智能人工氣候箱的發展曆程及儀器特性的介紹
來源： http://www.98fo.cn/ 類別：實用技術 更新時間：2013-01-29 閱讀次
【本資訊由中國糧油儀器網提供】 智能人工智能人工氣候箱是在人工控製溫度、相對濕度、光照度、光譜、風速、氣壓、氣(qi)體(ti)濃(nong)度(du)等(deng)環(huan)境(jing)條(tiao)件(jian)，研(yan)究(jiu)植(zhi)物(wu)在(zai)生(sheng)長(chang)發(fa)育(yu)過(guo)程(cheng)中(zhong)各(ge)種(zhong)環(huan)境(jing)條(tiao)件(jian)作(zuo)用(yong)規(gui)律(lv)及(ji)因(yin)果(guo)關(guan)係(xi)的(de)大(da)型(xing)設(she)施(shi)。目(mu)前(qian)世(shi)界(jie)上(shang)大(da)型(xing)的(de)智(zhi)能(neng)人(ren)工(gong)氣(qi)候(hou)箱(xiang)有(you)上(shang)百(bai)個(ge)。代(dai)表(biao)性(xing)的(de)有(you)：美國維斯康星大學(生物專用)、蘇聯新西伯利亞科學院、法國吉夫農業中心、日本理化研究所、新西蘭北帕爾默斯頓、菲律賓國際水稻研究所等所有的大型智能人工氣候箱。國外還有許多專門負責智能人工氣候箱包建、智能人工氣候箱生sheng產chan專zhuan業ye公gong司si，此ci外wai國guo際ji環huan境jing控kong製zhi協xie會hui，每mei年nian進jin行xing智zhi能neng人ren工gong氣qi候hou箱xiang學xue術shu交jiao流liu，了le解jie世shi界jie各ge國guo智zhi能neng人ren工gong氣qi候hou箱xiang動dong態tai，國guo際ji環huan境jing控kong製zhi協xie會hui總zong部bu設she在zai法fa國guo巴ba黎li。我wo國guo1973年在上海植生所建成了第一個智能人工氣候箱(控製濕、溫、光照)屬通用型(概況見另文)。
智能人工氣候箱要求溫濕度條件：控製範圍廣，可進行程序控製(定值可變)，在控製全區要求高精度，具備理想的溫濕度條件。智能人工氣候箱空氣調節係統(包括冷熱源、自動控製)：為(wei)了(le)節(jie)約(yue)運(yun)行(xing)費(fei)用(yong)，使(shi)用(yong)靈(ling)活(huo)，調(tiao)節(jie)方(fang)便(bian)，應(ying)按(an)房(fang)間(jian)設(she)置(zhi)獨(du)立(li)空(kong)調(tiao)係(xi)統(tong)。若(ruo)有(you)較(jiao)多(duo)個(ge)智(zhi)能(neng)光(guang)照(zhao)培(pei)養(yang)箱(xiang)，對(dui)各(ge)個(ge)獨(du)立(li)的(de)小(xiao)係(xi)統(tong)設(she)集(ji)中(zhong)控(kong)製(zhi)室(shi)，需(xu)在(zai)控(kong)製(zhi)室(shi)集(ji)巾(jin)控(kong)製(zhi)、集中檢測、自動報警顯示、自動記錄。在選擇空氣處理和控製方法時，需要考慮智能人工氣候箱特點：係xi統tong需xu長chang期qi連lian續xu進jin行xing，不bu能neng中zhong斷duan。設she務wu要yao可ke靠kao，要yao限xian製zhi冷leng凍dong機ji啟qi動dong次ci數shu，控kong製zhi時shi間jian延yan遲chi，設she計ji時shi要yao考kao慮lv管guan理li，及ji維wei修xiu方fang便bian。智zhi能neng人ren工gong氣qi候hou箱xiang，耗hao電dian能neng大da。〔人工智能人工氣候箱全年用電1萬元，(按支農收費0.1元/度)〕設計時需考慮節能方案。