一种诱发作物病害的环境参数控制系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种诱发作物病害的环境参数控制系统，所述控制系统通过智能控制器对各功能模块的控制，使密闭空间内的土壤水分、光照强度、温度和湿度始终处于设定的范围内，密闭空间内受外界环境影响小，为诱发作物病害创造了最佳环境，对作物抗病性鉴定提供了理想的条件，且本实用新型控制系统可全天候工作，加快了育种进程，通过智能化控制，大大节省了人工，并提高了环境参数准确性，具有较好的经济价值和社会价值，值得推广。
【专利说明】
一种诱发作物病害的环境参数控制系统
技术领域
[0001]本实用新型属于农业技术领域，具体涉及一种诱发作物病害的环境参数控制系统。
【背景技术】
[0002]作物病害对作物生长发育、产量和品质都会造成很大的影响，如中国是世界上小麦赤霉病危害最大的国家，每年受害面积约750万hm2，占全国小麦总面积的1/4，每年因赤霉病危害造成产量损失200万?300万t，其中长江中下游麦区是小麦赤霉病重发区，普通年份赤霉病危害造成产量损失达10 %?15 %，赤霉病大流行年份减产甚至达50 %。感染赤霉病的麦粒粗蛋白质含量降低，出粉率低，面粉湿面筋含量减少，失去种用和工业价值;另外人们更为关注的是病麦粒含有多种真菌毒素，如DON可引起人、畜急性中毒。可见小麦赤霉病对小麦的产量、品质和食品安全等方面有多重的威胁。
[0003]作物不同品种对同一种病害或虫害具有不同的抗性。这种抗性可以遗传并在作物上表现出来。通过一定的技术，培育既丰产、优质，又具有抗性的品种的过程称为抗性(病、虫)育种。与其它防治措施相比，选育和利用抗性品种是一项经济有效的措施，而且有利于生态环境保护。一些重大病害如小麦锈病、麦类白粉病、小麦赤霉病、马铃薯晚疫病等基本上都是采取以应用抗病品种为主或为基础的综合防治措施才得以控制的。对于气传病害，如小麦锈病、稻瘟病、玉米大小斑病等，这类病害发生面积大，重复侵染次数频繁，通过空气传播，化学药剂难以全面防治。推广抗病品种是最有效的防治方法。病毒病和其他尚无药剂防治的病害，只能靠利用抗病品种来防治，选育和利用抗病品种显得更重要。
[0004]作物抗病性鉴定是抗病育种的重要基础工作之一，可靠地鉴定抗性资源选育抗病品种必须在病害发生的情况下才能进行筛选，在自然条件下鉴定，常因缺乏病害流行的必要条件而得不到预期的结果。如小麦赤霉病在1954-2013年中，大流行8 a，中度流行15 a，其余27 a为无病或轻病年，流行频率为46%，具有明显的间歇性。因此在抗病性品种选育过程中如何控制每季病害充分、稳定发病，保证在发病的条件下进行压力选择，是筛选抗病品种的关键。目前，人为诱发病害的方法主要是通过人工接菌配合人工保湿完成，人工接菌是通过室内培养病原菌并通过人工单花滴注完成，由于工作量大，无法实现大群体病害材料的培育，也无法模拟自然发病的循环侵染过程。或是在大田中通过漫灌畦沟，保持地表湿度，并用薄膜覆盖的方法维持发病圃高温高湿，从而人工诱发病害的发生，但这种方法受气象条件影响同样很大，无法做到稳定有效。因此必须改进抗性鉴定技术，研究对各种诱发作物病害环境参数同时进行调控的新技术，以便快速对新品种进行考核。
[0005]中国专利授权公告号:CN 204888109 U，授权公告日:2015.12.23，公开了“一种诱发小麦赤霉病的田间增湿装置。”这种装置通过水栗和微喷头对田间小麦进行喷水加湿，但采用的控制方式为时间控制，无法获知准确的湿度值，受田间气候条件影响很大，同时不能对温度、光照等进行调节，病害流行的必要条件不能充分满足，对作物病害的诱发不能很好控制。
