一种基于植物生育周期的湿度控制种植系统及方法

1.本发明涉及植物培育技术领域，尤其涉及一种基于植物生育周期的湿度控制种植系统及方法。


背景技术：

2.在植物工厂环境下，由于植物的蒸腾作用、栽培基质和营养液的蒸发使得空气湿度较大，位于高湿环境中的植物极易发生病变。以番茄和黄瓜为例，在湿度高于80％时，番茄和黄瓜容易发生霉病等病害；但在湿度较低时，番茄和黄瓜也容易发生白粉病等病害；同时空气湿度还会影响植物的蒸腾作用和光合作用，空气湿度较低时，植物叶片蒸腾速率增加，严重时导致植物根部供水不足，气孔导度减小，气孔关闭，细胞外的二氧化碳交换量减小，光合产物降低；空气湿度较高时，植物叶片的蒸发量小，根部对营养液的吸收减少，进而影响植物光合，使得产量降低。因此，湿度对植物种植的影响不可忽略，在进行植物种植时，特别是在植物工厂中进行植物种植时需要对植物工厂中的湿度进行控制，现有技术中存在大量关于植物种植中的湿度控制的研究内容，例如：
3.公开号为cn113849009a的发明专利公开了一种大棚湿度控制系统，包括控制器、多个摇头扇、光照传感器，摇头扇与控制器的输出端电连接，控制器用于向摇头扇发送开启或关闭的工作指令；光照传感器与控制器的输入端电连接，用于实时或定时检测大棚内部的光照强度，并将其发送至控制器；控制器通过比较当前棚内光照强度检测值与预设的光照强度阈值，能够对大棚内的湿度进行调节，具体控制过程包括判断当前棚内光照强度检测值是否等于预设的第一光照强度阈值，若是，则控制器向摇头扇发送开启的工作指令。
4.公开号为cn108887039a的发明专利公开了一种植物工厂湿度智能调节培养系统，包括大棚、加湿模块、自动遮光模块、控制器和湿度传感器，大棚包括棚顶和棚身；加湿模块固定于地面，加湿模块用于调节大棚内的湿度；自动遮光模块固定于棚顶上，自动遮光模块用于对加湿模块遮光；湿度传感器固定于棚身内壁上，湿度传感器用于检测大棚内湿度并将信号传给控制器；控制器位于湿度传感器旁侧，控制器用于控制自动遮光模块对加湿模块遮光，降低加湿模块加湿速度。
5.现有室内植物种植系统大多通过预设湿度阈值的方式对植物种植的环境经行调控，即，在植物种植环境低于预设湿度阈值时加湿；在植物种植环境低于预设湿度阈值时除湿。但是植物在不同的生长阶段所需的最佳湿度不同，并且不同的植物对环境湿度的要求也不尽相同。现有技术不能自主判断植物所处生育周期阶段，进行相应的湿度控制。
6.综上所述，本发明提供了一种基于植物生育周期的湿度控制种植系统及方法。本发明通过获取植物的种类以及植物的生长状态，确定适宜其生长的湿度，然后判断现有环境湿度是否适宜其生长，若现有环境湿度不适合植物的生长则对环境湿度进行调节，从而使得环境湿度始终处于适宜植物生长的湿度。
7.此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于申请人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝
非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。


技术实现要素：

8.现有的植物工厂，温室大棚等室内植物种植系统都会对植物生长的环境湿度进行调节，避免植物因为湿度过高或者过低的种植环境而产生病变。现有室内植物种植系统大多通过预设湿度阈值的方式对植物种植的环境经行调控，即，在植物种植环境低于预设湿度阈值时加湿；在植物种植环境低于预设湿度阈值时除湿。但是植物在不同的生长阶段所需的最佳湿度不同，并且不同的植物对环境湿度的要求也不尽相同。现有技术不能满足不同植物在不同的生长阶段的湿度需求，需要管理人员根据植物种类以及植物的生长状态设定湿度阈值。由于人工观察植物生长阶段存在滞后性，这种方式无法及时根据植物所处生长阶段及时调整种植环境中的湿度，不利于植物的生长。
9.因此，如何根据植物的种类和所处生长阶段调节环境湿度是本发明希望解决的技术问题。
10.针对现有技术之不足，本发明提供了一种基于植物生育周期的湿度控制种植系统。所述种植系统至少包括处理单元、监测单元和湿度调节单元。所述监测单元实时采集至少包括植物生长信息和植物所处环境湿度的第一数据，并且所述监测单元将所述第一数据传输至所述处理单元。响应于所述第一数据之收到，所述处理单元生成湿度调节指令并将所述湿度调节指令发送至所述湿度调节单元，以对植物所处环境中的湿度进行调节。优选地，所述湿度调节单元至少设置有的调节全种植环境湿度的第一工作模式和调节局部种植环境湿度的第二工作模式。
