【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及农业信息，尤其涉及一种基质栽培气肥控施装置、方法、电子设备及存储介质。
技术介绍
1、无土基质栽培已经成为农业生产中的常用种植模式，与传统土壤栽培将作物种植在天然土壤中不同，无土基质栽培模式则是将作物种植在人工配制的基质中。
2、目前，无土栽培所用基质的主要成分之一——草炭属于不可再生资源，面临资源枯竭的风险，具有不可持续性，额外购买草炭也会增加生产成本。而将农林废弃物腐熟生成基质的无土基质栽培方式，在降低生产成本、减少农林废弃物堆积影响环境的同时，还增强了无土栽培模式的可持续性。
3、然而，现有农林废弃物腐熟制备基质是一个无法控制的过程，无论是有氧腐熟还是厌氧腐熟，均会释放出热量，排出大量的二氧化碳。这一过程中，温室内的二氧化碳浓度无法处于平衡状态，因而排放的二氧化碳既不能被作物利用，无益于作物生长，同时向大气排放了温室气体，无益于环境保护。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种基质栽培气肥控施装置、方法、电子设备及存储介质，用以解决现有技术中无法控制农林废弃物腐熟反应、产生大量无法被利用的二氧化碳的缺陷。
2、第一方面，本专利技术提供一种基质栽培气肥控施装置，包括：
3、在温室内开设的沟槽；
4、微生物有氧反应层，所述微生物有氧反应层铺设于所述沟槽的底部，所述微生物有氧反应层的垫料由混合有微生物菌剂的农林废弃物构成；
5、作物种植层，所述作物种植层铺设在所述微生物有氧反应层上；
6
7、控制器，所述控制器用于根据所述温室内的二氧化碳浓度降低速率，控制所述轴流风机的转速，以调整所述轴流风机向所述微生物有氧反应层中通入的空气量，实现所述温室内的二氧化碳浓度平衡。
8、根据本专利技术提供的一种基质栽培气肥控施装置，还包括二氧化碳浓度传感器，所述二氧化碳浓度传感器将采集到的所述温室内二氧化碳浓度值发送至所述控制器；
9、所述控制器用于执行以下操作：
10、在判断所述二氧化碳浓度值小于预设的二氧化碳浓度阈值的情况下，根据计算到的所述温室内二氧化碳浓度降低速率，确定所述微生物有氧反应层的垫料进行有氧反应的二氧化碳释放速率；
11、根据所述二氧化碳释放速率确定向所述微生物有氧反应层供氧的供氧速率；
12、基于所述供氧速率控制所述轴流风机的转速。
13、根据本专利技术提供的一种基质栽培气肥控施装置，还包括布设在所述微生物有氧反应层的垫料中的有机物浓度传感器、温度传感器、水分检测传感器、生物传感器；所述有机物浓度传感器用于获取所述垫料的有机物浓度，所述温度传感器用于获取所述垫料的温度，所述水分检测传感器用于获取所述垫料的含水量，所述生物传感器用于获取所述垫料的微生物浓度；
14、相应地，所述控制器根据所述二氧化碳释放速率确定向所述微生物有氧反应层供氧的供氧速率，具体包括：
15、将实时采集到的所述有机物浓度、所述垫料的温度、所述含水量、所述微生物浓度与所述二氧化碳释放速率构成一输入向量；
16、将所述输入向量输入至预先训练好的微生物有氧反应速率模型，获取由所述微生物有氧反应速率模型输出的输出向量；
17、所述输出向量包含所述垫料的有机物降解速率、所述垫料的微生物净增值速率以及所述温室内的氧气消耗速率；
18、根据所述氧气消耗速率确定向所述微生物有氧反应层供氧的供氧速率。
19、根据本专利技术提供的一种基质栽培气肥控施装置，所述微生物有氧反应速率模型，是利用预先构建的训练样本集对包含多个由图神经网络和注意力机制的混合模型进行训练后得到的；
20、所述训练样本集中包括多个输入向量样本以及与每个所述输入向量样本相对应的输出向量标签。
21、根据本专利技术提供的一种基质栽培气肥控施装置，还包括氧气浓度传感器，所述氧气浓度传感器将采集到的所述温室内氧气浓度值发送至所述控制器；
22、所述控制器基于所述供氧速率控制所述轴流风机的转速是基于以下数学模型计算得到的：
23、；
24、其中，为输送到微生物有氧反应层中不能被微生物消耗的氧气折损系数，为所述轴流风机风扇转速与送风量之间的风量折算系数，为所述氧气浓度值，为所述轴流风机的供氧速率，为所述轴流风机的转速。
25、根据本专利技术提供的一种基质栽培气肥控施装置，所述通气管道有多个，多个所述通气管道等间距布设在所述沟槽内，在每个所述通气管道中均设置有所述轴流风机。
26、根据本专利技术提供的一种基质栽培气肥控施装置，在所述沟槽内铺设有底部隔离层和侧壁隔离层；
27、所述微生物有氧反应层位于所述底部隔离层上方。