[0006]综上所述，现有诱发作物病害的方法和技术存在工作量大，无法实现大群体病害材料的培育，也无法模拟自然发病的循环侵染过程等问题。
【实用新型内容】
[0007]实用新型的技术目的是提供一种诱发作物病害的环境参数控制系统，以解决现有技术存在的问题。
[0008]为实现上述技术目的，本实用新型公开的技术方案为:
[0009]一种诱发作物病害的环境参数控制系统，其特征在于，包括智能控制模块、用于种植待抗性鉴定作物的密闭空间以及作用于所述密闭空间的灌溉加湿模块、降温模块、补光模块和加温模块:
[0010]所述智能控制模块包括智能控制器、设有显示单元的移动终端和安装在密闭空间内的土壤水分传感器、光照度传感器、温度传感器及湿度传感器，所述土壤水分传感器、光照度传感器、温度传感器及湿度传感器分别与智能控制器连接，向智能控制器传输检测信号，智能控制器与移动终端通信连接；
[0011]所述密闭空间设有与外界连通的进气通道、出气通道及供人员进出的门，所述进气通道、出气通道相对设置在密闭空间的两端；
[0012]所述灌溉加湿模块包括悬置在密闭空间内的多个雾化喷头，连接雾化喷头的管路上配置有防滴阀，所述雾化喷头通过安装有过滤器的输水管道与喷灌水栗连接，喷灌水栗控制电路与所述智能控制器连接；
[0013]所述降温模块包括负压风机与湿帘，所述负压风机安装在密闭空间的出气通道上，湿帘安装在密闭空间进气通道处，所述湿帘通过安装有过滤器的输水管道与水栗连接，负压风机及湿帘水栗的控制电路分别与所述智能控制器连接；
[0014]所述补光模块包括安装在密闭空间顶部的补光灯，所述补光灯的波长范围为300?8 50nm，补光灯的控制电路与所述智能控制器连接；
[0015]所述加温模块包括自带风机的加热炉，加热炉风机进风口与外界连通，加热炉控制电路与所述智能控制器连接。
[0016]在上述方案的基础上，进一步改进或优选的方案还包括:
[0017]所述密闭空间为矩形空间，长28m，宽20m，高4m。
[0018]密闭空间一端的宽面墙体上安装有三台负压风机，排风量为29000m3/h/台，湿帘安装在与负压风机相对的另一端墙体上，湿帘高1.5m，长18m。
[0019]所述密闭空间的顶部均匀布置有35只补光灯，每只补光灯功率为400W，光通量为550001m，光效为 1381m/W，色温为2050K。
[0020]所述加热炉的热负荷为149020kcal/h。
[0021 ]如上所述诱发作物病害的环境参数控制系统的控制方法，包括以下步骤:
[0022]设置在所述密闭空间内可诱发作物病虫害环境参数的控制范围，土壤含水量设定为40?70%、光强时间设定为4?8小时/天、空气温度设定为20?26°C，空气湿度设定为90?98%，通过智能控制器读取传感器检测信号，并将检测信号转化为对应的测量值与设定值进行比较，并控制灌溉加湿模块、降温模块、补光模块或加温模块对环境参数进行调节，过程如下:
[0023]I)土壤湿度调节:当土壤含水量的测量值小于40%时，智能控制器向喷灌水栗控制电路发出开启命令，启动喷灌水栗向雾化喷头输水，通过雾化喷头灌溉作物；当土壤含水量测量值大于70%时，智能控制器向喷灌水栗控制电路发出关闭喷灌水栗的命令，灌溉结束；
[0024]2)空气湿度调节:当空气湿度的测量值小于90%时，智能控制器向喷灌水栗控制电路发出开启命令，启动喷灌水栗向雾化喷头输水，通过雾化喷头对空气进行加湿；当空气湿度测量值大于98%时，智能控制器向喷灌水栗控制电路发出关闭喷灌水栗的命令，加湿结束；
[0025]3)加温调节:当空气温度的测量值小于20 0C时，智能控制器向加热炉的控制电路发出开启命令，通过加热炉向密闭空间内通入热空气进行加温，当空气温度的测量值大于26 0C时，智能控制器向加热炉控制电路发出关闭加热炉的命令，加温结束；