11.优选地，本发明通过获取植物的种类以及植物的生长状态，确定适宜其生长的湿度，然后判断现有环境湿度是否适宜其生长，若现有环境湿度不适合植物的生长则对环境湿度进行调节，从而使得环境湿度始终处于适宜植物生长的湿度。
12.根据一种优选实施方式，所述监测单元至少包括采集种植生长状态的图像采集装置和设置在植物种植区域附近对植物所处环境湿度进行数据采集的湿度传感器。所述图像采集装置和所述湿度传感器将采集到的植物生长信息和植物所处环境湿度传输至所述处理单元。所述处理单元基于所述植物生长信息确定其适宜其生长的湿度范围，并且根据植物所处环境湿度确定所述湿度调节单元的湿度调节量。所述处理单元将需调节湿度的植物对应的区域及相应的湿度调节量设置在所述湿度调节指令。
13.优选地，所述图像采集装置和所述湿度传感器通过有线或无线的方式与所述处理单元建立通讯连接。所述处理单元通过将所述图像采集装置采集的图像与数据库中的数据进行对比，以确定相应植物的种类和在该植物生育周期中所处的生长阶段，并得到该种植物在该生长阶段的能够促进其生长的环境湿度值。所述处理单元将通过所述湿度传感器获取的实际环境湿度值与促进植物生长的环境湿度值进行比较，以确定是否对植物种植环境的湿度进行调节，从而实现对种植环境湿度的动态调节。
14.优选地，在植物某一生长阶段能够促进其生长的环境湿度值可以是定值，也可以是一个湿度范围。
15.根据一种优选实施方式，所述湿度调节单元至少包括喷洒模块和空气循环模块。
所述湿度调节指令至少包括加湿指令和除湿指令。响应于所述加湿指令或除湿指令之收到，所述湿度调节单元对植物种植环境进行加湿或除湿。在所述湿度调节单元执行加湿操作的情况下，所述喷洒模块通过设置在植物上方的喷头向植物喷洒溶液，以增加植物种植环境湿度。在所述湿度调节单元执行除湿操作的情况下，所述空气循环模块通过增加植物种植环境中的气体流速，带走植物种植环境中的水分，从而降低环境湿度。
16.根据一种优选实施方式，所述喷洒模块设置有若干所述喷头，各所述喷头对应不同的植物种植区域。若干所述喷头相邻拼接并能够基于所述处理单元的加湿指令对需加湿区域喷洒溶液。优选地，所述喷头以喷雾的形式增加植物种植环境湿度。
17.根据一种优选实施方式，所述空气循环模块设置有第一出风口、第二出风口和进风口。优选地，所述第一出风口产生垂直于所述喷头溶液喷洒方向的第一气流。所述第二出风口产生与所述喷头溶液喷洒方向相反的第二气流。所述第一气流和所述第二气流从所述进风口离开植物种植环境。
18.根据一种优选实施方式，所述第二出风口设置在植物种植区域附近。在所述喷头喷洒溶液的情况下，所述第二出风口产生的第二气流能够延长雾化溶液的滞空时间，从而增加种植环境的湿度，特别是空气湿度。
19.根据一种优选实施方式，所述进风口通过冷凝管道连接至储液箱。在所述湿度调节单元执行除湿操作的情况下，所述第一气流和所述第二气流携带的水分经过所述进风口和所述冷凝管道后，进入所述储液箱。所述储液箱还与所述喷洒模块连接，在所述湿度调节单元执行加湿操作的情况下，所述喷洒模块通过设置在植物上方的喷头将所述储液箱中的溶液喷洒至植物种植环境中，以增加植物种植环境湿度。
20.根据一种优选实施方式，所述喷洒模块喷洒的溶液至少包括用于增加植物种植环境湿度的水溶液和用于促进植物生长的营养液。
21.优选地，所述喷洒模块可以通过改变被喷洒溶液的种类的方式发挥不同的功能。优选地，在需要对植物种植环境进行加湿的情况下，所述喷洒模块可以通过喷洒水溶液的方式增加种植环境的湿度。优选地，在需要对植物喷洒营养液的情况下(例如在采用雾培的种植模式下)，所述喷洒模块可以通过喷洒营养液的方式对植物进行施肥。
22.本发明还提供一种基于植物生育周期的湿度控制种植方法，其特征在于，所述基于植物生育周期的湿度控制种植方法至少包括：
23.通过监测单元实时采集至少包括植物生长信息和植物所处环境湿度的第一数据并将所述第一数据传输至处理单元；
24.处理单元基于所述植物生长信息确定其适宜其生长的湿度范围，并且根据植物所处环境湿度确定湿度调节量；
25.所述处理单元将需调节湿度的植物对应的区域及相应的湿度调节量设置在湿度调节指令中并将所述湿度调节指令发送至所述，所述湿度调节单元；
26.所述湿度调节单元根据所述湿度调节指令对植物种植环境进行加湿或除湿。
27.根据一种优选实施方式，所述基于植物生育周期的湿度控制种植方法还包括：
28.通过设置在植物上方的喷头向植物喷洒溶液，以增加植物种植环境湿度；
29.通过增加植物种植环境中的气体流速，带走植物种植环境中的水分，从而降低环境湿度。
附图说明
30.图1是本发明提供的一种优选实施方式的种植系统各单元的简化连接示意图；
