一种用于充气大棚的碳循环方法与流程

1.本发明属于农用大棚技术领域，尤其是涉及一种用于充气大棚的碳循环方法。


背景技术：

2.随着城乡经济建设的发展，人们的经济活动及生产生活中，在很多场所需要易装卸、可拆迁的建筑物，该建筑物既可以满足农业生产需求也可以基本满足人们临时的生活使用需求，市面上应运而生了充气结构的塑料大棚，该大棚结构简单，使用方便。
3.农用充气大棚可以为农作物提供温室，农作物在白天进行光合作用，吸收二氧化碳并放出氧气；在夜间吸收氧气并放出二氧化碳。现有农用大棚无法通过自身结构和充气大棚本身的充放气功能来自动调节大棚内二氧化碳浓度，无法对农作物的光合作用和呼吸作用进行干预。
4.因此急需一种用于充气大棚的碳循环方法。


技术实现要素：

5.鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种用于充气大棚的碳循环方法，解决现有大棚无法通过自身结构和充放气功能来自动调节大棚内二氧化碳浓度的问题。
6.本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：一种用于充气大棚的碳循环方法，利用一种充气大棚，所述充气大棚包括气仓、窗体和控制器，窗体和控制器分别与气仓连接，所述气仓包括外壁、内壁和隔膜，所述外壁与隔膜形成的空间为外仓，内壁与隔膜形成的空间为内仓，所述窗体为气囊；所述碳循环方法包括如下步骤：步骤1：制定二氧化碳浓度-时间点计划表；步骤2：将大棚内的空气吸入内仓；6时将含高浓度二氧化碳的内部空气存入内仓；步骤3：调用计划表并执行；如果到达计划表中的预定时间点，执行步骤4；如果到达计划表中的结束时间点，执行步骤8；步骤4：检测二氧化碳浓度；步骤5：比对二氧化碳浓度，依据比对结果分别执行步骤3、步骤6或步骤7；比对二氧化碳浓度的实测值和预设值，如果实测值与预设值的差值在预设值的
±
1%以内，执行步骤3；如果实测值与预设值的差值小于预设值的-1%，执行步骤6；如果实测值与预设值的差值大于预设值的1%，执行步骤7；步骤6：增大二氧化碳浓度，包括如下分步骤；分步骤61：所述控制器关闭窗体；分步骤62：控制器向外仓内充气，内仓向大棚内排气；
分步骤63：执行本步骤单位时间后执行步骤4；步骤7：减小二氧化碳浓度，包括如下分步骤；分步骤71：所述控制器开启窗体；分步骤72：控制器向内仓内充气，外仓向大棚外排气；分步骤73：执行本步骤单位时间后执行步骤4；步骤8：结束二氧化碳浓度的自动调整。
7.进一步地，步骤1包括：按照每日具体时刻制定每一时刻的目标二氧化碳浓度值计划表，所述计划表包含自动调整的结束时间。
8.进一步地，步骤1还包括：所述计划表的时间密度为每10分钟、15分钟、半小时或1小时。
9.进一步地，步骤1还包括：将所述计划表存入控制器。
10.进一步地，步骤3包括：控制器调用二氧化碳浓度-时间点计划表并与当前时刻进行比对。
11.进一步地，步骤4包括：采用二氧化碳浓度传感器检测大棚内的二氧化碳浓度。
12.进一步地，分步骤61包括：控制器对窗体的气囊进行抽气，窗体关闭大棚。
13.进一步地，分步骤63包括：所述单位时间为1-10分钟。
14.进一步地，分步骤71包括：控制器将窗体的气囊进行充气，气囊膨胀为柱状，气囊与气仓的空隙供外部空气进入大棚。
15.进一步地，分步骤73包括：所述单位时间为1-10分钟。
16.与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：（1）与现有技术相比，在保持进气和排气的流速相同时，气仓能够保持总气压和拱起的姿态不变，且能够将外仓或内仓的气体进行更换；（2）本发明使用的的充气大棚可以自动进行充放气操作，自动调节棚内空气的二氧化碳含量，进行碳循环的自动控制。
