本發(fā)明涉及無土栽培控制，具體提供了一種基于集裝箱植物工廠種植的無土栽培系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
1、集裝箱式的植物工廠作為一種環(huán)境可控的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)物，近年來在都市農(nóng)業(yè)、極端環(huán)境作物生產(chǎn)等領(lǐng)域展現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用前景。其核心優(yōu)勢(shì)在于能夠在有限的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)作物的周期連續(xù)生產(chǎn)，且不受外界氣候條件的限制。無土栽培作為植物工廠的主流種植方式，通過精準(zhǔn)控制水肥供應(yīng)和環(huán)境參數(shù)，顯著提高了資源利用效率和作物產(chǎn)量。
2、然而，在封閉或半封閉的集裝箱環(huán)境中，高密度種植和連續(xù)生產(chǎn)容易導(dǎo)致病原微生物的積累與傳播，傳統(tǒng)化學(xué)藥劑消毒方式存在殘留風(fēng)險(xiǎn)，且可能對(duì)作物生長(zhǎng)造成不利影響。臭氧作為一種強(qiáng)氧化性氣體，具有良好的殺菌消毒效果，且分解后無殘留，逐漸被引入植物工廠的空氣消毒中使用。但目前大多數(shù)植物工廠對(duì)臭氧使用的控制仍基于定時(shí)啟動(dòng)消殺的簡(jiǎn)單策略，存在消毒時(shí)機(jī)不當(dāng)、臭氧過量或不足等問題，影響作物生長(zhǎng)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)上述的缺陷，本發(fā)明提供了一種基于集裝箱植物工廠種植的無土栽培系統(tǒng)，其目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中植物工廠臭氧消毒時(shí)機(jī)不當(dāng)和供應(yīng)量難以控制的問題。
2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種基于集裝箱植物工廠種植的無土栽培系統(tǒng)，其內(nèi)容為包括艙體和設(shè)置于艙體內(nèi)的種植架，還包括
3、消毒殺菌系統(tǒng)；
4、智能控制系統(tǒng)，其包括相互通信連接的傳感器網(wǎng)絡(luò)和中央控制器，所述傳感器網(wǎng)絡(luò)分布于所述艙體內(nèi)，用于實(shí)時(shí)采集艙體內(nèi)的環(huán)境參數(shù)，所述中央控制器與所述消毒殺菌系統(tǒng)通信連接；
5、所述消毒殺菌系統(tǒng)包括臭氧發(fā)生器，所述傳感器網(wǎng)絡(luò)包括紅外熱成像儀、環(huán)境濕度傳感器和環(huán)境溫度傳感器，所述紅外熱成像儀朝向所述艙體內(nèi)的植物冠層設(shè)置，用于采集冠層的熱紅外數(shù)據(jù)并生成熱成像視頻流，所述中央控制器被配置為從傳感器網(wǎng)絡(luò)獲取信息，對(duì)消毒殺菌系統(tǒng)生成控制指令。
6、優(yōu)選的，所述中央控制器對(duì)消毒殺菌系統(tǒng)生成控制指令的控制邏輯：
7、a1、從所述熱成像視頻流中按預(yù)設(shè)時(shí)間間隔提取熱成像圖像幀；
8、a2、對(duì)所述熱成像圖像幀進(jìn)行處理，以獲取與植物葉片溫度分布相關(guān)的圖像特征數(shù)據(jù)；
9、a3、基于所述圖像特征數(shù)據(jù)及環(huán)境溫度和濕度數(shù)據(jù)，推斷植物的氣孔開度狀態(tài)s和水分脅迫指數(shù)c；
10、a4、至少基于所述氣孔開度狀態(tài)s、水分脅迫指數(shù)c和環(huán)境參數(shù)中的濕度值rh，生成控制指令，根據(jù)控制指令控制臭氧發(fā)生器。
11、優(yōu)選的，所述步驟a3中的“氣孔開度狀態(tài)s”的生成方式為：
12、b1、將從所述熱成像圖像幀中提取的多個(gè)圖像特征數(shù)據(jù)與所述環(huán)境溫度傳感器和環(huán)境濕度傳感器采集的數(shù)據(jù)組合，構(gòu)建成一個(gè)多維輸入特征向量；
13、b2、將所述輸入特征向量輸入至預(yù)訓(xùn)練的氣孔開度預(yù)測(cè)模型中；
14、b3、所述氣孔開度預(yù)測(cè)模型輸出氣孔開度狀態(tài)s。
15、優(yōu)選的，所述傳感器網(wǎng)絡(luò)還包括臭氧濃度傳感器，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)艙體內(nèi)臭氧濃度。
16、優(yōu)選的，所述中央控制器執(zhí)行步驟a4的具體邏輯為：
17、將所述氣孔開度狀態(tài)s與開度狀態(tài)預(yù)設(shè)閾值s預(yù)比較，將所述水分脅迫指數(shù)c與水分脅迫指數(shù)預(yù)設(shè)閾值c預(yù)比較，將所述環(huán)境濕度值rh與濕度值預(yù)設(shè)閾值rh預(yù)比較；
18、若rh>rh預(yù)或c<c預(yù)或s>s預(yù)，則不啟動(dòng)臭氧發(fā)生器；
19、若rh≤rh預(yù)且c≥c預(yù)且s≤s預(yù)，啟動(dòng)臭氧發(fā)生器并實(shí)時(shí)獲取所述臭氧濃度傳感器的讀數(shù)，中央控制器控制臭氧發(fā)生器使艙體內(nèi)臭氧濃度達(dá)到并穩(wěn)定在臭氧濃度設(shè)定值t設(shè)；
20、其中，所述臭氧濃度設(shè)定值t設(shè)根據(jù)氣孔開度狀態(tài)s、水分脅迫指數(shù)c和環(huán)境參數(shù)中的濕度值rh生成。
