一种用于果园昼夜温差智能调控系统及方法技术方案

本发明专利技术提出了一种用于果园昼夜温差智能调控系统及方法，用以解决自然环境下果园不利于实现尽可能大的温差的问题，系统包括控制系统、上位机、弥雾器、温度传感器节点、湿度传感器节点、风速风向降雨量传感器节点、高光谱传感器节点和光照度传感器节点，上位机、弥雾器、温度传感器节点、湿度传感器节点、风速风向降雨量传感器节点、高光谱传感器节点和光照度传感器节点均与控制系统相连接；通过该系统可以实现果园昼夜温差智能调控的方法。本发明专利技术通过在夏季夜间将水在果园弥雾化喷洒，能在夏季一般天气条件下，增大果园昼夜温差，有利于水果糖份积累；且技术先进、成本低、重量轻、体积小，利于推广普及应用。

Intelligent control system and method for day and night temperature difference in orchard

The invention provides an intelligent control system and method for the circadian temperature difference between the orchard and the orchard. The system is used to solve the problem that the orchard is not conducive to the maximum temperature difference under the natural environment. The system includes the control system, the upper computer, the mist device, the temperature sensor node, the humidity sensor node, the wind speed wind direction rainfall sensor node, The hyperspectral sensor nodes and light sensor nodes are connected with the control system, such as upper computer, mist device, temperature sensor node, humidity sensor node, wind speed and wind direction rainfall sensor node, hyperspectral sensor node and light sensor node, and the circadian temperature difference intelligence can be realized through this system. The method of regulation. By spraying the water in the orchard in the summer night, the invention can increase the day and night temperature difference in the orchard under the general weather conditions in summer, and is beneficial to the accumulation of fruit sugar; and it is advanced in technology, low in cost, light in weight and small in volume, which is beneficial to popularize and popularize the application.