31.图2是本发明提供的一种优选实施方式的种植系统的简化模块连接关系示意图。
32.附图标记列表
33.100：种植系统；101：基台；110：处理单元；120：监测单元；121：图像采集装置；122：湿度传感器；130：湿度调节单元；140：喷洒模块；141：喷头；150：空气循环模块；151：第一出风口；152：第二出风口；153：进风口；160：储液箱；161：第一储液箱；162：第二储液箱；200：小麦。
具体实施方式
34.下面结合附图1和2进行详细说明。
35.实施例1
36.本实施例提供了一种基于植物生育周期的湿度控制种植系统100。参见图1，优选地，种植系统100至少包括处理单元110、监测单元120和湿度调节单元130。监测单元120实时采集至少包括植物生长信息和植物所处环境湿度的第一数据，并且监测单元120将第一数据传输至处理单元110。响应于第一数据之收到，处理单元110生成湿度调节指令并将湿度调节指令发送至湿度调节单元130，以对植物所处环境中的湿度进行调节。优选地，湿度调节单元130至少设置有调节全种植环境湿度的第一工作模式和调节局部种植环境湿度的第二工作模式。
37.优选地，本发明通过获取植物的种类以及植物的生长状态，确定适宜其生长的湿度，然后判断现有环境湿度是否适宜其生长，若现有环境湿度不适合植物的生长则对环境湿度进行调节。
38.参见图2，优选地，监测单元120至少包括采集种植生长状态的图像采集装置121和设置在植物种植区域附近对植物所处环境湿度进行数据采集的湿度传感器122。图像采集装置121和湿度传感器122将采集到的植物生长信息和植物所处环境湿度传输至处理单元110。处理单元110基于植物生长信息确定其适宜其生长的湿度范围，并且根据植物所处环境湿度确定湿度调节单元130的湿度调节量。处理单元110将需调节湿度的植物对应的区域及相应的湿度调节量设置在湿度调节指令。
39.优选地，图像采集装置121和湿度传感器122通过有线或无线的方式与处理单元110建立通讯连接。处理单元110通过将图像采集装置121采集的图像与数据库中的数据进行对比，以确定相应植物的种类和在该植物生育周期中所处的生长阶段，并得到该种植物在该生长阶段的能够促进其生长的环境湿度值。处理单元110将通过湿度传感器122获取的实际环境湿度值与促进植物生长的环境湿度值进行比较，以确定是否对植物种植环境的湿度进行调节，从而实现对种植环境湿度的动态调节。优选地，在植物某一生长阶段能够促进其生长的环境湿度值可以是定值，也可以是一个湿度范围。
40.优选地，湿度调节单元130至少包括喷洒模块140和空气循环模块150。湿度调节指令至少包括加湿指令和除湿指令。响应于加湿指令或除湿指令之收到，湿度调节单元130对植物种植环境进行加湿或除湿。在湿度调节单元130执行加湿操作的情况下，喷洒模块140通过设置在植物上方的喷头141向植物喷洒溶液，以增加植物种植环境湿度。在湿度调节单
元130执行除湿操作的情况下，空气循环模块150通过增加植物种植环境中的气体流速，带走植物种植环境中的水分，从而降低环境湿度。
41.优选地，喷洒模块140设置有若干喷头141，各个喷头141对应不同的植物种植区域。若干喷头141相邻拼接并能够基于处理单元110的加湿指令对需加湿区域喷洒溶液。优选地，喷头141以喷雾的形式增加植物种植环境湿度。优选地，喷洒模块140可以调节喷头141喷出的雾化颗粒大小。
42.优选地，空气循环模块150设置有第一出风口151、第二出风口152和进风口153。优选地，第一出风口151产生垂直于喷头141溶液喷洒方向的第一气流。第二出风口152产生与喷头141溶液喷洒方向相反的第二气流。第一气流和第二气流从进风口153离开植物种植环境。
43.优选地，第二出风口152设置在植物种植区域附近。在喷头141喷洒溶液的情况下，第二出风口152产生的第二气流能够延长雾化溶液的滞空时间，从而增加种植环境的湿度，特别是空气湿度。
44.优选地，当需要增加空气湿度时，湿度调节单元130的喷洒模块140通过喷头141喷洒溶液。优选地，此时，喷洒模块140从喷头141喷出的水珠雾化颗粒的直径大小在5微米-0.5毫米之间。优选地，湿度调节单元130的空气循环模块150通过第二出风口152产生与溶液喷洒方向相反的第二气流。优选地，第二气流作用在喷头141喷出的水珠雾化颗粒上，为水珠雾化颗粒提供了一个与重力作用方向相反的上升力，从而延缓水珠雾化颗粒的下降，进而延长雾化溶液的滞空时间。优选地，第二气流作用在水珠雾化颗粒上的上升力随着水珠雾化颗粒与第二出风口152间距离的缩短而增强，甚至当水珠雾化颗粒与第二出风口152间距离的缩短到某值后，第二气流作用在水珠雾化颗粒上的上升力大于水珠雾化颗粒上的在重力，从而使得水珠雾化颗粒无法下落至基板101。