[0026]4)降温调节:当空气温度的测量值大于26°C时，智能控制器向湿帘水栗与负压风机的控制电路发出开启命令，启动湿帘水栗与负压风机，水通入湿帘后均匀分布在湿帘上，密闭空间内的空气被负压风机抽出，利用负压将外界空气通过进气通道吸入密闭空间内，被吸入的空气从湿帘缝隙中穿过，导致水分蒸发，气体降温，降温后的冷空气在室内流动吸附热量后再被负压风机抽出；当温度值小于26°C时，智能控制器向湿帘水栗与负压风机的控制电路发出关闭湿帘水栗与负压风机的命令，降温结束；
[0027]上述过程中，当步骤1)、步骤2)调节过程冲突时，优先执行步骤I)土壤含水量调
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[0028]有益效果:
[0029]本实用新型通过智能控制器对各功能模块的控制，使密闭空间内的土壤水分、光照强度、温度和湿度始终处于设定的范围内，密闭空间内受外界环境影响很小，为诱发作物病害创造了最佳环境，对作物抗病性鉴定提供了理想的条件，具有较好的经济价值和社会价值，值得推广。且本实用新型控制系统可全天候工作工作，加快了育种进程，通过智能化控制，大大节省了人工，并提高了环境参数准确性。
【附图说明】
[0030]图1是本实用新型控制系统的结构示意图；
[0031]图2是本实用新型的原理框图；
[0032]图3是本实用新型的控制方法的流程图。
[0033]图中:10、密封空间；11、南侧墙；12、作物；13、门；14、屋顶；15、北侧墙;20、喷灌水栗;21、管道;22、过滤器;23、雾化喷头;30、负压风机;31、湿帘；32、湿帘水栗；40、补光灯；50、智能控制器;51、土壤水分传感器;52、光照度传感器;53、温度传感器;54、湿度传感器；55、移动终端;60、加热炉。
【具体实施方式】
[0034]为了阐明本实用新型的技术方案、技术目的及技术效果，下面结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步的介绍。
[0035]—种诱发作物病害的环境参数控制系统，包括智能控制模块、用于种植待抗性鉴定作物的密闭空间10以及作用于所述密闭空间10的灌溉加湿模块、降温模块、补光模块和加温模块。
[0036]所述智能控制模块包括带有显示设备的移动终端55、智能控制器50以及土壤水分传感器51、光照度传感器52、温度传感器53、湿度传感器54等。所述智能控制器50固定安装在密闭空间的合适位置，内部有控制电路、无线传输模块和控制软件，通过触摸屏显示和输入，可显示和设定各项功能和参数。土壤水分传感器51埋设于土壤内一定深度，探测土壤含水量，用于控制灌溉;光照度传感器52、温度传感器53、湿度传感器54布置于作物上方一定距离，分别探测光照强度、温度、湿度，用于控制补光、降温、加温和加湿。移动终端55可通过4G网络与智能控制器50进行通讯，可显示各参数和设备状态，接收到预设的报警信息，输入设定值并对智能控制器50进行实时控制，无需人员全天候监控。
[0037]所述密闭空间10可由温室、大棚或房屋等建筑构成，设有四面墙和一个屋顶及地面、与外界连通的进气通道、出气通道以及供人员进出的门13，密闭空间10内种有需进行抗性鉴定的作物。