【技术实现步骤摘要】
一种用于果园昼夜温差智能调控系统及方法
本专利技术涉及温差调控的
，尤其涉及一种用于果园昼夜温差智能调控系统及方法。
技术介绍
水果是指多汁且大多数有甜味可直接生吃的植物果实，不但含有丰富的营养且能够帮助消化。水果是对部分可以食用的植物果实和种子的统称。水果有降血压、减缓衰老、减肥瘦身、皮肤保养、明目、抗癌、降低胆固醇补充维生素等保健作用，水果已经成为人们日常生活必不可少的食品。果业是我国农村经济的一大支柱产业，随着人口的急剧增长、社会经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，人们对水果的需求量愈来愈大，并且对水果的品质（如色泽、口感、大小、维生素含量等）要求也越来越高。桃、苹果、梨、柑橘、猕猴桃等主要果树在我国具有广阔的发展前景。常见的水果，如苹果、桃子、梨等，果子在夏季的生长期间有许多影响果品质量的因素，首先夏季昼夜温差影响着果子的甜度品质参数。一般情况下，白天温度高，晚间温度低，二者温差越大，果子就容易积累糖分，增加甜度，果品的品质就高，获得的经济效益也就会提高。目前，大田的果园还是采用自然环境的温差变化，不利于实现尽可能大的温差。西北农林科技大学的王留好的陕西省渭北苹果主产区苹果园土壤养分现状评价公开了：陕西省是我国著名的苹果生产大省,种植面积和苹果产量均居全国首位，渭北地区是世界著名的苹果优生区，其产量在全省占据主要地位。该区海拔高、昼夜温差大、土层深厚、质地疏松、土壤富含钙、硒等多种有益于健康的微量元素，成为符合7项苹果生态适宜指标的最佳区域。但2006年我国的苹果鲜果出口量只占到所有产量的3%，出口量低的主要原因之一是果实品质差，缺乏市场竞争力。土壤养分状况对苹果的产量和品质起决定作用，果园施肥作为一项重要的管理措施，对水果品质的形成和提高也起着重要作用。为了摸清陕西省果园目前的施肥状况和土壤养分状况,在陕西省渭北苹果主产区渭南的合阳、白水、延安的洛川、咸阳的礼泉、旬邑、宝鸡的扶风六个苹果主产区，调查了果园基本情况和水肥管理状况，采集测定了56个典型苹果园0-60cm土层的养分含量。目的在于了解渭北苹果主产区苹果园土壤养分状况现状，分析其含量高低原因，比较不同产量果园土壤养分差异，确定适合于陕西省果品生产的施肥方案,提出合理的施肥建议，为果农合理施用肥料，提高陕西省果品质量提供依据。山东农业大学的张丁有的苹果晚霜冻的综合防御技术分析与评价研究了早春灌水后树冠不同高度空气温湿度变化规律，发现早春果树萌芽前灌水不仅可以缓解春旱，改善土壤墒情；还可以降低地温，延缓果树根系发育，从而推迟果树物候期，避开春季晚霜冻频发的时节；灌水还可以增加果园冠层空气湿度，能有效的调节果园小气候环境。研究发现：灌水显著降低了树冠0.5m处的空气温度，平均较对照低2.62℃。这可能与灌水后土壤蒸发吸热、致使近地层空气温度降低有关。灌水后0.5m处冠层气温变化缓和而平稳，气温日较差、白天回温速率和白天最高温度均显著降低，分别较对照降低了5.14℃、29.59%、4.93℃。这对霜冻防御以及冻害发生后受伤细胞的恢复有着很重要的意义。研究了夜间不同时段喷水对果园空气温度的影响，发现喷水法作为一种应急的霜冻防御措施，已被广泛应用于果园的霜冻防御中，前人的许多研究以及果农的实践经验均表明喷水可以显著改善果园小气候，提高果园湿度，减缓夜间冠层温度的下降幅度。但关于霜冻来临后开始喷水的时间以及喷水持续时间的研究较少。喷水试验结果表明：夜间喷水对果园冠层气温的影响随着喷水时间段的不同而不同；喷水后同一时间段内不同高度冠层气温的变化也不相同；综合比较发现00:00-06:00喷水效果最好，距地面0.5m、1.5m、3.0m处夜间00:00-06:00气温分别较对照提高了1.79℃、2.12℃、2.53℃，而且各冠层气温的波动幅度也显著降低。原因可能是随着喷水时间和喷水量的增加，喷水还起到了漫灌的效果。总之连续不间断喷水比其它短时段喷水模拟防霜冻效果好，这也印证了前人的观点。研究了烟雾机喷雾对日出前果园空气温湿度的影响，烟雾机显著提高了日出前树冠不同高度的空气最低温度和湿度，0.5m、1.5m、3.0m处冠层最低气温分别较对照提高了1.93℃、1.44℃、2.8℃；空气湿度平均较对照提高了8.31%；当霜冻发生后，地面经过一夜的逆温辐射，日出前的温度将降至最低值，而降温幅度和最低温度是决定此次霜冻大小程度的主要因素，所以提高日出前空气最低温度对减轻此次霜冻危害有很重要的意义。本研究中烟雾机对日出前05:00-06:00的冠层气温有较好的提升作用，分析主要原因有两方面：一方面是由于水气雾化率高，有利于水雾冷凝时释放较多潜热；另一方面与水雾笼罩果园，削弱了地面有效辐射有关。此外，停止喷施水雾后，果园日出后的回温速率也显著降低，这对果树细胞受冻后的恢复有着很重要的意义。日出后气温缓慢回升，可有效防止因气温骤然升高导致的冰晶融化、造成果树细胞失水死亡的现象夜间喷水法和烟雾机喷施水雾法可以作为霜冻来临时应急的防御措施，也有较好的效果。其中夜间喷水以00:00-06:00喷水效果最好，夜间最低温度较对照提高了2.3℃，效应可以维持3d；水雾提高了日出前的空气最低温度，较对照提高了2.06℃，水雾降低了果园地表逆温辐射，是一种新型环保的霜冻防御技术。申请号为CN201510298301.1的一种提高果园昼夜温差的方法公开了一种可以有效提高果园昼夜温差的方法，包含以下内容：生产无纺布复合反光膜，使用“地毯式”全园铺设方法，铺设时间从果实着色期到果实采收期，果实采收前将其卷起入库待下年使用。该专利技术的有益效果是：果园“地毯式”全园铺设反光膜可以有效增加果园白天温度，降低果园夜间温度，提高果园昼夜温差，从而有利于果实糖分积累，增加果实含糖量，同时，无纺布复合反光膜可重复利用，便于固定及回收重复使用，能有效解决传统果园反光膜不易回收所造成的面源污染问题。该技术操作过程简单，不需要额外技术培训，在苹果等水果生产过程中具有推广潜力。上述专利提到了提高果园昼夜温差的方法，技术方案虽然是针对提高果园温差的，但存在的问题有：首先该专利技术采用的是覆盖反光膜的方法，与本专利技术采用的弥雾技术完全不同；其次，该专利技术的功能比较简单，不易实现信息化、智能化。
技术实现思路
针对自然环境下果园不利于实现尽可能大的温差的技术问题，本专利技术提出一种用于果园昼夜温差智能调控系统及方法，通过在夏季夜间将水在果园弥雾化喷洒，能在夏季一般天气条件下，增大果园昼夜温差，有利于水果糖份积累。为了达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种用于果园昼夜温差智能调控系统，包括控制系统、上位机、弥雾器、温度传感器节点、湿度传感器节点、风速风向降雨量传感器节点、高光谱传感器节点和光照度传感器节点，上位机、弥雾器、温度传感器节点、湿度传感器节点、风速风向降雨量传感器节点、高光谱传感器节点和光照度传感器节点均与控制系统相连接，光照度传感器节点将采集到的光照度数据传输给控制系统，高光谱传感器节点将获取的水果图片信息发给控制系统，温度传感器节点将采集的温度数据传送到控制系统，湿度传感器节点将采集的果园环境湿度数据传输给控制系统，风速风向降雨量传感器节点将采集到的果园上的空风速、风向和降雨量的数据传输给控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于果园昼夜温差智能调控系统，其特征在于，包括控制系统（A）、上位机（B）、弥雾器（D）、温度传感器节点（H）、湿度传感器节点（G）、风速风向降雨量传感器节点（F）、高光谱传感器节点（I）和光照度传感器节点（J），上位机（B）、弥雾器（D）、温度传感器节点（H）、湿度传感器节点（G）、风速风向降雨量传感器节点（F）、高光谱传感器节点（I）和光照度传感器节点（J）均与控制系统（A）相连接，光照度传感器节点（J）将采集到的光照度数据传输给控制系统（A），高光谱传感器节点（I）将获取的水果图片信息发给控制系统（A），温度传感器节点（H）将采集的温度数据传送到控制系统（A），湿度传感器节点（G）将采集的果园环境湿度数据传输给控制系统（A），风速风向降雨量传感器节点（F）将采集到的果园上的空风速、风向和降雨量的数据传输给控制系统（A），控制系统（A）将各传感器节点送来的数据传输给上位机（B），上位机（B）和控制系统（A）之间进行双向数据通信，控制系统（A）控制弥雾器（D）工作。