17.本发明中，上述各技术方案之间可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的内容中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过文字以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
18.附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件；图1为充气大棚的碳循环方法的流程图；图2为温室内二氧化碳浓度-时间曲线图；图3为充气大棚的整体结构示意图；图4为充气大棚的纵剖结构示意图；图5为气仓的横剖结构示意图；图6为内仓和外仓体积变换示意图；图7为基石的结构示意图；
图8为窗体放气状态的侧视图；图9为窗体充气状态的结构示意图；图10为充气大棚的控制系统示意图。
19.附图标记：1-气仓；2-基石；3-窗体；4-控制系统；5-外壁；6-内壁；7-隔膜；8-外仓；9-内仓；11-外进气口；12-外排气口；13-内进气口；14-内排气口；15-底仓；21-凹槽；22-凸缘；23-衬垫；31-连接件；32-加强杆；41-控制器；43-二氧化碳传感器；44-外进气管口；45-内进气管口；46-第一三通阀；47-气泵；48-第一泄压阀；49-第二三通阀；50-第一止回阀；51-第二止回阀；52-第二泄压阀；53-第一阀门；54-外排气管口；55-第三泄压阀；56-第二阀门；57-内排气管口。
具体实施方式
20.下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本发明一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
21.实施例1本发明的一个具体实施例，如图1所示，公开了一种用于充气大棚的碳循环方法（以下简称碳循环方法），本碳循环方法能够自动调整大棚内部的二氧化碳浓度。二氧化碳传感器43能够测量大棚内部二氧化碳浓度，大棚内的二氧化碳浓度可以依照程序设定通过控制器41自动进行调整。
22.当需要增加或减小二氧化碳浓度时，上述碳循环方法包括如下步骤：步骤1：制定二氧化碳浓度-时间点计划表；按照每日具体时刻制定每一时刻的目标二氧化碳浓度值列表该表包含自动调整的结束时间，计划表的预定时间间隔为10分钟、15分钟、半小时或1小时；将二氧化碳浓度-时间点计划表存入控制器41；步骤2：将大棚内的空气吸入内仓9；如图2 所示，6时大棚内二氧化碳浓度最高，此时将充气大棚内含高浓度二氧化碳的空气存入内仓9，在需要的时候释放回到大棚内部，供植物进行光合作用所需。
23.控制器41开启内进气管并向内仓9内充气，同时开启外排气管，外仓8向大棚外排气；具体地，控制器41发出控制信号，关闭第二阀门56，开启第一三通阀46的内进气端和出气端，开启第二三通阀49的进气端和内出气端，开启气泵47，开启第一阀门53，内部空气由内进气管口45、第一三通阀46、气泵47、第一泄压阀48、第二三通阀49、第二止回阀51和内进气口13，最终进入内仓9，内仓9的体积逐渐变大，隔膜7向外仓8的方向膨胀弯曲，外仓8的体积逐渐变小，最终隔膜7与外壁5完全贴合；此时内仓9内充满高含二氧化碳空气。
24.步骤3：调用计划表并执行，根据当前时间点执行步骤4或步骤8；控制器41调用二氧化碳浓度-时间点计划表并与当前时刻进行比对；如果到达列表中预定时间点，执行步骤4；如果到达结束时间点，执行步骤8；步骤4：检测二氧化碳浓度；通过二氧化碳传感器43检测大棚内的二氧化碳浓度。
25.步骤5：比对二氧化碳浓度；比对二氧化碳浓度的实测值和预设值，如果实测值与预设值的差值在预设值的
±