21、優(yōu)選的，還包括
22、環(huán)境調(diào)控系統(tǒng)，用于調(diào)節(jié)艙體內(nèi)的環(huán)境；
23、水肥灌溉系統(tǒng)，用于為植物提供養(yǎng)分；
24、所述環(huán)境調(diào)控系統(tǒng)包括補(bǔ)光模塊、溫控模塊、濕度控制模塊、通風(fēng)模塊和co2補(bǔ)充模塊；
25、所述水肥灌溉系統(tǒng)包括營(yíng)養(yǎng)液配置單元和滴箭灌溉單元；
26、所述中央控制器被配置為整合所述傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)，對(duì)所述環(huán)境調(diào)控系統(tǒng)和所述水肥灌溉系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)閉環(huán)控制。
27、優(yōu)選的，所述中央控制器在執(zhí)行對(duì)消毒殺菌系統(tǒng)的控制指令時(shí)，還被配置為：
28、關(guān)閉通風(fēng)模塊，關(guān)閉補(bǔ)光模塊的全光譜光源，僅開啟遠(yuǎn)紅光波段光源，用于向植物冠層發(fā)射波長(zhǎng)為730-760nm的遠(yuǎn)紅光，按預(yù)設(shè)時(shí)間照射后執(zhí)行所述步驟a1至a4的控制流程。
29、優(yōu)選的，所述通風(fēng)模塊的風(fēng)道內(nèi)集成有uv-c紫外燈；
30、所述中央控制器還被配置為：控制臭氧發(fā)生器運(yùn)行預(yù)設(shè)時(shí)間段后關(guān)閉，啟動(dòng)所述通風(fēng)模塊并使艙體內(nèi)空氣進(jìn)行循環(huán)，同時(shí)啟動(dòng)所述uv-c紫外燈，實(shí)時(shí)獲取所述臭氧濃度傳感器的讀數(shù)，當(dāng)臭氧濃度降至預(yù)設(shè)安全濃度閾值時(shí)，生成指令關(guān)閉所述uv-c紫外燈。
31、優(yōu)選的，所述艙體包括食品級(jí)不銹鋼內(nèi)層和聚氨酯保溫層。
32、本發(fā)明的目的在于提供一種基于集裝箱植物工廠種植的無土栽培系統(tǒng)，其具有以下有益效果：
33、①本系統(tǒng)通過紅外熱成像技術(shù)非接觸式監(jiān)測(cè)葉片溫度，并結(jié)合環(huán)境數(shù)據(jù)計(jì)算出水分脅迫指數(shù)，同時(shí)利用訓(xùn)練好的預(yù)測(cè)模型分析熱圖像特征，推斷植物的氣孔開度狀態(tài)；中央控制器進(jìn)行決策并僅在安全時(shí)段啟動(dòng)臭氧發(fā)生器，從而在有效消毒殺菌的同時(shí)最大程度避免對(duì)植物生理造成脅迫，實(shí)現(xiàn)了消毒殺菌時(shí)機(jī)及臭氧量的精細(xì)化控制。
34、②本系統(tǒng)通過設(shè)置密閉艙體、模塊化環(huán)境調(diào)控與智能水肥管理，實(shí)現(xiàn)了作物生長(zhǎng)環(huán)境的精準(zhǔn)控制；系統(tǒng)集成的食品級(jí)保溫艙體、可定制光譜的led補(bǔ)光燈、空調(diào)溫控、co2補(bǔ)充及uv消毒滴灌等功能，協(xié)同保證了作物處于最佳生長(zhǎng)條件，擺脫了對(duì)外界環(huán)境及農(nóng)藥的依賴。
1.一種基于集裝箱植物工廠種植的無土栽培系統(tǒng)，包括艙體和設(shè)置于艙體內(nèi)的種植架，其特征在于，還包括
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于集裝箱植物工廠種植的無土栽培系統(tǒng)，其特征在于，所述中央控制器（401）對(duì)消毒殺菌系統(tǒng)（30）生成控制指令的控制邏輯：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于集裝箱植物工廠種植的無土栽培系統(tǒng)，其特征在于，所述步驟a3中的“氣孔開度狀態(tài)s”的生成方式為：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于集裝箱植物工廠種植的無土栽培系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器網(wǎng)絡(luò)（400）還包括臭氧濃度傳感器（4004），用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)艙體內(nèi)臭氧濃度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于集裝箱植物工廠種植的無土栽培系統(tǒng)，其特征在于，所述中央控制器（401）執(zhí)行步驟a4的具體邏輯為：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于集裝箱植物工廠種植的無土栽培系統(tǒng)，其特征在于，還包括
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于集裝箱植物工廠種植的無土栽培系統(tǒng)，其特征在于，所述中央控制器（401）在執(zhí)行對(duì)消毒殺菌系統(tǒng)（30）的控制指令時(shí)，還被配置為：
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于集裝箱植物工廠種植的無土栽培系統(tǒng)，其特征在于，所述通風(fēng)模塊（103）的風(fēng)道內(nèi)集成有uv-c紫外燈；
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于集裝箱植物工廠種植的無土栽培系統(tǒng)，其特征在于，所述艙體包括食品級(jí)不銹鋼內(nèi)層和聚氨酯保溫層。