【技术特征摘要】
1.一种用于果园昼夜温差智能调控系统，其特征在于，包括控制系统（A）、上位机（B）、弥雾器（D）、温度传感器节点（H）、湿度传感器节点（G）、风速风向降雨量传感器节点（F）、高光谱传感器节点（I）和光照度传感器节点（J），上位机（B）、弥雾器（D）、温度传感器节点（H）、湿度传感器节点（G）、风速风向降雨量传感器节点（F）、高光谱传感器节点（I）和光照度传感器节点（J）均与控制系统（A）相连接，光照度传感器节点（J）将采集到的光照度数据传输给控制系统（A），高光谱传感器节点（I）将获取的水果图片信息发给控制系统（A），温度传感器节点（H）将采集的温度数据传送到控制系统（A），湿度传感器节点（G）将采集的果园环境湿度数据传输给控制系统（A），风速风向降雨量传感器节点（F）将采集到的果园上的空风速、风向和降雨量的数据传输给控制系统（A），控制系统（A）将各传感器节点送来的数据传输给上位机（B），上位机（B）和控制系统（A）之间进行双向数据通信，控制系统（A）控制弥雾器（D）工作。2.根据权利要求1所述的用于果园昼夜温差智能调控系统，其特征在于，所述弥雾器（D）分别与水源（E）和驱动模块（C）相连接，驱动模块（C）与控制系统（A）相连接。3.根据权利要求1或2所述的用于果园昼夜温差智能调控系统，其特征在于，所述风速风向降雨量传感器节点（F）和光照度传感器节点（J）的数量设有一组，风速风向降雨量传感器节点（F）和光照度传感器节点（J）布设在果园的边沿；温度传感器节点（H）和湿度传感器节点（G）的数量设有若干个，均匀分布在果园中；高光谱传感器节点（I）布设3组，高光谱传感器节点（I）逆光布设、分别布设在果园一条对角线的两端和中心，以获取水果成长速度及甜度的参数，获取数据的频率为每小时采集一次。4.根据权利要求3所述的用于果园昼夜温差智能调控系统，其特征在于，所述温度传感器节点（H）和湿度传感器节点（G）在长方形的果园布设5个点、分别是果园对角线交点和对角线分割出来的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张平川，李兴山，白巧灵，杨俊红，马国峰，赵明富，曲培新，张利伟，许睿，
申请(专利权)人：河南科技学院，
类型：发明
国别省市：河南,41