[0038]所述灌溉加湿模块由喷灌水栗20、管道21、过滤器22和雾化喷头23组成。喷灌水栗20与水源连通，固定在地面上，水栗流量为6.3m3/h，扬程50m，功率4KW;管道21沿着南侧墙11布置至屋顶14，管道21材料为PE管，管径32mm;管道21上安装有叠片式过滤器22，过滤精度150目，防止雾化喷头23堵塞;支管间距为2m，分成10路支管，支管材料为PE管，管径20mm;在支管上打孔并安装雾化喷头23，流量30L/h，间距为2m，每路支管14只，共280只，并配有防滴阀，防止喷出水不成雾状。通过喷灌水栗20加压，水通过管道21进入雾化喷头23喷出，可实现灌溉和加湿。
[0039]所述降温模块由负压风机30、湿帘31和湿帘水栗32、过滤器、管道等组成。负压风机30安装在南侧墙11上，共安装3台，外形尺寸1200 X 1150 X 445mm，排风量约29000m3/h/台，功耗0.55kw/台。湿帘31安装在北侧墙15上，湿帘31高1.5m，长约18m，安装在铝合金框架内。湿帘31由波纹状的纤维纸粘结而成，能确保水均匀地淋湿整个降温湿帘墙，湿帘水栗32与蓄水池相通，并通过管道、过滤器向湿帘31供水，水从湿帘31上部向下流动，最终汇流到蓄水池。智能控制器50通过无线方式控制负压风机30、湿帘水栗32的开启和关闭。当需要降温时，启动负压风机30，将室内的空气强制抽出，造成负压；同时，湿帘水栗32将水加压流动到湿帘31墙上。室外空气通过密闭空间的进气通道被负压吸入室内时，以一定的速度从湿帘31的缝隙穿过，导致水分蒸发、降温，冷空气流经室内，吸收室内热量后，经负压风机30排出，从而达到降温目的。
[0040]所述补光模块由若干个补光灯40和控制电路组成，补光灯固定在屋顶上向下照射。补光灯40间距为4m，共布置35只，每只功率400W，光通量:550001m，光效:1381m/W，色温:2050K，波长范围为300?850nm。补光灯由智能控制器50通过无线方式控制，模拟作物最易发生病害时的光照强度。
[0041 ] 所述加温模块由加热炉60和控制电路组成，由智能控制器通过无线方式控制，当温度低于设定值时，智能控制器向加热炉控制电路输出开启命令，启动加热炉50。加热炉50与密封空间10连通，通过自带风机将热空气输送到室内。按室外温度(TC，室内设计温度24°C，温升24°C，进行热负荷计算，则供暖热负荷取149020kcal/h。热风炉最大热输入功率:213kw(183180kcal/h)，最大热输出功率:192kw(165120kcal/h)。
[0042]下面通过具体实施例说明本实用新型控制方法:
[0043]一、首先通过智能控制器50触摸屏或移动终端55设置土壤含水量(40?70%)、光照强度(每天光强时间4-8小时)、温度(20?26 °C )和湿度(90?98%)的控制范围数值。
[0044]二、智能控制器50通过无线传输模块向各个传感器发送检测命令，传感器将检测信号回传给智能控制器50，将信号转换为对应的测量值，在智能控制器50中与设定值进行比较。
[0045]三、根据比较结果进行环境参数的调节，过程如下:
[0046]I)土壤湿度调节:当土壤含水量测量值小于40%时，智能控制器50通过无线传输模块向灌溉水栗的控制电路发出开启命令，灌启动溉水栗20并加压，水通过管道21输送到喷头23喷出，灌溉作物。当土壤含水量大于70%时，智能控制器50通过无线传输模块向灌溉水栗控制电路发出关闭水栗的命令，灌溉水栗20停止工作，灌溉结束。
[0047]2)空气湿度调节:当空气湿度测量值小于90%时，智能控制器50通过无线传输模块向灌溉水栗控制电路发出开启命令，启动灌溉水栗20并加压，水通过管道21输送到雾化喷头23喷出，进行加湿。当空气湿度测量值大于98%时，智能控制器50通过无线传输模块向灌溉水栗控制电路发出关闭命令，水栗停止工作，加湿结束。
[0048]所述灌溉加热模块的灌溉和加湿功能每次只能选择一项进行操作，不能同时进行，灌溉优先。即上述过程中，当步骤I)、步骤2)调节过程冲突时，优先执行步骤I)土壤含水量调节。
