本發(fā)明涉及設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，具體涉及一種基于Smart Windows拉伸可變色玻璃的植物生長特性自適應(yīng)溫室及其工作方法，其適于自然光型植物工廠之類的溫室種植業(yè)。

背景技術(shù)：

我國是農(nóng)業(yè)大國，以傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)耕種生產(chǎn)模式為主。傳統(tǒng)的耕種生產(chǎn)模式不僅需要大量的人力物力，也對(duì)環(huán)境保護(hù)與水土保持構(gòu)成嚴(yán)重的威脅，對(duì)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展帶來嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。為解決上述問題，目前我國大力提倡智慧型農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式。所謂智慧型農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式，就是利用實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)信息采集系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)快速、多維度、多尺度的信息實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并在信息與種植專家知識(shí)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的自動(dòng)控制。

溫室種植是提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)附加值、增加農(nóng)民收入的一種重要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式。溫室又稱暖房，能透光、保溫、加溫，還能人工地對(duì)溫室內(nèi)部的溫度、濕度、光照、二氧化碳濃度以及土壤養(yǎng)分等各種影響植物生長的條件進(jìn)行調(diào)節(jié)以便為植物提供最佳的生長環(huán)境，從而增加作物的產(chǎn)量，提高質(zhì)量，是一種幾乎不受自然氣候限制的四季都能栽培植物的設(shè)施，特別適合在不適宜植物生長的季節(jié)栽培植物。近年來，我國溫室面積不斷增加，溫室和智慧型農(nóng)業(yè)技術(shù)相結(jié)合更是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

光合作用是綠色植物吸收太陽光的能量，通過CO₂和水，制造出有機(jī)物并釋放氧的過程，是植物生長的基礎(chǔ)。從光譜上看，太陽光譜是個(gè)連續(xù)光譜?，F(xiàn)有研究表明，植物并不是對(duì)所有波長的太陽光都均勻吸收，而是有選擇性的，植物的葉綠素在藍(lán)光和紅光部分有兩個(gè)很強(qiáng)的吸收峰。而且，不同波長的光對(duì)植物生長的作用也不同，同時(shí)，植物在不同的生長階段所需的光照條件也不同。已有研究表明，采用有色薄膜進(jìn)行濾光對(duì)作物的增產(chǎn)增收有促進(jìn)作用。

現(xiàn)有的溫室大棚的透光頂棚部和側(cè)壁一般均采用普通的透光玻璃或透光塑料，這種透光玻璃或透光塑料對(duì)太陽光的透光率都是固定不變的，并沒考慮溫室內(nèi)植物對(duì)太陽光照強(qiáng)度及光譜的選擇性，這就使透進(jìn)溫室的光中，有些波長的光對(duì)植物生長而言可能會(huì)過多或過少。某種成分的光譜過多有可能抑制植物生長或傷害植物，過少則有可能使得植物生長緩慢甚至生病。

因此，有必要發(fā)明一種能根據(jù)植物生長所需要的光強(qiáng)和光譜的條件進(jìn)行選擇性透光的溫室，這種溫室能根據(jù)太陽光的強(qiáng)弱變化而改變透光率和透過的光譜成分，使得植物始終處于最有利于的生長環(huán)境，還能有選擇地只透過那些對(duì)植物生長有利的光譜成分，以加快植物的生長。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種能根據(jù)植物生長所需的光照條件自動(dòng)調(diào)節(jié)透光率及透射光譜分布的溫室，這種溫室的頂部和四周都用可通過拉伸變色并改變透光率的Smart Windows玻璃覆蓋，使得透過溫室的光是最有利于溫室內(nèi)植物的生長。Smart Windows玻璃是一種可通過拉伸而改變顏色及透光率的玻璃，多方向任何角度具有同等的透光率，從不同角度拉伸不會(huì)有差異，由賓夕法尼亞大學(xué)的教授發(fā)明并公開。本發(fā)明所提供的溫室內(nèi)的溫濕度和二氧化碳濃度能根據(jù)太陽光的強(qiáng)弱變化而變化，使它們最有利于植物生長。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種基于Smart Windows拉伸可變色玻璃的植物生長特性自適應(yīng)溫室，其包括由頂棚和墻壁構(gòu)成的溫室、設(shè)置于該溫室內(nèi)的傳感模塊和溫室自動(dòng)控制系統(tǒng)；所述傳感模塊檢測(cè)溫室內(nèi)的環(huán)境信號(hào)并將該信號(hào)傳送至溫室自動(dòng)控制系統(tǒng)。