45.优选地，由于喷头141喷出的水珠雾化颗粒短时间内无法下降到基板101上，再加上喷头141持续喷出水珠雾化颗粒，使得空气中的水珠雾化颗粒大量增加，从而增加种植环境的湿度。优选地，在湿度调节单元130增加空气湿度时，空气循环模块150的第一出风口151不出风，第二出风口152间歇性产生第二气流在不带走种植系统100中的水分的情况下，延长雾化溶液的滞空时间，促进种植环境湿度的增加。
46.优选地，进风口153通过冷凝管道154连接至储液箱160。在湿度调节单元130执行除湿操作的情况下，第一气流和第二气流携带的水分经过进风口153和冷凝管道154后，进入储液箱160。储液箱160还与喷洒模块140连接，在湿度调节单元130执行加湿操作的情况下，喷洒模块140通过设置在植物上方的喷头141将储液箱160中的溶液喷洒至植物种植环境中，以增加植物种植环境湿度。
47.优选地，植物设置在基台101上，在植物周围设置有若干第二出风口152。优选地，喷洒模块140设置在基台101上方，喷洒模块140设置有若干喷头141，各喷头141分别对应基台101的一块区域。优选地，每个喷头141在基台101上都存在相应的喷淋区域。优选地，湿度传感器122设置在基台101上，并且湿度传感器122与喷头141对应。换言之，每个喷头141在基台101上对应喷淋区域的湿度都能被检测。优选地，一个喷头141在基台101上对应的喷淋区域中至少存在一个湿度传感器122。
48.植物完整的生育周期包括不同的生长阶段，植物在不同的生长阶段，需要的湿度
不同，其湿度环境也不同。
49.优选地，在使用本发明的种植系统100种植小麦200时，小麦200的生长周期可以分为：浸种、播种、育苗和生长四个阶段。浸种阶段是指将小麦200种子在20-50℃的水中浸泡8—24小时。播种阶段是指将吸水露白后的种子，播种到72孔的穴盘中，并置于黑暗处等待出苗。育苗阶段是指小麦200出苗后将穴盘置于光照环境下培养，直至小麦200株高超过5-15cm。生长阶段是指将小麦200从穴盘中整体移至定植篮中进行培养。
50.优选地，在进行播种时，先在穴盘中铺设部分草炭基质，播种后，用草炭将穴孔填满、整平，而后用水将穴盘将透，置于黑暗处等待出苗，期间温度控制在14℃-16℃，基质湿度控制在60％-90％。优选地，在进行育苗时，基质湿度控制在60％-80％。优选地，在生长培养时，空气相对湿度控制在60％-75％。优选地，小麦200的生长阶段又可以以小麦200抽穗为标志分为营养生长阶段和生殖生长阶段。优选地，在小麦200未抽穗的营养生长阶段，空气相对湿度控制在60％-75％。优选地，在小麦200抽穗后的生殖生长阶段，空气相对湿度控制在60％-70％。
51.优选地，在使用本发明的种植系统100种植小麦200时，除浸种步骤外，小麦200均放置在基台101上。优选地，当小麦200位于穴盘或定植篮中时，盛放小麦200的穴盘或定植篮被放置在基台101上，并由种植系统100控制小麦200种植环境中的湿度。
52.优选地，当小麦200处于播种阶段和育苗阶段时，小麦200主要以种子形态存在于培养基质中，此时，影响小麦200生长的环境湿度是指基质的湿度。优选地，当小麦200处于营养生长阶段和生殖生长阶段时，小麦200主要以禾苗形态存在，其大部位于空气中，此时，影响小麦200生长的环境湿度是指空气的湿度。
53.优选地，湿度传感器122可以设置在基台101上检测空气的湿度也可以设置在穴盘或定植篮中对培养基质的湿度进行检测。
54.优选地，图像采集装置121拍摄基台101区域中的图像，并将拍摄的图像传输至处理单元110。处理单元110对图像进行处理确认小麦200所处生长阶段并确定适宜其生长的湿度。处理单元110通过湿度传感器122获取小麦200所处环境的实际湿度，并且处理单元110通过比较小麦200所处环境的实际湿度与适宜其生长的湿度来确定是否对植物所处环境中的湿度进行调节。
55.优选地，处理单元110通过对图像进行处理确定小麦200当前处于生育周期中的某一生长阶段。优选地，当图像采集装置121采集的图像中不存在小麦200叶片时，小麦200处于播种阶段。当图像采集装置121采集的图像中可以观察到小麦200叶片但小麦200株高不超过5cm时，小麦200处于育苗阶段。当图像采集装置121采集的图像中的小麦200株高超过5cm但小麦200未抽穗时，小麦200处于营养生长阶段。当图像采集装置121采集的图像中可以观察到小麦200的麦穗时，小麦200处于生殖生长阶段。
