基本信息
- 项目名称：
- 日光温室果树促早栽培方法研究及装置实现
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 在设施果树促早栽培生产中，由于环境条件的改变，果树何时休眠（扣棚管理）、何时满足需冷量（升温管理）难以掌握，所以造成两种极端现象，一是没有满足需冷量时提前升温造成生理平衡的破坏；二是推迟升温使果品上市时间推迟造成经济损失。为解决升温管理和扣棚管理的误区，研发了“设施果树环境监测及扣棚升温时间预警装置”。
- 详细介绍：
- 该装置适用于北方果树促早栽培，能够实现通过传感器监测的数据，实时在线的利用需冷量计算公式（国际公认的犹他模型）和科研结果（需冷量值）作为目标函数，实时计算扣棚和升温时间，并提示阶段管理措施，从而动态的科学管理，装置在生产的应用，能避免扣棚升温时间不当造成的效益损失。 通过对银川地区近30年10、11、12月份室外温度数据进行分析和连续3年的监测研究，得出银川地区日光温室果树促早栽培的适宜扣棚时间范围，通过对设施葡萄、桃、李子主栽品种需冷量及日光温室内有效低温累积量进行估算，得出上述主栽品种的需冷量及在银川地区设施促早栽培条件下适宜升温时间范围，在上述方法研究的基础上，设计开发了基于嵌入式实时操作系统μc/OS-II的具有无线集群控制功能的日光温室温湿度采集和数据分析装置，采用工业级的设计，设备基于μc/GUI的图形化界面和真人语音提示的交互界面，实现了无线RF、Micro SD以及温湿度传感器等外围设备接口硬件电路设计，详细阐述了电路运行原理，开发了相应的程序，并完成了集中管理的上位机软件。 本作品的核心内容是根据设施果树的环境监测的历史数据，实时自动计算出设施果树生长过程所处的状态，以此成为人工影响设施果树生长环境的依据。包括微处理器，该微处理器分别与安装在温室内的至少一个空气温度传感器、至少一个空气湿度传感器、至少一个光照传感器、和至少一个土壤温度传感器连接，该微处理器还与一语音模块连接从而根据传感器信息和预设程序在需要扣棚或升温时进行语音提示。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 在设施果树促早栽培生产中，由于环境条件的改变，果树何时休眠（扣棚管理）、何时满足需冷量（升温管理）难以掌握，所以造成两种极端现象，一是没有满足需冷量时提前升温造成生理平衡的破坏；二是推迟升温使果品上市时间推迟造成经济损失。为解决这些问题，研发了“设施果树环境监测及扣棚升温时间预警装置”。 通过对宁夏银川地区设施主栽果树品种的需冷量进行测定和30年气候资料的计算，在上述方法研究的基础上，设计开发了基于嵌入式实时操作系统μc/OS-II的具有无线集群控制功能的日光温室温湿度采集和数据分析装置，其特点是，包括微处理器，该微处理器分别与安装在温室内的至少一个空气温度传感器、至少一个空气湿度传感器、至少一个光照传感器、和至少一个土壤温度传感器连接，该微处理器还与一语音模块连接从而根据传感器信息和预设程序在需要扣棚或升温时进行语音提示。 本项目特别适用于北方设施果树促早栽培的规模化生产中，旨在利用实时监测和显示设施内空气温湿度、土壤温度和光照强度，通过文字及语音提示日光温室：1、撤膜时间；2、扣棚时间；3、计算并显示果树需冷量累计值；4、提示休眠期保温被白天覆盖、夜间揭起的时期；5、提示休眠期保温被白天和夜间都覆盖的时期；6、提示需冷量满足进入生长期，温室揭帘升温的时期。 主要技术指标：利用五日滑动平均法确定计算需冷量的起点、利用犹他模型计算有效低温时数、采用了工业级的设计、运用了无线通信技术。
科学性、先进性
- 科学性：通过对宁夏银川地区设施主栽果树品种的需冷量进行了大量的理论研究，在理论研究的基础上，设计开发了基于嵌入式实时操作系统μc/OS-II的具有无线集群控制功能的日光温室温湿度采集和数据分析装置，其特点是，将设施果树需冷量的计量方法在以温度传感器、单片机、显示器、语音模块为核心的硬件上进行了实现，创造了一种新的产品，产品的硬件模块均采用自现有的常规技术，但其在设施果树需冷量的计量方面属于首创的专有的硬件结构。通过检测，系统各部分测试，装置能够稳定工作，数据采集及其分析结果符合理论依据。 先进性：本项目特别适用于北方设施果树促早栽培的规模化生产中，旨在利用设施环境因子的监测及实时计算，预测和提示合理的扣棚及升温时期，以便及时进行环境调控，达到设施果树高产、稳产的目的。本发明适用于日光温室及塑料大棚的果树促早生产，规模化程度越高，平均成本越低。
获奖情况及鉴定结果
- 在我校第七届“挑战杯”竞赛中获“特等奖”。现公示阶段，具体见宁夏大学主页“”——“校内发文”。
作品所处阶段
- 基础研究及装置研发均已完成，现处在试用改进阶段。
技术转让方式
- 已将技术转让“宁夏宁大设施农业科技人才服务有限公司 ”，转让方式为技术入股。
作品可展示的形式
- 装置实物图
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 本“装置”特别适用于北方设施果树促早栽培的规模化生产中，通过环境指标的监测和实时计算，预测和提示合理的扣棚及升温时期，以便及时进行环境调控管理，达到设施果树高产、稳产的目的。本作品适用于日光温室及塑料大棚的果树促早生产，在农业园区，每种果树用一个“装置”，规模化程度越高，平均成本越低。 目前，北方设施果树栽培面积几百万亩，扣棚及升温存在的“误区”依然靠经验，本小型“装置”除具备温室环境监测仪的功能，还可通过科研成果，具有实时计算和提示环境管理功能。通过科学提示，进而动态环境管理，可以避免在生产中扣棚和升温不当造成的经济损失。
同类课题研究水平概述
- 通过许多学者研究发现，不同树种、同一树种不同品种需冷量存在明显差异，即使同一树种、品种在年际间也存在差异，不同地区之间差异更大，因此对于不同地区，果树需冷量需重新进行实地测定。 目前对于设施栽培果树适宜扣棚及升温时间研究报道很少，由于受环境条件的改变，即使有也只能对某一年起到理论指导意义，对于能够长期精确指导扣棚及升温时间的研究报道几乎没有。 本作品的核心内容是根据设施果树的环境温度的历史数据，自动计算出设施果树生长过程所处的状态，以此成为人工影响设施果树生长环境的依据。较现有的温室环境监测系统最大的区别在于本发明根据自身专有的算法对于采集到的历史数据进行现场分析判断，解决了以往设施果树栽培过程中，对设施果树的需冷量依据经验判断无定量计量和分析装置的问题，目前并非其它针对设施果树需冷量进行测量和判断的仪器设备出现。 将设施果树需冷量的计量方法在以温度传感器、单片机、显示器、语音模块为核心的硬件上进行了实现，创造了一种新的产品。其产品的硬件模块均采用自现有的常规技术，但其在设施果树需冷量的计量方面属于首创的专有的硬件结构，目前尚无其它的设施果树需冷量进行测量和判断的仪器设备或者发明出现。