進(jìn)一步的，所述頂棚和墻壁由Smart Windows拉伸可變色玻璃做成。

進(jìn)一步的，所述傳感模塊包括光照傳感器單元、溫濕度傳感器單元及二氧化碳傳感器單元。

進(jìn)一步的，所述的溫室有若干個(gè)，各溫室之間通過封閉式走廊連接。

一種基于上述的基于Smart Windows拉伸可變色玻璃的植物生長特性自適應(yīng)溫室的工作方法，其特征在于：所述傳感模塊檢測(cè)溫室內(nèi)的環(huán)境信號(hào)并將該信號(hào)傳送至溫室自動(dòng)控制系統(tǒng)；溫室自動(dòng)控制系統(tǒng)預(yù)先存儲(chǔ)有溫室相應(yīng)植物所需的光強(qiáng)、溫濕度以及二氧化碳濃度；傳感模塊檢測(cè)的環(huán)境信號(hào)與溫室自動(dòng)控制系統(tǒng)預(yù)先存儲(chǔ)的信號(hào)進(jìn)行比對(duì)后，溫室自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)室內(nèi)的光強(qiáng)、溫濕度以及二氧化碳濃度進(jìn)行調(diào)節(jié)。

進(jìn)一步的，所述頂棚和墻壁的Smart Windows拉伸可變色玻璃的形狀和放置的位置根據(jù)溫室外形架構(gòu)模型以及該模型下對(duì)應(yīng)種植的植物種類進(jìn)行配置。

本發(fā)明的有益效果是：充分考慮了植物對(duì)光強(qiáng)和光譜的選擇性，利用Smart Windows拉伸可變色玻璃的顏色和透光率的改變配合植物生長的特性，保證了植物在整個(gè)生長過程中都能處于最佳的生長環(huán)境中，最大程度的提升植物的產(chǎn)量和品質(zhì)，而且結(jié)構(gòu)簡單，易于實(shí)現(xiàn)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明系統(tǒng)的智能控制部分原理框圖。

圖2是本發(fā)明的溫室實(shí)施例的外部結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下將通過具體實(shí)施例和相關(guān)附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

一種基于Smart Windows拉伸可變色玻璃的植物生長特性自適應(yīng)溫室，其包括由頂棚和墻壁構(gòu)成的溫室、設(shè)置于該溫室內(nèi)的傳感模塊和溫室自動(dòng)控制系統(tǒng)；所述傳感模塊檢測(cè)溫室內(nèi)的環(huán)境信號(hào)并將該信號(hào)傳送至溫室自動(dòng)控制系統(tǒng)。頂棚和墻壁構(gòu)成的溫室以及設(shè)置于該溫室內(nèi)的傳感模塊和溫室自動(dòng)控制系統(tǒng)。所述頂棚和墻壁由一種拉伸可變色的Smart Windows玻璃做成。所述Smart Windows拉伸可變色玻璃能使透過的光照強(qiáng)度和光譜分布根據(jù)溫室內(nèi)植物生長所需要的光照條件進(jìn)行調(diào)節(jié)，透過的光強(qiáng)和光質(zhì)是有利于溫室內(nèi)植物生長的；所述傳感模塊能分別對(duì)溫室內(nèi)的光強(qiáng)和光譜成分、溫濕度以及二氧化碳濃度進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，該溫室自動(dòng)控制系統(tǒng)根據(jù)檢測(cè)到數(shù)據(jù)對(duì)室內(nèi)的光強(qiáng)、溫濕度以及二氧化碳濃度進(jìn)行調(diào)節(jié)，以利植物生長。

