一種農作物干熱風模擬與監測溫棚的制作方法

本實用新型屬于溫室技術領域，具體來說，涉及到一種農作物干熱風模擬與監測溫棚。

背景技術：

熱干風是一種高溫、低濕并伴有一定風力的農業災害性天氣農業氣象災害之一。主要危害小麥，有些地方還會危害棉花、玉米、水稻等作物。干熱風是小麥生長后期危害籽粒灌漿最嚴重的災害。據研究，僅河南省年平均發生干熱風日數為0.5～3.9d，平均干熱風發生次數為0.4～0.9次，即發生幾率為10a4遇至10a9遇，遇干熱風輕害小麥減產5％～10％，嚴重時可達10-20％。為了預防和減輕小麥干熱風的危害，開展干熱風災害研究分析，田間試驗是一種十分有效的手段。但由于干熱風是一種突發性較強的農業氣象災害，并不是每年都發生，大多試驗分析研需要在干熱風環境下進行，因此，只能在人工模擬環境中進行試驗。上述背景信息和數據，引用以下文獻：趙娜和劉赟所發表的“我國小麥干熱風危害及其防御措施研究”[J]農業災害研究，2011，1(02)：68-73；陳懷亮,鄒春輝,付祥建等發表的“河南省小麥干熱風發生規律分析”[J].自然資源學報,2001,16(1):59-64；張志紅，成林，李書嶺等發表的“我國小麥干熱風災害研究進展”[J].氣象與環境科學，2013，36(02)72-75。

干熱風模擬裝置方面，申請號201510166751.5的中國實用新型專利“一種作物干熱風環境模擬與監控裝置”包括作物生長控制室、光照模擬單元、熱風發生單元、作物受害狀態監測單元、干熱風影響抑制單元構成及處理控制單元。熱風由電熱絲加熱通過風扇送入作物生長控制室，沒有干燥裝置，空氣相對濕度的調控欠缺；作物生長控制室是一個4m×3m×2.5m的透明作物培育室，包括底面鋼板、側面鋼化玻璃和頂面鋼化玻璃。申請號201420427254.7的中國實用新型專利“一種自動控溫除濕的可拆裝式干熱風模擬棚”，棚體內安裝暖風機、除濕機和擺頭風扇，只考慮了干熱風的模擬裝置，沒有對作物受干熱風影響程度的實時監測。

技術實現要素：

一種農作物干熱風模擬與監測溫棚，包括棚體、定時除濕裝置、干熱風環境模擬裝置和實時監測裝置，其中：

所述棚體包括由鋼架和人字架拼裝成的骨架，每個鋼架包括立柱、下橫梁、和上橫梁；人字架由槽鋼制成，人字架上端用螺栓連接，下端與立柱上的鋼板連接，立柱上焊有方形鋼板，立柱下端與底座連接；溫棚四個側壁安裝PC陽光耐力板，每塊PC耐力板通過鉚釘固定于鋼架上。

進一步的，所述棚體的包括多個單元，每個單元包括2個人字架，每增加一個單元，增加立柱和人字架。

進一步的，溫棚兩端的人字架的最高端到地面設置有用于穩固人字架的立撐；上橫梁和下橫梁之間設置有橫撐。

進一步的，溫棚頂部人字架兩側設置有四道橫梁，一方面與人字架相連，一方面與頂部陽光板通過防水螺釘相連，頂部陽光板為瓦形板，在凸處部通過防水螺釘與橫梁連結。

進一步的，棚體兩端的上橫梁上方各安裝的2個換氣扇。

進一步的，所述的干熱風環境模擬裝置包括空調機、除濕機、電風扇、日光燈，與時控開關相連，可定時打開或關閉，實現棚內溫度、濕度、風速、光照的智能化控制；空調機和除濕機固定在梯形支架上，離地高度0.8-1.2m；棚體兩側壁上安裝電風扇，對稱安裝在頂橫梁上，保持棚體內有2～3m/s風速。