[0049]3)升温调节:当空气温度测量值小于20°C时，智能控制器50通过无线传输模块向加热炉控制电路发出开启加热炉的命令，热空气通过管道输送到室内，进行加温。当空气温度值大于26°C时，智能控制器50通过无线传输模块向加热炉控制电路发出关闭命令，加热炉停止工作，加温结束；
[0050]4)降温调节:当空气温度值大于26°C时，智能控制器50通过无线传输模块向负压风机控制电路和湿帘水栗控制电路发出开启命令，启动负压风机30和湿帘水栗32 ο水通过管道进入湿帘31内，冷空气在室内流动，吸收热量后被吸到室外进行降温。当温度值小于26°(:时，智能控制器50通过无线传输模块向负压风机控制电路和湿帘水栗控制电路发出关闭命令，负压风机30和湿帘水栗32停止工作，降温结束。
[0051]以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书、说明书及其等效物界定。
【主权项】
1.一种诱发作物病害的环境参数控制系统，其特征在于，包括智能控制模块、用于种植待抗性鉴定作物的密闭空间以及作用于所述密闭空间的灌溉加湿模块、降温模块、补光模块和加温模块: 所述智能控制模块包括智能控制器、设有显示单元的移动终端和安装在密闭空间内的土壤水分传感器、光照度传感器、温度传感器及湿度传感器，所述土壤水分传感器、光照度传感器、温度传感器及湿度传感器分别与智能控制器连接，向智能控制器传输检测信号，智能控制器与移动终端通信连接； 所述密闭空间设有与外界连通的进气通道、出气通道及供人员进出的门，所述进气通道、出气通道相对设置在密闭空间的两端； 所述灌溉加湿模块包括悬置在密闭空间内的多个雾化喷头，连接雾化喷头的管路上配置有防滴阀，所述雾化喷头通过安装有过滤器的输水管道与喷灌水栗连接，喷灌水栗控制电路与所述智能控制器连接； 所述降温模块包括负压风机与湿帘，所述负压风机安装在密闭空间的出气通道处，湿帘安装在密闭空间进气通道处，所述湿帘通过安装有过滤器的输水管道与水栗连接，负压风机及湿帘水栗的控制电路分别与所述智能控制器连接； 所述补光模块包括安装在密闭空间顶部的补光灯，所述补光灯的波长范围为300?850nm，补光灯的控制电路与所述智能控制器连接； 所述加温模块包括自带风机的加热炉，加热炉风机进风口与外界连通，加热炉控制电路与所述智能控制器连接。2.根据权利要求1所述的一种诱发作物病害的环境参数控制系统，其特征在于: 所述密闭空间为矩形空间，长28m，宽20m，高4m。3.根据权利要求2所述的一种诱发作物病害的环境参数控制系统，其特征在于: 密闭空间一端的宽面墙体上安装有三台负压风机，排风量为29000 m3/h/台，湿帘安装在与负压风机相对的另一端墙体上，湿帘高1.5m，长18m。4.根据权利要求2所述的一种诱发作物病害的环境参数控制系统，其特征在于: 所述密闭空间的顶部均匀布置有35只补光灯，每只补光灯功率为400W，光通量为550001m，光效为 1381m/W，色温为2050K。5.根据权利要求2所述的一种诱发作物病害的环境参数控制系统，其特征在于: 所述加热炉的热负荷为149020kcal/h。
【文档编号】G05D27/02GK205450848SQ201620208414
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年3月18日
【发明人】金永奎, 薛新宇, 张玲, 周立新, 丁素明, 张宋超, 秦维彩, 周良富, 孔伟, 孙竹, 顾伟, 蔡晨, 崔龙飞, 王宝坤, 陈晨
【申请人】农业部南京农业机械化研究所