(如充分利用室外新風、季節轉換、二次回風等等)。由於人工智能人工氣候箱溫濕度調節範圍大，房間冷熱負荷變化大(光源熱、太陽輻射)，控製係統能適應高速轉換。冷源宜用氟機(漏氨對作物傷害大)。小型宜用獨立冷機。送風方式及CO2濃度，智能人工氣候箱一般用下送上回的氣流組織，用地板孔送風，(因熱負荷大，換氣次數多達Z00次/時)，回風口一般在房上側，這種氣流組織有利於排出室內熱量，送風擴散區在地板以上0.l-0.5米範圍內，使用時試驗品放在支架上避開這一區域。工作區流速小於。.5米/秒。孔板為鍍鋅鋼板，植物光合作用需要CO2，室內CO2：濃度保證>300ppv}。為此要引進足夠的室外空氣，定時控製新風、排風、回風比例，時間根據試驗要求可調。如用室內CO2：傳感器來控製更為有效。加濕及除霜：室內熱負荷變化大，如果用定露點法控製，要求高濕房間在室內還需進行補充加濕。補充加濕器國外多用離心式，由於水質要求高(用離於水)，國內使用有困難。電極加濕對水質量亦有要求，一般電極易腐蝕。現用液下泵，噴霧加濕(農用噴咀)，不但靈活而且可靠(加濕器置於孔板下送風靜壓箱內)，便於自動控製。缺點是水量太小。如用變溫水變露點噴霧加濕更為有效(稱露點飄移)。室內溫度在15℃以(yi)下(xia)，空(kong)調(tiao)機(ji)冷(leng)卻(que)器(qi)表(biao)麵(mian)金(jin)屬(shu)結(jie)霜(shuang)現(xian)象(xiang)，如(ru)不(bu)除(chu)霜(shuang)就(jiu)可(ke)能(neng)堵(du)塞(sai)風(feng)路(lu)，除(chu)霜(shuang)方(fang)法(fa)很(hen)多(duo)，除(chu)霜(shuang)過(guo)程(cheng)最(zui)好(hao)自(zi)動(dong)控(kong)製(zhi)。另(ling)外(wai)冷(leng)卻(que)器(qi)選(xuan)用(yong)肋(lei)片(pian)間(jian)距(ju)要(yao)寬(kuan)一(yi)些(xie)(片距6mm以上)。室外近處如有空氣汙染源，進風口要安裝活性炭過濾裝置。作物對振動、噪音比較敏感，盡可能考慮避震措施。自然光智能光照培養箱需在玻璃外表麵淋水，吸收太陽輻射熱。水膜厚0.5cm，可吸收多達85%太陽輻射熱(循環水)。
自然光室可按地板麵積計算太陽輻射熱(各方向射入太陽輻射熱被室內主要是植物吸收，這部份熱有50%被用作蒸發水份，不增加室內溫度)。人工光照係統是在不受自然氣候影響，任意再現太陽光(光量及光質)。為了模擬太陽在不同位置、時刻、高度的直射光、晴空光、陰天光，需要變化人工光源光量(照度和時間)及(ji)光(guang)波(bo)長(chang)。通(tong)用(yong)型(xing)的(de)人(ren)工(gong)光(guang)源(yuan)，光(guang)譜(pu)近(jin)似(si)太(tai)陽(yang)光(guang)，光(guang)強(qiang)滿(man)足(zu)作(zuo)物(wu)光(guang)補(bu)償(chang)點(dian)以(yi)上(shang)進(jin)行(xing)調(tiao)節(jie)。專(zhuan)用(yong)型(xing)對(dui)某(mou)段(duan)光(guang)譜(pu)有(you)專(zhuan)門(men)要(yao)求(qiu)，需(xu)要(yao)各(ge)種(zhong)光(guang)源(yuan)混(hun)合(he)調(tiao)節(jie)。作(zuo)物(wu)光(guang)合(he)作(zuo)用(yong)蘭(lan)紫(zi)光(guang)是(shi)基(ji)本(ben)光(guang)譜(pu)，紅(hong)光(guang)亦(yi)有(you)一(yi)定(ding)要(yao)求(qiu)。
