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

[0061] 最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。