本發(fā)明涉及農業(yè)廢棄物處理領域，尤其是一種大棚農業(yè)廢棄物氣肥發(fā)生及分解系統(tǒng)。

背景技術：

利用農作物秸稈發(fā)酵進行大棚CO₂施肥能有效完善農業(yè)有機廢棄物資源化利用，達到降低生產成本、高效利用資源、提高生產效益、為蔬菜栽培提供合理施肥的目的。

但現有技術中，CO₂施肥裝置不具備智能控制功能，無法根據大棚內的CO₂含量，自動調節(jié)CO₂的供給，施肥效果不理想。

技術實現要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題在于，提供一種大棚農業(yè)廢棄物氣肥發(fā)生及分解系統(tǒng)，能夠改善農作物生長環(huán)境，提高產氣量，可以滿足正午時的作物對CO₂濃度的需求，降低CO的產生率。

為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種大棚農業(yè)廢棄物氣肥發(fā)生及分解系統(tǒng)，包括秸稈CO₂氣肥發(fā)生系統(tǒng)1、環(huán)形導軌2和輸送裝置3；秸稈CO₂氣肥發(fā)生系統(tǒng)1與環(huán)形導軌2相連，秸稈CO₂氣肥發(fā)生系統(tǒng)1與輸送裝置3相連。

秸稈CO₂氣肥發(fā)生系統(tǒng)1包括CO₂施肥裝置11、CO₂檢測儀12和控制模塊13；CO₂施肥裝置11與控制模塊13相連，控制模塊13與CO₂檢測儀12相連。

CO₂施肥裝置11包括反應容器101、攪拌機構102、排氣管路103、多孔底板104、排水管105、噴淋裝置106、支腳107、進料機構108、卸料機構109、電控卸料倉門109a、卸料嘴109b和進氣口110；反應容器101的中間設置有攪拌機構102，反應容器101的右上部設置有排氣管路103，反應容器101內的底部設置有多孔底板104，多孔底板104的下方設置有排水管105，反應容器101的左上方設置有噴淋裝置106，反應容器101的底部設置有4個支腳，反應容器101的右上端設置有進料機構109，反應容器101的右下端設置有卸料機構109，反應容器101的左下端設置有進氣口110。

控制模塊13根據當前棚室內的CO₂濃度控制CO₂施肥裝置11中CO₂的釋放量。

反應容器101中還設置有CO傳感器、CO₂傳感器、溫度傳感器、水分傳感器、PH值傳感器和稱重傳感器；不同傳感器的數據上傳至CO₂施肥裝置11的處理器模塊。

反應容器101連通強制送風設備，當反應容器101內的CO含量高于CO閾值時，處理器模塊啟動強制送風設備，將室外空氣送入反應容器101內，并同時由處理器模塊控制反應容器101內的攪拌機構102攪拌秸稈；處理器模塊檢測到反應容器101內濃度達到釋放的CO₂閾值時，反應容器101的排氣管路103打開，釋放CO₂；水分傳感器檢測到秸稈水分低于設定的水分閾值時，處理器模塊控制噴淋裝置106啟動，當秸稈發(fā)酵后PH值超過設定的PH值范圍時，處理器模塊控制噴淋裝置106啟動；處理器模塊適于接收控制模塊13的棚室內的CO₂濃度數據，在當前秸稈CO₂發(fā)生量無法滿足要求時，控制進料機構108增加秸稈量，或控制卸料機構109和進料機構108協(xié)同工作，將反應容器101內已發(fā)酵完畢的秸稈進行替換。

輸送裝置3包括電機驅動輪31和平臺32；平臺32用于承載CO₂施肥裝置11，電機驅動輪31用于驅動輸送裝置3沿環(huán)形導軌2移動。

進料機構108固定于環(huán)形導軌2一側，輸送裝置3裝載CO₂施肥裝置11移動至進料機構108處，以投放秸稈；卸料機構109對秸稈進行卸料時，輸送裝置3裝載CO₂施肥裝置11沿環(huán)形導軌2移動，均勻丟撒廢棄秸稈至農作物生長區(qū)四周；卸料機構109包括電控卸料倉門109a和卸料嘴109b；當CO₂施肥裝置11卸料時，電控卸料倉門109a打開，處理器模塊控制攪拌機構102低速轉動，使反應容器101內的秸稈向電控卸料倉門109a沿卸料嘴109b均勻丟撒。

輸送裝置3內設有蓄電池，進料機構108處設置有充電接口，當輸送裝置3停放至進料機構108處投料時，充電接口接入輸送裝置3內，通過充放電管理模塊對蓄電池進行充電。

平臺32上設置有供電接口，該供電接口與反應容器101的任意兩支腳107接觸導通，對CO₂施肥裝置11構成供電回路；輸送裝置3內的處理器模塊、CO₂施肥裝置11內的處理器模塊均通過相應ZigBee模塊與控制模塊13相連。