28、第二方面，本专利技术还提供一种基质栽培气肥控施方法，包括：
29、控制二氧化碳浓度传感器对温室内的二氧化碳浓度进行采样，以计算出二氧化碳浓度降低速率；
30、根据所述二氧化碳浓度降低速率，控制轴流风机的转速，以调整所述轴流风机向微生物有氧反应层中通入的空气量，实现所述温室内的二氧化碳浓度平衡；
31、在温室内开设沟槽，微生物有氧反应层铺设于所述沟槽的底部，所述微生物有氧反应层的垫料由混合有微生物菌剂的农林废弃物构成，作物种植层铺设在所述微生物有氧反应层上；
32、至少一通气管道穿透所述作物种植层，延伸至所述微生物有氧反应层；
33、所述轴流风机设置在所述通气管道中。
34、第三方面，本专利技术提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述基质栽培气肥控施方法。
35、第四方面，本专利技术还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述基质栽培气肥控施方法。
36、本专利技术提供的基质栽培气肥控施装置、方法、电子设备及存储介质，在温室内二氧化碳浓度不足的时候，控制轴流风机向微生物有氧反应层通入空气，以控制微生物有氧反应层发生发酵腐熟反应，释放供作物光合作用的二氧化碳和作物生命活动所需的热量，保证温室内二氧化碳浓度平衡、作物正常生长的同时，还提高了二氧化碳利用率、减少了农林废弃物资源化过程中的温室气体排放。
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1.一种基质栽培气肥控施装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基质栽培气肥控施装置，其特征在于，还包括二氧化碳浓度传感器，所述二氧化碳浓度传感器将采集到的所述温室内二氧化碳浓度值发送至所述控制器；
3.根据权利要求2所述的基质栽培气肥控施装置，其特征在于，还包括布设在所述微生物有氧反应层的垫料中的有机物浓度传感器、温度传感器、水分检测传感器、生物传感器；所述有机物浓度传感器用于获取所述垫料的有机物浓度，所述温度传感器用于获取所述垫料的温度，所述水分检测传感器用于获取所述垫料的含水量，所述生物传感器用于获取所述垫料的微生物浓度；
4.根据权利要求3所述的基质栽培气肥控施装置，其特征在于，所述微生物有氧反应速率模型，是利用预先构建的训练样本集对包含多个由图神经网络和注意力机制的混合模型进行训练后得到的；
5.根据权利要求2-4任一项所述的基质栽培气肥控施装置，其特征在于，还包括氧气浓度传感器，所述氧气浓度传感器将采集到的所述温室内氧气浓度值发送至所述控制器；
6.根据权利要求1所述的基质栽培气肥控施装置，其特征在
7.根据权利要求1所述的基质栽培气肥控施装置，其特征在于，在所述沟槽内铺设有底部隔离层和侧壁隔离层；
8.一种基质栽培气肥控施方法，其特征在于，包括：
9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求8所述基质栽培气肥控施方法。
10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求8所述基质栽培气肥控施方法。
...【技术特征摘要】
1.一种基质栽培气肥控施装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基质栽培气肥控施装置，其特征在于，还包括二氧化碳浓度传感器，所述二氧化碳浓度传感器将采集到的所述温室内二氧化碳浓度值发送至所述控制器；
3.根据权利要求2所述的基质栽培气肥控施装置，其特征在于，还包括布设在所述微生物有氧反应层的垫料中的有机物浓度传感器、温度传感器、水分检测传感器、生物传感器；所述有机物浓度传感器用于获取所述垫料的有机物浓度，所述温度传感器用于获取所述垫料的温度，所述水分检测传感器用于获取所述垫料的含水量，所述生物传感器用于获取所述垫料的微生物浓度；
4.根据权利要求3所述的基质栽培气肥控施装置，其特征在于，所述微生物有氧反应速率模型，是利用预先构建的训练样本集对包含多个由图神经网络和注意力机制的混合模型进行训练后得到的；
5.根据权利要求2-4任一项所述的基质栽...
【专利技术属性】
技术研发人员：魏晓明，郑文刚，王利春，赵倩，徐凡，王明钦，胡娟秀，张鑫，
申请(专利权)人：北京市农林科学院智能装备技术研究中心，
类型：发明
国别省市：
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