一种用于人工气候箱内气候动态采集系统

技术领域

本发明涉及气候动态采集技术领域，具体为一种用于人工气候箱内气候动态采集系统。

背景技术

观察和研究动植物生长习性是我非常喜爱的一项科学实践活动，但因为植物的生长周期长，并且容易受到空间、季节和气候等条件的影响，作为学生的我就缺乏了许多接近自然，观察各种植物生长的条件和机会。

目前市面上已有的人工气候箱，能通过人为控制温度、湿度、光照强度、二氧化碳浓度和土壤含水量等参数，来模拟和满足植物生长所需的各种气候条件，实现全年都可以观察、研究植物生长的科研需要，但这种人工气候箱不仅占地大、造价和运行维护成本还很高，基于此，本发明设计了一种用于人工气候箱内气候动态采集系统以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于人工气候箱内气候动态采集系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于人工气候箱内气候动态采集系统，包括实时模拟模式和数据库模拟模式；

实时模拟模式是利用一个环境综合数据采集器，将采集到的气候动态因子，实时同步成培养装置内的状态；

数据库模拟模式是人为预先设计好一个动态气候数据，按照数据库内记录的状态，实时调整培养箱内状态，这个数据库的环境数据可以是设定的实验数据，也可以是由数据采集器采集下的某一时间段的记录。

优选的，所述系统的实施包括有数据采集单元与培养箱；

数据采集单元部分采用ESP32作为主控，连接有湿度、温度、光照度、二氧化碳浓度采集传感器，通过该部分传感器采集到的数据反馈给ESP32，ESP32则通过WIFI上传到服务器中。

优选的，数据采集单元设置在培养箱内部；培养箱采用了ESP32为主控，同时连接有显示屏、二氧化碳气阀、压缩机、半导体制冷装置与COB灯板装置。

优选的，在参数自动检测和控制中，培养箱通过服务器获得将要模拟的气候动态因子，动态调整培养箱上的各类装置的参数，直到采集传感器监测到的参数与获取的数据相同为止。

优选的，培养箱内温湿度的检测和控制

采集传感器的温度检测范围为-40℃至120℃，温度控制范围为10℃至50℃，加热器件采用LED灯的废热，制冷采用相同大小的半导体制冷片；湿度检测范围为0～99％。

优选的，光强检测和控制

光源采用LED灯，波长范围为400nm至720nm，可任意设定光周期和暗周期的时长以及光源开启、关闭的方式。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.装置整体设计的体积小，质量轻

半导体制冷片和COB灯板的使用解决了传统盘管加热和压缩机组制冷方式占用空间大、质量大等缺点。选用的微型传感器进一步缩小了培养箱的体积，减轻了它的质量。

2.可实现跨区域植物的培养及生长观察

实时模拟模式及数据库模式，能动态模拟气候因子，实现跨区域、跨季节植株培养及生长观察。

3.箱体结构设计能方便对比研究不同气候因子对植物生长的影响

通过箱体结构设计，允许两个以上箱体呈紧密配合状叠放，防止有滑动跌落的危险，也进一步减小了同时使用多个箱体所占用的空间，更重要的是能在同一时间内实现对比研究不同气候因子对植物生长的影响。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明数据采集部分系统框体图；

图2为本发明数据采集部分流程框体图；

图3为本发明培养箱系统框体图；

图4为本发明培养箱控制流程框体图；

图5为本发明实际培养组状态图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1至图5，本发明提供一种用于人工气候箱内气候动态采集系统技术方案：包括实时模拟模式和数据库模拟模式；

实时模拟模式是利用一个环境综合数据采集器，将采集到的气候动态因子，实时同步成培养装置内的状态；

数据库模拟模式是人为预先设计好一个动态气候数据，按照数据库内记录的状态，实时调整培养箱内状态，这个数据库的环境数据可以是设定的实验数据，也可以是由数据采集器采集下的某一时间段的记录；

系统的实施包括有数据采集单元与培养箱；

数据采集单元部分采用ESP32作为主控，连接有湿度、温度、光照度、二氧化碳浓度采集传感器，通过该部分传感器采集到的数据反馈给ESP32，ESP32则通过WIFI上传到服务器中；

数据采集单元设置在培养箱内部；培养箱采用了ESP32为主控，同时连接有显示屏、二氧化碳气阀、压缩机、半导体制冷装置与COB灯板装置；在参数自动检测和控制中，培养箱通过服务器获得将要模拟的气候动态因子，动态调整培养箱上的各类装置的参数，直到采集传感器监测到的参数与获取的数据相同为止，①箱内温湿度的检测和控制

采集传感器的温度检测范围为-40℃至120℃，温度控制范围为10℃至50℃，加热器件采用LED灯的废热，制冷采用相同大小的半导体制冷片；湿度检测范围为0～99％。

②光强检测和控制

光源采用LED灯，波长范围为400nm至720nm，可任意设定光周期和暗周期的时长以及光源开启、关闭的方式。

③箱内二氧化碳检测和换风

采集传感器的二氧化碳传感器量程为0ppm至5000ppm，若二氧化碳浓度降低，开启外循环风扇，同时设定内外空气交换的时长。

④土壤含水量检测与控制

土壤水分传感器型号为SM2801M，根据栽培植物的不同可设置不同的土壤水分值。当水分含量低于设定值时，启动电磁阀和输液泵，输液泵流速流量可调。当达到设定值时，输液泵停止运转、灌装。

本实施例的一个具体应用为：在装置的应用测试结果中，8月17日，将原产于青藏高原和云贵高原的模式植物绿绒蒿——喜马拉雅蓝罂粟的种子放在铺了湿棉花的小盒子里，再将小盒子放入培养箱内，根据西藏气象站公布的3-4月的气候数据，通过服务器同步到培养箱内，让种子在适宜发芽的环境中萌芽培养；8月22日又再次操作了一次，共两个时间端的培养组。

9月5日，观测到8月17日和8月22日种下的绿绒蒿的种子都发芽，发芽图片请参照图5。

本发明所提供的产品型号只是为本技术方案依据产品的结构特征进行的使用，其产品会在购买后进行调整与改造，使之更加匹配和符合本发明所属技术方案，其为本技术方案一个最佳应用的技术方案，其产品的型号可以依据其需要的技术参数进行替换和改造，其为本领域所属技术人员所熟知的，因此，本领域所属技术人员可以清楚的通过本发明所提供的技术方案得到对应的使用效果。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。