1%以内，执行步骤3；如果实测值与预设值的差值小于预设值的-1%，执行步骤6；如果实测值与预设值的差值大于预设值的1%，执行步骤7。
26.步骤6：增大二氧化碳浓度；控制器41关闭窗体3；具体地，控制器41将窗体3的气囊进行抽气，窗体3关闭大棚；控制器41开启外进气管并向外仓8内充气，同时开启内排气管，内仓9向大棚内排气。
27.具体地，控制器41发出控制信号，关闭第一阀门53，开启第一三通阀46的外进气端和出气端，开启第二三通阀49的进气端和外出气端，开启气泵47，开启第二阀门56，外部空气依次由外进气管口44、第一三通阀46、气泵47、第一泄压阀48、第二三通阀49、第一止回阀50和外进气口11，最终进入外仓8，外仓8的体积逐渐变大，隔膜7向内仓9方向膨胀弯曲，内仓9的体积逐渐变小，内仓9内的气体依次经内排气口14、第三泄压阀55、第二阀门56和内排气管口57排出到大棚的内部；执行本步骤单位时间后执行步骤4；单位时间是1-10分钟。
28.步骤7：减小二氧化碳浓度；控制器41开启窗体3；控制器41将窗体3的气囊进行充气，充气的气囊膨胀为柱状，气囊与气仓1的空隙供外部空气进入大棚。
29.控制器41开启内进气管并向内仓9内充气，同时开启外排气管，外仓8向大棚外排气。
30.具体地，控制器41发出控制信号，关闭第二阀门56，开启第一三通阀46的内进气端和出气端，开启第二三通阀49的进气端和内出气端开启，开启气泵47，开启第一阀门53，内部空气由内进气管口45、第一三通阀46、气泵47、第一泄压阀48、第二三通阀49、第二止回阀51和内进气口13，最终进入内仓9，内仓9的体积逐渐变大，隔膜7向外仓8的方向收缩，外仓8的体积逐渐变小，外仓8内的气体依次经外排气口12、第二泄压阀52、第一阀门53和外排气管口54排出到大棚的外部。
31.执行本步骤单位时间后执行步骤4；单位时间是1-10分钟。
32.步骤8：结束二氧化碳浓度自动调整。
33.实施例2本发明的另一个具体实施例，如图3所示，公开了实施例1使用的一种用于碳循环利用的充气大棚（以下简称大棚），包括气仓1、基石2、窗体3和控制系统4，基石2、窗体3和控制系统4分别与气仓1连接，大棚包含多个气仓1。
34.优选地，气仓1为可充放气的气仓，多个气仓1连接形成拱形结构，拱形结构与地面之间为大棚的内部。
35.该大棚适用于农业生产以及供人员在内部活动。
36.优选地，如图4所示，气仓1包括外壁5、内壁6和隔膜7。外壁5和内壁6连接，隔膜7设置在外壁5和内壁6之间。外壁5与隔膜7形成的空间为外仓8，内壁6与隔膜7形成的空间为内仓9。多个外仓8之间相互连通，气体可以在多个外仓8之间流动；内仓9之间相互连通，气体可以在多个内仓9之间流动。
37.多个内壁6与地面之间形成的空间为大棚的内部空间。
38.优选地，隔膜7为弹性膜，隔膜7可以扩张和缩小。
39.优选地，如图5和图6所示，外壁5上设有外进气口11和外排气口12，内壁6上设有内进气口13和内排气口14。开启外进气口11和内排气口14，通过外进气口11向外仓8充气，外仓8的气压大于内仓9的气压，隔膜7向内仓9方向拱起，内仓9内的空气通过内排气口14排出；开启内进气口13和外排气口12，通过内进气口13向内仓9充气，内仓9的气压大于外仓8的气压，隔膜7向外仓8方向拱起，外仓8内的空气通过外排气口12排出。
40.将外进气口11、外排气口12、内进气口13和内排气口14全部关闭，外仓8和内仓9的气压能够保持稳定，隔膜7的紧张程度和弯曲状态可以保持不变。
41.优选地，外壁5和内壁6的面积相等，隔膜7能够完全伸展并贴紧外壁5或内壁6，能够排空外仓8或内仓9的气体。
42.与现有技术相比，在保持进气和排气的流速相同情况下，气仓1保持总气压和拱起的姿态不变，能够将外仓8或内仓9的气体进行更换。
43.优选地，如图7所示，基石2包括凹槽21和凸缘22，气仓1还包括底仓15。