56.优选地，当小麦200处于播种阶段和育苗阶段时，处理单元110通过设置在穴盘或定植篮中的湿度传感器122对培养基质的湿度进行检测。优选地，当培养基质的湿度低于适宜其生长的湿度时，处理单元110生成加湿指令并发送至湿度调节单元130。湿度调节单元130的喷洒模块140通过喷头141向基台101喷洒溶液以增加基质湿度直至设置在穴盘或定植篮中的湿度传感器122检测到的湿度为适宜小麦200生长的湿度。优选地，在湿度调节单元130增加基质湿度时，空气循环模块150处于待机状态，使得喷头141向基台101喷洒的溶
液可以快速下落至穴盘或定植篮中，从而增加基质的湿度。优选地，当培养基质的湿度高于适宜其生长的湿度时，处理单元110生成除湿指令并发送至湿度调节单元130。湿度调节单元130的空气循环模块150通过增加第一出风口151和第二出风口152的空气流速，使得第一气流和第二气流加快，带走种植系统100中的水分，从而促进基质中水分的挥发，进而降低基质的湿度。
57.优选地，当小麦200处于营养生长阶段和生殖生长阶段时，处理单元110通过设置在基台101上的湿度传感器122对空气湿度进行检测。优选地，当空气湿度低于适宜小麦200生长的湿度时，处理单元110生成加湿指令并发送至湿度调节单元130。湿度调节单元130的喷洒模块140通过喷头141喷洒溶液，并且湿度调节单元130的空气循环模块150通过第二出风口152产生与溶液喷洒方向相反的第二气流以延长雾化溶液的滞空时间，从而增加种植环境的湿度。优选地，在湿度调节单元130增加空气湿度时，空气循环模块150的第一出风口151不出风，第二出风口152间歇性产生第二气流在不带走种植系统100中的水分的情况下，延长雾化溶液的滞空时间，促进种植环境湿度的增加。优选地，当空气湿度高于适宜小麦200生长的湿度时，处理单元110生成除湿指令并发送至湿度调节单元130。湿度调节单元130的空气循环模块150通过增加第一出风口151和第二出风口152的空气流速，使得第一气流和第二气流的流速加快，带走种植系统100空气中的水分，从而降低空气湿度。
58.优选地，湿度调节单元130在增加基质湿度时喷洒模块140从喷头141喷出的雾化颗粒其直径大于湿度调节单元130在增加空气湿度时喷洒模块140从喷头141喷出的雾化颗粒其直径。优选地，湿度调节单元130在增加基质湿度时喷洒模块140从喷头141喷出更大的水珠雾化颗粒，使得水珠雾化颗粒在重力作用下可以更快地下落至穴盘或定植篮中，从而增加基质的湿度。
59.优选地，处理单元110可以根据全基台101上的小麦200的平均生长阶段和平均环境湿度生成湿度调节指令，使得湿度调节单元130对全种植环境湿度进行调节的第一工作模式。处理单元110还可以根据基台101上某一区域的小麦200的生长阶段和环境湿度生成湿度调节指令，使得湿度调节单元130对局部种植环境湿度进行调节的第二工作模式。
60.优选地，种植系统100采用雾培培养方式对小麦200进行培养。
61.优选地，喷洒模块140喷洒的溶液至少包括用于增加植物种植环境湿度的水溶液和用于促进植物生长的营养液。优选地，储液箱160包括储存水溶液的第一储液箱161和储存营养液的第二储液箱162。
62.优选地，喷洒模块140可以通过改变被喷洒溶液的种类的方式发挥不同的功能。优选地，在需要对植物种植环境进行加湿的情况下，喷洒模块140可以通过喷洒水溶液的方式增加种植环境的湿度。优选地，在需要对植物喷洒营养液的情况下(例如在采用雾培的种植模式下)，喷洒模块140可以通过喷洒营养液的方式对植物进行施肥。
63.优选地，种植系统100根据植物所处生长阶段的不同配置有至少两种加湿模式。优选地，种植系统100通过对雾化颗粒参数、风力参数、启停周期等进行设置，配置出不同的加湿模式，从而满足植物不同生长阶段的种植环境湿度要求。
64.以小麦200为例，种植系统100配置有三种加湿模式，分别是：满足小麦200播种阶段和育苗阶段种植环境湿度要求的第一加湿模式；满足小麦200营养生长阶段种植环境湿度要求的第二加湿模式；满足小麦200生殖生长阶段种植环境湿度要求的第三加湿模式。
65.优选地，种植系统100通过对图像采集装置121采集是图像进行处理确定小麦200当前处的生长阶段，从而确定加湿模式。