人工光種類有太陽燈、金屬鹵化物燈、熒光燈、白熾燈、氖燈。近似太陽光譜但耗電大，又需用去離子水冷卻循環，使用管理麻煩。智能人工氣候箱使用60盞水冷氮燈。日光色摘燈，光效高SOLm/W符合一般植物生長要求，紫蘭光還少一點(波長400-490毫微米占22%，僅有太陽光一半)。缺點是功率太小(250W，400W)，價貴(80元/隻)。目前小型人工智能人工氣候箱、人ren工gong智zhi能neng人ren工gong氣qi候hou箱xiang，多duo用yong它ta作zuo為wei通tong用yong型xing光guang源yuan，如ru專zhuan用yong型xing還hai需xu用yong混hun合he光guang源yuan。鋪pu燈deng冷leng負fu荷he小xiao，可ke不bu用yong燈deng室shi，需xu升sheng降jiang架jia調tiao節jie照zhao度du。本ben所suo設she計ji遼liao寧ning農nong科ke院yuan智zhi能neng人ren工gong氣qi候hou箱xiang用yong400W摘燈(1隻/mz)。植物光生物學過程的活性度是在光波0.3-0.8nm範圍內，比0.3再短的紫外線要殺死植物，比0.8再長的紅外線對植物隻能起到熱作用，對生理無益。
智能人工氣候箱要求溫濕度條件：控製範圍廣，可進行程序控製(定值可變)，在控製全區要求高精度，具備理想的溫濕度條件。智能人工氣候箱空氣調節係統(包括冷熱源、自動控製)：為(wei)了(le)節(jie)約(yue)運(yun)行(xing)費(fei)用(yong)，使(shi)用(yong)靈(ling)活(huo)，調(tiao)節(jie)方(fang)便(bian)，應(ying)按(an)房(fang)間(jian)設(she)置(zhi)獨(du)立(li)空(kong)調(tiao)係(xi)統(tong)。若(ruo)有(you)較(jiao)多(duo)個(ge)智(zhi)能(neng)光(guang)照(zhao)培(pei)養(yang)箱(xiang)，對(dui)各(ge)個(ge)獨(du)立(li)的(de)小(xiao)係(xi)統(tong)設(she)集(ji)中(zhong)控(kong)製(zhi)室(shi)，需(xu)在(zai)控(kong)製(zhi)室(shi)集(ji)巾(jin)控(kong)製(zhi)、集中檢測、自動報警顯示、自動記錄。在選擇空氣處理和控製方法時，需要考慮智能人工氣候箱特點：係xi統tong需xu長chang期qi連lian續xu進jin行xing，不bu能neng中zhong斷duan。設she務wu要yao可ke靠kao，要yao限xian製zhi冷leng凍dong機ji啟qi動dong次ci數shu，控kong製zhi時shi間jian延yan遲chi，設she計ji時shi要yao考kao慮lv管guan理li，及ji維wei修xiu方fang便bian。智zhi能neng人ren工gong氣qi候hou箱xiang，耗hao電dian能neng大da。〔人工智能人工氣候箱全年用電1萬元，(按支農收費0.1元/度)〕設計時需考慮節能方案。(如充分利用室外新風、季節轉換、二次回風等等)。由於人工智能人工氣候箱溫濕度調節範圍大，房間冷熱負荷變化大(光源熱、太陽輻射)，控製係統能適應高速轉換。冷源宜用氟機(漏氨對作物傷害大)。小型宜用獨立冷機。送風方式及CO2濃度，智能人工氣候箱一般用下送上回的氣流組織，用地板孔送風，(因熱負荷大，換氣次數多達Z00次/時)，回風口一般在房上側，這種氣流組織有利於排出室內熱量，送風擴散區在地板以上0.l-0.5米範圍內，使用時試驗品放在支架上避開這一區域。工作區流速小於。.5米/秒。孔板為鍍鋅鋼板，植物光合作用需要CO2，室內CO2：濃度保證>300ppv}。為此要引進足夠的室外空氣，定時控製新風、排風、回風比例，時間根據試驗要求可調。如用室內CO2：傳感器來控製更為有效。加濕及除霜：室內熱負荷變化大，如果用定露點法控製，要求高濕房間在室內還需進行補充加濕。補充加濕器國外多用離心式，由於水質要求高(用離於水)，國內使用有困難。電極加濕對水質量亦有要求，一般電極易腐蝕。現用液下泵，噴霧加濕(農用噴咀)，不但靈活而且可靠(加濕器置於孔板下送風靜壓箱內)，便於自動控製。缺點是水量太小。如用變溫水變露點噴霧加濕更為有效(稱露點飄移)。