44.优选地，凹槽21和凸缘22均设置在基石2上，凸缘22与凹槽21的一端连接，凹槽21包括中空部，凸缘22能够部分的遮挡中空部。底仓15设置在气仓1的一端，底仓15可以充气膨胀，也可以放气缩小。底仓15缩小时，能够通过凸缘22进入凹槽21的中空部，底仓15膨胀时能够被凸缘22卡住，无法脱离凹槽21，进而将气仓1与基石2进行连接。
45.与现有技术相比，本发明的凹槽21、凸缘22和底仓15能够在不借助任何其他固定设施的情况下将气仓1与基石2连接或解除连接，本发明的大棚可以便捷地在场地、野外或农田布设并固定。
46.优选地，凹槽21的中空部可以铺设管道与电线，凹槽21能够对上述管道与电线提供保护。
47.优选地，基石2为混凝土基石，具有很大的重量，为大棚提供向下的重力，保证大棚结构稳定和抗风性。
48.优选地，基石2与气仓1接触的一端为上端，与上端相对的一端为下端，下端的横截面积大于上端的横截面积，基石2可以埋入土中，进一步提升大棚的稳定性和抗风性。
49.优选地，基石2上设有衬垫23，衬垫23设置在气仓1和基石2之间，衬垫23与基石2连接。衬垫23防止气仓1与基石2的混凝土直接接触，防止气仓1磨损。
50.优选地，如图8和图9所示，窗体3为气囊，窗体3能够充放气。
51.优选地，窗体3的一端与气仓1连接。在未充气时，窗体3的另一端与基石2连接，此时窗体3能够封堵气仓1和基石2之间的空隙，达到关闭大棚的目的；充气后窗体3的气囊能够膨胀为柱状，柱状气囊的直径小于气仓1到基石2之间的距离，窗体3与基石2之间形成大棚内部空间与外部空间空气交换的通道，达到给大棚开窗的效果。
52.优选地，窗体3上设有连接件31，连接件31分别连接窗体3和基石2。连接件31拉紧
窗体3，确保将窗体3向基石2方向持续牵拉。
53.优选地，连接件31为弹性连接件，以便始终保持基石2对窗体3的牵拉。在窗体3放气关闭时，连接件31能够自动将窗体3向基石2方向牵拉，确保窗体3与基石2紧密连接，以便窗体3达到严密的关窗效果。
54.优选地，窗体3上还设有加强杆32。加强杆32分别与窗体3和连接件31连接。
55.优选地，加强杆32为硬质杆，通过加强杆32可以将连接件31与窗体3的单点连接变为线连接，用以将连接件31对窗体3单点部位的拉力分散为对窗体3一端的区域拉力，以便保护窗体3；并且窗体3关闭时整个加强杆32与基石2连接，以便窗体3达到严密的关窗效果。
56.优选地，基石2还包括有凹坑（图中未示出），连接件31设置在凹坑内，窗体3关闭时连接件31能够全部收缩进凹坑内，以便窗体3关闭时整个加强杆32与基石2连接，确保窗体3达到严密的关窗效果。
57.优选地，如图10所示，控制系统4包括控制器41、二氧化碳传感器43、内进气管、外进气管、内排气管和外排气管。二氧化碳传感器43设置在大棚内部，二氧化碳传感器43与控制器41连接，外进气管与外进气口11连接，外排气管与外排气口12连接，内进气管与内进气口13连接，内排气管与内排气口14连接。二氧化碳传感器43用于采集大棚内二氧化碳浓度数据并传送给控制器41。
58.优选地，向着外进气口11的方向，外进气管上依次设有外进气管口44、第一三通阀46、气泵47、第一泄压阀48、第二三通阀49和第一止回阀50；外进气管口44设置在大棚的外部，外部空气能够从外进气管口44进入外进气管。第一三通阀46包括外进气端、内进气端和出气端，外进气端和外进气管口44连接，出气端和气泵47的一端连接，气泵47的另一端和第一泄压阀48的一端连接；第二三通阀49包括进气端、外出气端和内出气端，进气端和第一泄压阀48的另一端连接，外出气端和第一止回阀50的一端连接；第一止回阀50的另一端和外进气口11连接。其中第一三通阀46、气泵47、第一泄压阀48和第二三通阀49均与控制器41连接，接受控制器41的控制。