66.优选地，当种植系统100处于第一加湿模式时，喷洒模块140从喷头141喷出的水珠雾化颗粒的直径大小在0.3-0.5毫米之间，空气循环模块150中的第二出风口152停止出风。优选地，当小麦200处于播种阶段和育苗阶段时，小麦200主要以种子形态存在于培养基质中，在增加种植环境湿度时，需要增加培养基质的湿度。优选地，在第一加湿模式下，喷洒模块140从喷头141喷出尽可能大的水珠雾化颗粒，使得单个水珠雾化颗粒的重量尽可能的大，由于空气循环模块150中的第一出风口151和第二出风口152停止出风，水珠雾化颗粒在竖直方向上仅受到重力和空气阻力，因此，喷水珠雾化颗粒可以快速下落至培养基质以增加其湿度，从而增加植物种子的种植环境湿度。
67.优选地，当种植系统100处于第一加湿模式时，喷洒模块140从喷头141喷出的水珠雾化颗粒的直径大小在0.4-0.5毫米之间，空气循环模块150中的第二出风口152停止出风。优选地，当小麦200处于播种阶段和育苗阶段时，小麦200主要以种子形态存在于培养基质中，在增加种植环境湿度时，需要增加培养基质的湿度。优选地，在第一加湿模式下，喷洒模块140从喷头141喷出尽可能大的水珠雾化颗粒，使得单个水珠雾化颗粒的重量尽可能的大，由于空气循环模块150中的第二出风口152停止出风，水珠雾化颗粒在竖直方向上仅受到重力和空气阻力，因此，喷水珠雾化颗粒可以快速下落至培养基质以增加其湿度，从而增加植物种子的种植环境湿度。
68.优选地，当种植系统100处于第二加湿模式时，喷洒模块140从喷头141喷出的水珠雾化颗粒的直径大小在0.3-0.4毫米之间，空气循环模块150中的第二出风口152以第一风速出风。优选地，当小麦200处于营养生长阶段时，小麦200株高超过5cm但小麦200未抽穗，在增加种植环境湿度时，需要增加培养基质和小麦200叶片附近区域的湿度。
69.优选地，当种植系统100处于第三加湿模式时，喷洒模块140从喷头141喷出的水珠雾化颗粒的直径大小在0.2-0.3毫米之间，空气循环模块150中的第二出风口152以较第一风速更快的第二风速出风。优选地，当小麦200处于生殖生长阶段时，小麦200已经抽穗，并且图像采集装置121采集的图像中可以观察到小麦200的麦穗，此时，增加小麦种植环境湿度的加湿目标主要是小麦200叶片和麦穗附近区域。
70.优选地，在第二加湿模式下，喷洒模块140从喷头141喷出的水珠雾化颗粒，在竖直方向上除到重力和空气阻力外还受到第二出风口152产生的第二气流的作用力。优选地，第二气流可以迟滞水珠雾化颗粒的下落。优选地，在第二加湿模式下，第二出风口152产生的第二气流可以使得水珠雾化颗粒悬浮在小麦200叶片附近区域，从而增加小麦200营养生长阶段种植环境的湿度。
71.优选地，在第二加湿模式下，从喷头141喷出的水珠雾化颗粒在下落过程中，随着与第二出风口152间距离的缩短，受到第二气流的作用力逐渐增加，甚至超过其受到的重力。优选地，在第二加湿模式下，喷头141喷出的水珠雾化颗粒其受到的合力先向下，后向上，再向上，再向下
……
最终趋于零。优选地，水珠雾化颗粒的受力变化反映在其运动上表现为：在竖直方向上，水珠雾化颗粒先向下做加速度减小的加速运动直至达到最大速度v1，再向下做加速度增加的减速运动直至速度减小至零，然后水珠雾化颗粒向上做加速度减小的加速运动直至达到最大速度v2，再向上做加速度增加的减速运动直至速度减小至零，然
后水珠雾化颗粒先向下做加速度减小的加速运动直至达到最大速度v3，再向下做加速度增加的减速运动直至速度减小至零
……
由于空气阻力的存在最大速度vi《v
i+1
，其中i＝1，2，3，4
……
72.优选地，在第二气流的作用下，水珠雾化颗粒在竖直方向上往复运动时，其运动区域主要集中在小麦200叶片附近，从而使得小麦200叶片附近区域的湿度增加。优选地，在第二加湿模式下，第二出风口152可以周期性出风。优选地，在第二加湿模式下，第二出风口152在一个周期内80％的时间保持出风状态，在周期内的其余时间停止出风，使得水珠雾化颗粒下落至培养基质，从而增加小麦200根系的环境湿度。优选地，在第二加湿模式下，第二出风口152通过周期性地出风使得水珠雾化颗粒到达培养基质和/或小麦200叶片附近区域，从而增加小麦200营养生长阶段的种植环境湿度。
73.优选地，在第三加湿模式下，水珠雾化颗粒的大小相较于其他加湿模式下水珠雾化颗粒的大小更小，第二出风口152产生的第二气流施加在水珠雾化颗粒上的作用力更大，使得水珠雾化颗粒在竖直方向上往复运动时的活动范围较窄。优选地，在第三加湿模式下，水珠雾化颗粒运动速度为零时，其悬浮在小麦200叶片和麦穗附近区域。优选地，在第三加湿模式下，第二出风口152持续产生的第二气流，将水珠雾化颗粒迟滞在小麦200叶片和麦穗附近区域，从而增加小麦200营生殖生长阶段的种植环境湿度。