進一步的，所述實時監測裝置包括相連接的傳感器、數據采集器和攝像機。

進一步的，所述傳感器包括溫度傳感器、濕度傳感器、風速傳感器、光照強度傳感器、土壤溫度傳感器、土壤含水量傳感器和作物葉面溫度傳感器。

進一步的，所述數據采集器設置于棚內，用于采集數據和圖像，所述攝像機固定于棚內頂部。

進一步的，所述溫度傳感器、濕度傳感器、風速傳感器、光照強度傳感器暴露于棚內的空氣中；所述土壤溫度傳感器和土壤含水量傳感器埋藏于土壤中，作物葉面溫度傳感器通過固定夾，固定于作物葉片表面，上述各傳感器均與相應的電源連接獲得供電。

本實用新型所設計溫棚便于搭建和拆裝，棚內加溫除濕控風裝置可自動控制，能達到干熱風需要的環境如氣溫在30℃以上，相對濕度在30％或以下，風速在3m/s以上，可以在溫棚內對作物進行干熱風模擬處理。可以在處理前進行田間組裝，處理后及時拆除，可更換安裝地點，可加長或縮短棚體長度，可在田間對作物進行干熱風抗性或干旱、高溫抗性鑒定，尤其適用于對小麥進行干熱風抗性鑒定。

附圖說明

圖1是本實用新型中溫棚的側壁圖。

圖2是本實用新型中溫棚的側視圖。

圖3是本實用新型中溫棚的俯視結構分布示意圖。

附圖標記：

1-門、2-側窗、3-上橫梁、4-下橫梁、5-橫撐、6-立柱、7-底座、8-陽光板、9-立撐、10-人字架、11-排風扇、12-除濕機、13-空調機、14-配電箱、15-風扇、16-數據采集口、17-人行區域、18-種植區、19-土壤數據傳感器。

具體實施方式

下面結合具體的實施例對本實用新型所述的農作物干熱風模擬與監測溫棚做進一步說明，但是本實用新型的保護范圍并不限于此。

本實用新型不僅提供了一種農作物干熱風模擬與監測溫棚，不僅可快速搭建并且自動控制干熱風環境，而且實現了對作物受干熱風影響程度的實時監測，是一種農業試驗用自動調溫、除濕、送風控風的搭建拆裝方便的陽光板溫棚，克服了現有溫棚大棚對光、溫、風、濕控制性能差的問題，可依據需要調整溫棚長度和寬度，為農業田間試驗提供干熱風或干旱、或高溫環境，并實時監測作物受害狀態和環境條件。

一種可快速搭建的自動控制干熱風環境的模擬溫棚，包括棚體、可控加熱裝置、定時除濕裝置、定時控風裝置和實時監測裝置。

棚體的骨架由鋼架和人字架拼裝而成，每個鋼架包括立柱、下橫梁、和上橫梁；立柱下端與底座連接，底座為水泥混凝土(60cm*60*60cm)預制件，留有螺栓與立柱相連，底座埋在田間。

人字架由槽鋼制成，人字架上端用螺栓連接，下端與立柱上的鋼板連接，立柱上焊有方形鋼板(45cm*45cm)，每單元或每間有2個人字架，每增加一個單元或間，增加一個立柱和人字架。

整棟溫棚的兩端的2個人字架的最高端到地面各設置一個用于穩固人字架的立撐。立柱間上端有上橫梁，下端有下橫梁，上下橫梁中間有橫撐，溫棚四個側壁安裝PC陽光耐力板，每塊PC耐力板通過鉚釘固定于鋼架上。