室內溫度在15℃以(yi)下(xia)，空(kong)調(tiao)機(ji)冷(leng)卻(que)器(qi)表(biao)麵(mian)金(jin)屬(shu)結(jie)霜(shuang)現(xian)象(xiang)，如(ru)不(bu)除(chu)霜(shuang)就(jiu)可(ke)能(neng)堵(du)塞(sai)風(feng)路(lu)，除(chu)霜(shuang)方(fang)法(fa)很(hen)多(duo)，除(chu)霜(shuang)過(guo)程(cheng)最(zui)好(hao)自(zi)動(dong)控(kong)製(zhi)。另(ling)外(wai)冷(leng)卻(que)器(qi)選(xuan)用(yong)肋(lei)片(pian)間(jian)距(ju)要(yao)寬(kuan)一(yi)些(xie)(片距6mm以上)。室外近處如有空氣汙染源，進風口要安裝活性炭過濾裝置。作物對振動、噪音比較敏感，盡可能考慮避震措施。自然光智能光照培養箱需在玻璃外表麵淋水，吸收太陽輻射熱。水膜厚0.5cm，可吸收多達85%太陽輻射熱(循環水)。
自然光室可按地板麵積計算太陽輻射熱(各方向射入太陽輻射熱被室內主要是植物吸收，這部份熱有50%被用作蒸發水份，不增加室內溫度)。人工光照係統是在不受自然氣候影響，任意再現太陽光(光量及光質)。為了模擬太陽在不同位置、時刻、高度的直射光、晴空光、陰天光，需要變化人工光源光量(照度和時間)及(ji)光(guang)波(bo)長(chang)。通(tong)用(yong)型(xing)的(de)人(ren)工(gong)光(guang)源(yuan)，光(guang)譜(pu)近(jin)似(si)太(tai)陽(yang)光(guang)，光(guang)強(qiang)滿(man)足(zu)作(zuo)物(wu)光(guang)補(bu)償(chang)點(dian)以(yi)上(shang)進(jin)行(xing)調(tiao)節(jie)。專(zhuan)用(yong)型(xing)對(dui)某(mou)段(duan)光(guang)譜(pu)有(you)專(zhuan)門(men)要(yao)求(qiu)，需(xu)要(yao)各(ge)種(zhong)光(guang)源(yuan)混(hun)合(he)調(tiao)節(jie)。作(zuo)物(wu)光(guang)合(he)作(zuo)用(yong)蘭(lan)紫(zi)光(guang)是(shi)基(ji)本(ben)光(guang)譜(pu)，紅(hong)光(guang)亦(yi)有(you)一(yi)定(ding)要(yao)求(qiu)。
人工光種類有太陽燈、金屬鹵化物燈、熒光燈、白熾燈、氖燈。近似太陽光譜但耗電大，又需用去離子水冷卻循環，使用管理麻煩。智能人工氣候箱使用60盞水冷氮燈。日光色摘燈，光效高SOLm/W符合一般植物生長要求，紫蘭光還少一點(波長400-490毫微米占22%，僅有太陽光一半)。缺點是功率太小(250W，400W)，價貴(80元/隻)。目前小型人工智能人工氣候箱、人ren工gong智zhi能neng人ren工gong氣qi候hou箱xiang，多duo用yong它ta作zuo為wei通tong用yong型xing光guang源yuan，如ru專zhuan用yong型xing還hai需xu用yong混hun合he光guang源yuan。鋪pu燈deng冷leng負fu荷he小xiao，可ke不bu用yong燈deng室shi，需xu升sheng降jiang架jia調tiao節jie照zhao度du。本ben所suo設she計ji遼liao寧ning農nong科ke院yuan智zhi能neng人ren工gong氣qi候hou箱xiang用yong400W摘燈(1隻/mz)。植物光生物學過程的活性度是在光波0.3-0.8nm範圍內，比0.3再短的紫外線要殺死植物，比0.8再長的紅外線對植物隻能起到熱作用，對生理無益。
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