74.实施例2
75.本实施例是对实施例1的进一步改进，重复的内容不再赘述。
76.本发明还提供一种基于植物生育周期的湿度控制种植方法，其特征在于，基于植物生育周期的湿度控制种植方法至少包括：
77.通过监测单元120实时采集至少包括植物生长信息和植物所处环境湿度的第一数据并将第一数据传输至处理单元110；
78.处理单元110基于植物生长信息确定其适宜其生长的湿度范围，并且根据植物所处环境湿度确定湿度调节量；
79.处理单元110将需调节湿度的植物对应的区域及相应的湿度调节量设置在湿度调节指令中并将湿度调节指令发送至，湿度调节单元130；
80.湿度调节单元130根据湿度调节指令对植物种植环境进行加湿或除湿。
81.优选地，所述基于植物生育周期的湿度控制种植方法还包括：
82.通过设置在植物上方的喷头141向植物喷洒溶液，以增加植物种植环境湿度；
83.通过增加植物种植环境中的气体流速，带走植物种植环境中的水分，从而降低环境湿度。
84.优选地，本实施例通过获取植物的种类以及植物的生长状态，确定适宜其生长的湿度，然后判断现有环境湿度是否适宜其生长，若现有环境湿度不适合植物的生长则对环境湿度进行调节，从而使得环境湿度始终处于适宜植物生长的湿度。
85.优选地，监测单元120至少包括采集种植生长状态的图像采集装置121和设置在植物种植区域附近对植物所处环境湿度进行数据采集的湿度传感器122。
86.优选地，图像采集装置121和湿度传感器122通过有线或无线的方式与处理单元110建立通讯连接。处理单元110通过将图像采集装置121采集的图像与数据库中的数据进行对比，以确定相应植物的种类和在该植物生育周期中所处的生长阶段，并得到该种植物
在该生长阶段的能够促进其生长的环境湿度值。处理单元110将通过湿度传感器122获取的实际环境湿度值与促进植物生长的环境湿度值进行比较，以确定是否对植物种植环境的湿度进行调节，从而实现对种植环境湿度的动态调节。
87.优选地，喷洒模块140设置有若干喷头141，各喷头141对应不同的植物种植区域。若干喷头141相邻拼接并能够基于处理单元110的加湿指令对需加湿区域喷洒溶液。优选地，喷头141以喷雾的形式增加植物种植环境湿度。
88.优选地，空气循环模块150设置有第一出风口151、第二出风口152和进风口153。优选地，第一出风口151产生垂直于喷头141溶液喷洒方向的第一气流。第二出风口152产生与喷头141溶液喷洒方向相反的第二气流。第一气流和第二气流从进风口153离开植物种植环境。
89.优选地，第二出风口152设置在植物种植区域附近。在喷头141喷洒溶液的情况下，第二出风口152产生的第二气流能够延长雾化溶液的滞空时间，从而增加种植环境的湿度，特别是空气湿度。
90.需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。在全文中，“优选地”所引导的特征仅为一种可选方式，不应理解为必须设置，故此申请人保留随时放弃或删除相关优选特征之权利。本发明说明书包含多项发明构思，诸如“优选地”、“根据一个优选实施方式”或“可选地”均表示相应段落公开了一个独立的构思，申请人保留根据每项发明构思提出分案申请的权利。

技术特征：
1.一种基于植物生育周期的湿度控制种植系统，其特征在于，包括处理单元(110)、监测单元(120)和湿度调节单元(130)；所述监测单元(120)实时采集至少包括植物生长信息和植物所处环境湿度的第一数据，并且所述监测单元(120)将所述第一数据传输至所述处理单元(110)；响应于所述第一数据之收到，所述处理单元(110)生成湿度调节指令并将所述湿度调节指令发送至所述湿度调节单元(130)以对植物所处环境中的湿度进行调节；其中，所述湿度调节单元(130)至少设置有调节全种植环境湿度的第一工作模式和调节局部种植环境湿度的第二工作模式。2.根据权利要求1所述的基于植物生育周期的湿度控制种植系统，其特征在于，所述监测单元(120)至少包括采集种植生长状态的图像采集装置(121)和设置在植物种植区域附近对植物所处环境湿度进行数据采集的湿度传感器(122)；所述图像采集装置(121)和所述湿度传感器(122)将采集到的植物生长信息和植物所处环境湿度传输至所述处理单元(110)；所述处理单元(110)基于所述植物生长信息确定其适宜其生长的湿度范围，并且根据植物所处环境湿度确定所述湿度调节单元(130)的湿度调节量；所述处理单元(110)将需调节湿度的植物对应的区域信息及相应的湿度调节量信息设置在所述湿度调节指令中。