人工气候室为植物生长提供理想的局部气候环境,能够帮助植物更好的生长,突破了以往季节与地域的限制,能够根据实验的需要控制温湿度以及光照强度,帮助实验人员更快的获取精准的实验数据,有效加快实验进程,从而为实际的农业生产的产能提高提供技术支持。

人工气候室设计建设解决方案

人工智能气候室出现和发展以来,应用范围越来越广泛。国外已在国防、海洋、林业、医学、农业、生物、气象、畜禽、工业、环境污染和宇宙开发等许多领域里应用。其中应用最多的为农业科学和植物生理学的研究。

人工气候室是通过人工来控制光照、温度、湿度、气压和其他成分等因素的密闭隔离设备。可由三部分组成,有控制室、空气处理室及环境实验室。

随着科学技术的发展与进步,人工气候室的控制系统愈来愈多元化,特别自动化程度和精度上。在生命科学研究上,向专用型和小型化方向发展。而在应用上主要是最优化的生产,多向大型化的方向进行发展。

特点:

1、温度范围。因为人工气候室会带上一个光照的功能,所以在看温度的时候当然就会分成两段,一般打开光照的情况下,温度范围会比不开光照情况下的要小,原因很简单,光照会产生热量导致温度上升。一般有光照的温度范围在:10-50℃,没有光照温度范围在:4-50℃。

2、湿度范围。湿度也是光照培养箱和人工气候室最大的区别所在,光照培养箱通常是没有湿度控制的,只有温度和光照控制,而人工气候室是带控湿功能的,所以具体的看我们的实验对象是否对湿度有控制要求,就可以确定是选购光照培养箱还是人工气候室了,一般的人工气候室湿度范围控制在50-90%RH就可以了。

3、光照强度。光照强度的影响因素有:光照方式和灯管数量,一般来说,最大的有0-30000LX,也有偏小一些范围的,我们在选择的时候,主要还是根据自己的实验要求进行选择 ,也并非是范围越大越好的。

故障:

智能人工气候室属于大型环境试验设备,由于设备的长期运行,也可能出现一些故障,这些故障往往是因为用户忽视日常维护和保养导致的。

1、人工气候室温度无法调节,当技术人员到达现场检测发现,故障是由于智能人工气候室室外主电源重新换线造成的。原因是压缩机电源是380V,由于室外其它施工结束后将电源线更换,如果相序接反,则造成电机缺相,压缩机不工作,且容易损坏,只需要找电工将三根火线的其中两根对调一下即可。

2、湿度的故障,智能人工气候室一般使用超声波加湿原理进行加湿,该加湿器要定期清洗雾状发生器的换能片,另外水源处最好加装过滤器,从而避免水垢对换能片造成堵塞。南方的水质较好,换能片的使用寿命较长,北方特别是新疆的南疆地区,盐碱特别大,必须在水源处加装过滤器,并定期清洗,加湿器方能正常使用。

分类及应用:

目前世界上植物人工智能气候室的研究,大体上有以下几种:

营养生理研究:不同环境条件下营养元素的吸收和积累;

器官发生研究:研究不同环境条件下花芽的形成、性别分化、营养器官和繁殖器官的形成,

开花生理研究:研究开花过程的生理,开花诱导的作用,植物光敏色素在开花中的作用;

育种研究:选育具有一定抗性的品种或加速世代繁育;

抗性生理研究:发展诱导的抗性技术

另外还有光呼吸、光合作用生理和气体污染等研究。

例如国外通过研究,了解到蕃茄坐果,对夜温比较敏感,夜温高坐果差。因此在较高夜温地区种植蕃茄选育出了忍耐高夜温的品种。

日本在水稻冷害试验研究中,得知稻穗在形成过程中低温造成的不孕性。确定了冷害的敏感期即减数分裂后的小孢子形成期,耐寒品种的伤害临界温度为15~17℃,敏感品种的伤害临界温度为17~19℃等。

国际水稻研究所利用人工智能气候室完成了很多有关水稻生理生化的研究。他们在不同温度、光照栽培环境下,测出水稻各个品系的光合率与叶片含氮量的关系。并在控制氮量的条件下,得出用不同光周期处理水稻植株的产量、碳水化合物含量等数据,为选育新品种提供了理论依据。