59.当第一三通阀46调整为外进气端和出气端开启，第二三通阀49调整为进气端和外出气端开启，将气泵47开启，外部空气能够由外进气管口44进入外进气管并形成气流，流经第一三通阀46、气泵47、第一泄压阀48、第二三通阀49、第一止回阀50和外进气口11，最终进入外仓8。第一泄压阀48能测量气压数值并反馈给控制器41，控制器41能够设定第一泄压阀48的最大压力，经过气泵47传送到第一泄压阀48的气压超出该设定值时，第一泄压阀48会进行排气泄压，并通知控制器41关闭气泵47；第一止回阀50可以防止外进气管的气流回流，确保气流仅向外仓8传送。
60.优选地，向着内进气口13的方向，内进气管上依次设有内进气管口45、第一三通阀46、气泵47、第一泄压阀48、第二三通阀49和第二止回阀51；内进气管口45设置在大棚的内部，内部空气能够从内进气管口45进入内进气管。第一三通阀46的内进气端和内进气管口45连接，出气端和气泵47的一端连接，气泵47的另一端和第一泄压阀48的一端连接；第二三通阀49的进气端和第一泄压阀48的另一端连接，内出气端和第二止回阀51的一端连接；第二止回阀51的另一端和内进气口13连接。
61.当第一三通阀46调整为内进气端和出气端开启，第二三通阀49调整为进气端和内出气端开启，将气泵47开启，内部空气能够由内进气管口45进入内进气管并形成气流，流经
第一三通阀46、气泵47、第一泄压阀48、第二三通阀49、第二止回阀51和内进气口13，最终进入内仓9。控制器41能够设定第一泄压阀48的最大压力，经过气泵47传送到第一泄压阀48的气压超出该设定值时，第一泄压阀48会进行排气泄压，同时反馈给控制器41，控制器41关闭气泵47；第二止回阀51可以防止内进气管的气流回流，确保气流仅向内仓9流动。
62.优选地，外排气管上依次设有第二泄压阀52、第一阀门53和外排气管口54。第二泄压阀52分别与外排气口12和第一阀门53的一端连接，第一阀门53的另一端为外排气管口54，外排气管口54设置在大棚的外部。第一阀门53开启时，外仓8内的气体能够依次经外排气口12、第二泄压阀52、第一阀门53和外排气管口54排出到大棚的外部。第二泄压阀52能够测量外仓8的气压数值并反馈给控制器41，控制器41能够设定第二泄压阀52的最大压力，外仓8的气压超出该设定值时，第二泄压阀52会进行排气泄压。
63.优选地，内排气管上依次设有第三泄压阀55、第二阀门56和内排气管口57。第三泄压阀55分别与内排气口14和第二阀门56的一端连接，第二阀门56的另一端为内排气管口57，内排气管口57设置在大棚的内部。第二阀门56开启时，内仓9内的气体能够依次经内排气口14、第三泄压阀55、第二阀门56和内排气管口57排出到大棚的内部。第三泄压阀55能够测量内仓9的气压数值并反馈给控制器41，控制器41能够设定第三泄压阀55的最大压力，内仓9的气压超出该设定值时，第三泄压阀55会进行排气泄压。
64.与现有技术相比，在保持进气和排气的流速相同时，本实施例提供的气仓1在保持总气压和拱起的姿态不变的情况下，能够将外仓8或内仓9的气体彻底进行更换；凹槽21、凸缘22和底仓15能够在不借助任何其他固定设施的情况下将气仓1与基石2连接或解除连接，大棚可以便捷地在场地、野外或农田布设并固定；基石2可以埋入土中，进一步提升大棚的稳定性和抗风性；窗体3能够封堵气仓1和基石2之间的空隙，达到关闭大棚的目的；充气后窗体3的气囊能够膨胀为柱状，柱状气囊的直径小于气仓1到基石2之间的距离，窗体3与基石2之间形成大棚内部空间与外部空间空气交换的通道，达到给大棚开窗的效果；连接件31能够自动将窗体3向基石2方向牵拉，确保窗体3与基石2紧密连接，以便窗体3达到严密的关窗效果。
65.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。