圖1是本發(fā)明系統(tǒng)智能控制部分的原理框圖，也是實(shí)施例中溫室內(nèi)智能控制部分的原理框圖。傳感模塊包括光傳感器單元、溫度傳感器單元、濕度傳感器單元和二氧化碳濃度傳感器單元，它們能分別對(duì)溫室內(nèi)的光強(qiáng)和光譜成分、溫度、濕度以及二氧化碳濃度進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，并把檢測(cè)結(jié)果送到自動(dòng)控制系統(tǒng)。

本發(fā)明還提供一種基于上述的基于Smart Windows拉伸可變色玻璃的植物生長特性自適應(yīng)溫室的工作方法：所述傳感模塊檢測(cè)溫室內(nèi)的環(huán)境信號(hào)并將該信號(hào)傳送至溫室自動(dòng)控制系統(tǒng)；溫室自動(dòng)控制系統(tǒng)中存有溫室內(nèi)植物所需的最佳光強(qiáng)及光譜分布，以及在各種光強(qiáng)下的最佳溫度、濕度以及二氧化碳濃度值的數(shù)據(jù)；系統(tǒng)收到傳感器單元檢測(cè)到的光強(qiáng)及光譜分布后，與系統(tǒng)中存有的最佳光強(qiáng)及光譜分布值進(jìn)行比較，如果不一致就拉伸Smart Windows可變色玻璃，調(diào)節(jié)所透過的光強(qiáng)及光譜分布，使其與系統(tǒng)中所存的最佳值一致，然后根據(jù)這一光強(qiáng)及光譜分布值準(zhǔn)確地從數(shù)據(jù)庫中獲取相應(yīng)的溫度、濕度以及二氧化碳濃度的信息，并把這些信息傳給進(jìn)行溫度、濕度以及二氧化碳濃度調(diào)節(jié)的輔助設(shè)備；控制輔助設(shè)備的運(yùn)行，調(diào)節(jié)溫室內(nèi)的溫度、濕度及二氧化碳濃度，直到這三者的值達(dá)到要求。

如圖2的溫室實(shí)施例所示，本實(shí)施例中該溫室由若干個(gè)部分組成，溫室的入口1為出入口，溫室的墻壁2可以用Smart Windows拉伸可變色玻璃為主體，溫室的頂棚為方形頂棚，根據(jù)不同需求有不同的頂棚3和5，各溫室之間通過封閉式走廊4連接，沿著走廊布置一些相應(yīng)的植物。Smart Windows拉伸可變色玻璃對(duì)太陽光中不同光譜成分的透過率是根據(jù)溫室內(nèi)植物生長所需要的光照條件而定，透過的光強(qiáng)和光質(zhì)是有利于溫室內(nèi)植物生長的。

值得一提的是，所述頂棚和墻壁的Smart Windows拉伸可變色玻璃的形狀和放置的位置可根據(jù)溫室外形架構(gòu)模型以及該模型下對(duì)應(yīng)種植的植物種類進(jìn)行配置，這樣，所述Smart Windows拉伸可變色玻璃不僅能根據(jù)溫室內(nèi)植物生長所需要的光照條件而對(duì)太陽光中不同光譜成分有不同的透過率，而且還能通過對(duì)Smart Windows拉伸可變色玻璃的不同搭配而對(duì)溫室的外觀起到裝飾的作用，使得所設(shè)計(jì)的溫室從外觀上看起來給人以一種美學(xué)上的享受。

本實(shí)施例中，所述溫室透光頂棚和墻壁由于太陽光透過Smart Windows拉伸可變色玻璃，透過的光強(qiáng)和光質(zhì)是植物生長最需要的，室內(nèi)光強(qiáng)、溫濕度以及二氧化碳濃度這四個(gè)對(duì)植物生長最重要的環(huán)境因素又呈最佳搭配狀態(tài)，因此，所述的溫室用于植物種植能達(dá)到增產(chǎn)增收的目的。

以上是本發(fā)明實(shí)施例中一個(gè)較佳的實(shí)施方案。但是，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方案，凡按本發(fā)明方案所做的任何均等變化和修飾，所產(chǎn)生的功能作用未超出本方案的范圍時(shí)，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。