溫棚頂部人字架兩側各有4道橫梁，一方面與人字架相連，一方面與頂部陽光板通過防水螺釘相連，頂部陽光板為瓦形板，在凸處部通過防水螺釘與橫梁連結。

棚體兩端的上橫梁上方各安裝有2個換氣扇，使外界干燥的空氣由一端換氣扇進入棚內，而經另一端換氣扇將濕度大的空氣排出，利于改善大棚內通風效果。

溫棚一側中間留有一個門，位于上橫梁下，門高度為棚體側壁高度。

所述的干熱風環境模擬裝置由空調機、除濕機、電風扇、日光燈等組成，與時控開關相連，可定時打開或關閉。可根據需要設定儀器開啟、關閉的時間；實現棚內溫度、濕度、風速、光照的智能化控制。

棚體內部間隔均勻放置有空調機、除濕機；空調機、除濕機裝置固定在梯形支架上；空調機、除濕機裝置離地高度0.8-1.2m。空調機可加熱或制冷，棚溫高于設定溫度(干熱風設35度)時設置制冷。除濕機干燥空氣，干熱風相對濕度在30％或以下。

所述棚體兩側壁上安裝電風扇，對稱安裝在頂橫梁上，電風扇安裝高度與棚體側壁高度一致；保持棚體內部小麥冠層上方有2～3m/s風速。

所述作物受害狀態監測裝置包括相連接的傳感器和數據采集器，所述傳感器包括溫度傳感器、濕度傳感器、風速傳感器、光照強度傳感器、土壤溫度傳感器、土壤含水量傳感器及作物葉面溫度傳感器；所述作物受害狀態監測裝置還包括攝像機，攝像機與所述數據采集器連接。

所述數據采集器設置于棚內，用于采集數據與采集圖像，所述攝像機固定于棚內頂部；所述溫度傳感器、濕度傳感器、風速傳感器、光照強度傳感器暴露于棚內的空氣中；所述土壤溫度傳感器、土壤含水量傳感器埋藏于作物生長的土壤中，作物葉面溫度傳感器通過固定夾，固定于作物葉片表面，通過上述傳感器及攝像機可準確便捷獲取作物的室內溫度、濕度、風速、光照強度、土壤溫度、土壤含水量及作物葉面溫度信息，當然上述各傳感器均有相應的電源(蓄電池組)供電。

現參照附圖，結合實例說明如下：

一種農業試驗用溫棚大棚裝置，包括有鋼架、人字架、PC陽光耐力板、空調機、除濕機、定時控風裝置、換氣扇、配電箱、梯形支架等。

鋼架和人字架是本實用新型所述農業試驗用溫棚裝置的主體結構，溫棚每個單元或每間由4根立柱，立柱下方與底座相聯，底座為水泥混凝土預制件(60cm*60*60cm)，上留有螺栓與立柱相聯，底座埋在田間深度60cm。每單元(間)2個人字架，人字架由槽鋼制成，人字架上端2個槽鋼用螺栓連接，人字架下端與立柱上的鋼板連接，立柱上焊有方形鋼板(40cm*40cn)，每增加一個單元(間)，增加一個立柱和人字架。整棟溫棚的兩端的2個人字架最高端到地面各有一個立撐，穩固人字架。立柱間上端有上橫梁，下端有下橫梁，上下橫梁中間有橫撐，溫棚四個側壁安裝PC陽光耐力板，每塊PC耐力板通過鉚釘固定于鋼架上。

溫棚頂部人字架兩側各有4道坡橫梁，一方面與人字架相連，一方面與頂部陽光板通過防水螺定相連，頂部陽光板為瓦形板，在凸處部通過通過防水螺定與相連橫梁連結。

大棚四壁由8立柱8個人字架鋼架拼接而成3個單元(3間)，長18米，寬7.5米。立柱高度1.7m(寬度15cm、厚10cm的矩形鋼)，立柱下端垂直焊接一塊40cm*35cm的鋼板上，鋼板上打螺栓孔與底座上的螺栓聯結。兩立柱頂部與上橫梁連接。上橫梁長度6m(寬度12cm、厚度5cm的方鋼)。兩立柱下部與下橫梁連接，下橫梁長度6m(寬度12cm、厚度5cm的方鋼)。兩立柱中部(離地面80cm高度處)由橫撐連接，橫撐長度6m(寬度6cm、厚度4cm的方鋼)。人字架的跨距為8.5m，溫棚寬7.5米，兩側各外伸0.5m，拱高1.3m；人字架之間用兩組花籃螺絲、拉鉤將其兩兩相連。增加大棚穩固性。