荷兰根据CO能促进光合作用的结果,将人工智能气候室内的CO浓度提高3-5倍,使黄瓜产量增产49%。蕃茄、菠菜、萝卜和甘蔗增产25~35%。

法国利用人工智能气候室对玉米进行光照强度和光周期试验,同时还研究低温对玉米发芽期的影响。证明了长光照、高气温和高光强有利于玉米的生长。这一结果为不同玉米品种区域化提供了依据。

此外西德、美国、澳大利亚等国也利用人工智能气候室对冬小麦、冬大麦、春播谷类以及甘蔗等作物的良种培育进行了研究,收效较大。

对于温度和气压及强光的研究,也包括对人体功能的影响,这样的研究能为海洋和极地和宇宙开发提供精确的科学依据了。

对温度和湿度及风雨、大气污染物的研究,可影响动物植物生长发育和产量及质量,来做到改善动植物的产量和品质提供的基础材料。通过人工气候室来为动物和植物的良种优育提供适宜的环境,对生物的病虫害防治方面有最准确的科学数据。

通过人工气候室的培养,可加速生物繁育及缩短试验周期,培养出的生物材料更为均一整齐。实际应用到对蔬菜和鱼类的生产性试验,可取得好的结果。

发展:

世界上第一座植物人工气候室来自美国加州理工学院,由1949年6月建成。随后就有将近20多个国家先后建立不同规模和类型的人工气候室和箱体。发展最快是日本了,各类人工气候室已约有70余座,而且日本都普及到各府各县的农技站。在我国的出现是在1969年,由中国科学院上海植物生理研究所建成的大型植物人工气候室,共25间,有自然光照室和人工光照室。随之中国又生产出几种类型的人工气候箱,已经成功的应用到了林业及生物和海洋、环境污染和农业及宇宙开发等领域当中。

人工气候室系统软件需具备的功能:

1、实时数据采集功能。系统要求能够采集温室里的温度、湿度和照度这三个气象因子的实时数据。

2、实时计算功能。在系统对实时数据采集完后,要对数据进行实时处理。实时处理包括A/D采样值的滤波处理、A/D采样值转换为温度、湿度和照度的实际值的计算处理。

3、实时控制功能。要求软件根据控制算法计算控制量,并对被控对象发出控制命令,实现实时控制功能。

4、通信功能。下位机(DDC)要能够和上位机(SCC)进行通信,能处理上位机发出的命令,传送实时数据。

5、故障处理功能。下位机软件要能够对各种故障和紧急情况进行诊断并处理,还要有报警功能。

6、键盘输入与显示模块。下位机单独控制时,需要键盘输入设定给定值。显示屏可以显示控制过程中各参数的变化情况。

培养架型人工气候室特点和使用规范

培养架型人工气候室具有控温(冷热温控)、控湿(加湿和除湿)、控光(有光或无光照)和时间程控(温度、湿度和光照按时间程序切换)等功能。

出入及门窗

出入人工气候室后必须立即关门,避免虫害在不同房间之间传播,离开时要及时锁门。

温度及光周期

人工气候室中温度、湿度及光照由各房间负责人设定好后,其他人员不要私自改变设定条件,在阴雨天或冬季,要开补光灯补光,每天补光时间约为8小时(可根据具体天气状况调整),补光灯开启达到时长后,要及时关闭,严禁夜晚补光或开灯过夜。

空间分配使用

人工气候室及温室使用采取登记制度,使用人提前通读使用规范,申请表包括使用时间(起止日期),种植计划。

材料管理

人工气候室所种材料必须是经无菌培养移栽或直接在室内播种而成长的苗,不得将外界生长过的植株移入;染病虫害植物需要尽快从植物培养间清除;植物培养间所种材料必须要有相 应标记,并有主人的信息(课程组、姓名、联系方式及使用期限),以便责任到人。

病虫防治

一间培养室的材料统一由各负责人进行病虫害防治(不能在房间内喷洒农药,需要病虫害防治时,全部搬出房间然后集体喷洒农药),由经验丰富人员决定什么时间打药,打什么药,以及用药量。

室内卫生

注意保持环境卫生。每次种植、取样、收种完毕后,及时清理相应操作空间,确保使用区域整洁卫生(无遗撒、无水渍、无杂物)。使用人使用周期内要负责其房间的卫生管理;材料用土及钵子、盘子(这一部分操作在规定区域进行,禁止培养室装土及清洗相关用具)搬出培养室的材料必须及时处理掉。

故障报修

所有使用者均有责任关注人工气候室及温室空调、风机、光源、水源等设备的运行情况,尤其是经历停电后,有异常情况务必及时联系各房间管理员,以作出相应的调整并及时报修。

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