3.根据权利要求1或2所述的基于植物生育周期的湿度控制种植系统，其特征在于，所述湿度调节单元(130)至少包括喷洒模块(140)和空气循环模块(150)；所述湿度调节指令至少包括加湿指令和除湿指令；响应于所述加湿指令或除湿指令之收到，所述湿度调节单元(130)对植物种植环境进行加湿或除湿；在所述湿度调节单元(130)执行加湿操作的情况下，所述喷洒模块(140)通过设置在植物上方的喷头(141)向植物喷洒溶液，以增加植物种植环境湿度；在所述湿度调节单元(130)执行除湿操作的情况下，所述空气循环模块(150)通过增加植物种植环境中的气体流速的方式带走植物种植环境中的水分，从而降低环境湿度。4.根据权利要求1～3任一项所述的基于植物生育周期的湿度控制种植系统，其特征在于，所述喷洒模块(140)设置有若干所述喷头(141)，所述喷头(141)对应不同的植物种植区域；若干所述喷头(141)相邻拼接并能够基于所述处理单元(110)的加湿指令对需加湿区域喷洒溶液，其中，所述喷头(141)以喷雾的形式增加植物种植环境湿度。5.根据权利要求1～4任一项所述的基于植物生育周期的湿度控制种植系统，其特征在于，所述空气循环模块(150)设置有第一出风口(151)、第二出风口(152)和进风口(153)，其中，所述第一出风口(151)产生垂直于所述喷头(141)溶液喷洒方向的第一气流；所述第二出风口(152)产生与所述喷头(141)溶液喷洒方向相反的第二气流；所述第一气流和所述第二气流从所述进风口(153)离开植物种植环境。6.根据权利要求1～5任一项所述的基于植物生育周期的湿度控制种植系统，其特征在于，所述第二出风口(152)设置在植物种植区域附近，在所述喷头(141)喷洒溶液的情况下，
所述第二出风口(152)产生的第二气流能够延长雾化溶液的滞空时间，从而增加种植环境的湿度。7.根据权利要求1～6任一项所述的基于植物生育周期的湿度控制种植系统，其特征在于，所述进风口(153)通过冷凝管道(154)连接至储液箱(160)；在所述湿度调节单元(130)执行除湿操作的情况下，所述第一气流和所述第二气流携带的水分在经过所述进风口(153)和所述冷凝管道(154)后进入所述储液箱(160)；所述储液箱(160)还与所述喷洒模块(140)连接，在所述湿度调节单元(130)执行加湿操作的情况下，所述喷洒模块(140)通过设置在植物上方的喷头(141)将所述储液箱(160)中的溶液喷洒至植物种植环境中以增加植物种植环境湿度。8.根据权利要求1～7任一项所述的基于植物生育周期的湿度控制种植系统，其特征在于，所述喷洒模块(140)喷洒的溶液至少包括用于增加植物种植环境湿度的水溶液和用于促进植物生长的营养液。9.一种基于植物生育周期的湿度控制种植方法，其特征在于，所述基于植物生育周期的湿度控制种植方法至少包括：通过监测单元(120)实时采集至少包括植物生长信息和植物所处环境湿度的第一数据并将所述第一数据传输至处理单元(110)；处理单元(110)基于所述植物生长信息确定其适宜其生长的湿度范围，并且根据植物所处环境湿度确定湿度调节量；所述处理单元(110)将需调节湿度的植物对应的区域及相应的湿度调节量设置在湿度调节指令中并将所述湿度调节指令发送至所述，所述湿度调节单元(130)；所述湿度调节单元(130)根据所述湿度调节指令对植物种植环境进行加湿或除湿。10.根据权利要求9所述的基于植物生育周期的湿度控制种植方法，其特征在于，所述基于植物生育周期的湿度控制种植方法还包括：通过设置在植物上方的喷头(141)向植物喷洒溶液以增加植物种植环境湿度；通过增加植物种植环境中的气体流速，带走植物种植环境中的水分，从而降低环境湿度。

技术总结
本发明涉及一种基于植物生育周期的湿度控制种植系统及方法。种植系统至少包括处理单元、监测单元和湿度调节单元。监测单元实时采集至少包括植物生长信息和植物所处环境湿度的第一数据，并且监测单元将第一数据传输至处理单元。响应于第一数据之收到，处理单元生成湿度调节指令并将湿度调节指令发送至湿度调节单元，以对植物所处环境中的湿度进行调节。本发明通过获取植物的种类以及植物的生长状态，确定适宜其生长的湿度，然后判断现有环境湿度是否适宜其生长，若现有环境湿度不适合植物的生长则对环境湿度进行调节，从而使得环境湿度始终处于适宜植物生长的湿度。湿度始终处于适宜植物生长的湿度。湿度始终处于适宜植物生长的湿度。


技术研发人员：杨其长 周成波 卞中华 李宗耕 王森
受保护的技术使用者：中国农业科学院都市农业研究所
技术研发日：2023.03.31
技术公布日：2023/7/22