溫棚兩端上橫梁上方，人字架下方之間，分別安裝2個換氣扇。使空氣能夠從溫棚一端進入，從溫棚另一端排出，增強通風除濕效果。其余部分用陽光板覆蓋。溫棚一側中間留有一個門，門高度為1.60m，寬度0.90m。溫棚橫梁處各設有2個。在溫棚2側各設2個側開窗。

溫棚長18m，寬7.5m寬，面積135平方米。溫棚周邊人行道各留80cm，試驗區面積為94m2，可設置15m2試驗小區6個。棚體側壁高度1.70m。

溫棚內安裝空調機、除濕機和擺頭風扇。空調機2臺(9)、除濕機2臺(10)均固定于梯形支架之上，梯形支架離地高度1.0～1.3m左右。梯形支架安裝位置在東西側走道均勻排布。棚體內部東、西側壁的頂橫梁上安裝擺頭風扇各3臺，保持棚內小麥冠層上方有一定風速。

溫棚內部安裝配電箱，由電纜將總電源接入配電箱，用于空調機、除濕機、擺頭風扇、太陽光模擬燈和抽風扇等儀器供電。暖風機、除濕機和擺頭風扇電源均由配電箱控制，配電箱內安裝4個時控開關，分別與空調機、除濕機、擺頭風扇、太陽光模擬燈相連，控制其在特定時間段工作。

溫棚內部安裝數據采集箱，由電纜線與溫度傳感器、濕度傳感器、風速傳感器、光照強度傳感器、土壤溫度傳感器、土壤含水量傳感器及作物葉面溫度傳感器等連接。

另外，在暖風機電路中接入溫度控制器(即數顯調節儀)進行溫度測量和自動控制，通過溫度傳感器檢測棚內溫度，低于設定溫度(35℃)暖風機開始加熱，達到設定溫度暖風機則停止加熱。

具體地，在進行小麥干熱風鑒定試驗時，根據試驗方案，提前在田間試驗區安裝溫棚。或安裝好溫棚后，把盆栽材料移入溫棚進行處理。

本實用新型提供的作物干熱風環境模擬與監控裝置的具體工作過程如下：

(1)在試驗區作物上搭建本實用新型所提供的溫棚，或把盆栽材料移入搭建好的溫棚。

(2)設定4個時控開關，把空調機、除濕機時控開關、風扇時控開關、光控制開關設定為上午9:00～下午16:00開啟。

(3)對溫度控制器進行設定，設定溫度為35℃。當棚體內溫度低于35℃空調制熱，達到35℃則空調機機停止工作。一般晴天中午溫棚溫度超過35℃，空調制冷達到35℃則空調機機停止工作；對溫棚空氣相對濕度進行設定，設定為30％，高于30％時干燥機工作，一般晴天中午溫棚，空氣相對濕度超過30％。設定風速為3m/s，低于3m/s時風扇轉速加快。燈光控制模塊用于調節太陽光模擬燈亮度，由此可實現對高溫干燥并伴有一定風速的干熱風災害天氣的模擬。

(4)開啟作物數據采集器，對攝像機、溫度傳感器、濕度傳感器、風速傳感器、光照強度傳感器、土壤溫度傳感器、土壤含水量傳感器、作物葉面溫度傳感器供電，開啟數據采集器，對作物受害狀況進行實時監測。

通過上述方法使用本實用新型提供的農作物干熱風模擬與監測溫棚模擬干熱風并且實時監測作物生長情況和受干熱風影響情況。

以上所述僅為本實用新型的示例性具體實施例，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。