本發(fā)明的有益效果為：利用棚室秸稈CO₂氣肥發(fā)生技術實現施肥過程中CO₂濃度的可監(jiān)控性，根據大棚內CO₂含量對CO₂施肥裝置的CO₂釋放量進行控制，改善農作物生長環(huán)境；CO₂施肥裝置根據自身攜帶的CO₂傳感器檢測實現自動啟動帶有螺旋裝置的攪拌機構以及通過強制送風設備加速CO₂在施肥裝置內的轉化率，提高產氣量，可以滿足正午時的作物對CO₂濃度的需求；采用了風量與風速可控的離心負壓送風技術，降低CO的產生率。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的整體系統(tǒng)結構示意圖。

圖2是本發(fā)明的系統(tǒng)中環(huán)線導軌的俯視圖。

圖3是本發(fā)明的秸稈CO₂氣肥發(fā)生系統(tǒng)的原理圖。

圖4是本發(fā)明的CO₂施肥裝置的結構示意圖。

圖5是本發(fā)明的輸送裝置的原理圖。

其中，1、秸稈CO₂氣肥發(fā)生系統(tǒng)；11、CO₂施肥裝置；12、CO₂檢測儀；13、控制模塊；101、反應容器；102、攪拌機構；103、排氣管路；104、多孔底板；105、排水管；106、噴淋裝置；107、支腳；108、進料機構；109、卸料機構；109a、電控卸料倉門；109b、卸料嘴；110、進氣口；2、環(huán)形導軌；3、輸送裝置；31、電機驅動輪；32、平臺。

具體實施方式

如圖1所示，一種大棚農業(yè)廢棄物氣肥發(fā)生及分解系統(tǒng)，包括秸稈CO₂氣肥發(fā)生系統(tǒng)1、環(huán)形導軌2和輸送裝置3；CO₂氣肥發(fā)生系統(tǒng)1與環(huán)形導軌2相連，CO₂氣肥發(fā)生系統(tǒng)1與輸送裝置3相連。

如圖3所示，CO₂氣肥發(fā)生系統(tǒng)1包括CO₂施肥裝置11、CO₂檢測儀12和控制模塊13；CO₂施肥裝置11與控制模塊13相連，控制模塊13與CO₂檢測儀12相連。

如圖4所示，CO₂施肥裝置11包括反應容器101、攪拌機構102、排氣管路103、多孔底板104、排水管105、噴淋裝置106、支腳107、進料機構108、卸料機構109、電控卸料倉門109a、卸料嘴109b和進氣口110；反應容器101的中間設置有攪拌機構102，反應容器101的右上部設置有排氣管路103，反應容器101內的底部設置有多孔底板104，多孔底板104的下方設置有排水管105，反應容器101的左上方設置有噴淋裝置106，反應容器101的底部設置有4個支腳，反應容器101的右上端設置有進料機構109，反應容器101的右下端設置有卸料機構109，反應容器101的左下端設置有進氣口110。

控制模塊13根據當前棚室內的CO₂濃度控制CO₂施肥裝置11中CO₂的釋放量。

反應容器101中還設置有CO傳感器、CO₂傳感器、溫度傳感器、水分傳感器和稱重傳感器；不同傳感器的數據上傳至CO₂施肥裝置11的處理器模塊。

反應容器101連通強制送風設備，當反應容器101內的CO含量高于CO閾值時，處理器模塊啟動強制送風設備，將室外空氣送入反應容器101內，并同時由處理器模塊控制反應容器101內的攪拌機構102攪拌秸稈；處理器模塊檢測到反應容器101內濃度達到釋放的CO₂閾值時，反應容器101的排氣管路103打開，釋放CO₂；水分傳感器檢測到秸稈水分低于設定的水分閾值時，處理器模塊控制噴淋裝置106啟動，當秸稈發(fā)酵后PH值超過設定的PH值范圍時，處理器模塊控制噴淋裝置106啟動；處理器模塊適于接收控制模塊13的棚室內的CO₂濃度數據，在當前秸稈CO₂發(fā)生量無法滿足要求時，控制進料機構108增加秸稈量，或控制卸料機構109和進料機構108協(xié)同工作，將反應容器101內已發(fā)酵完畢的秸稈進行替換。

輸送裝置3包括電機驅動輪31和平臺32；平臺32用于承載CO₂施肥裝置11，電機驅動輪31用于驅動輸送裝置3沿環(huán)形導軌2移動。

如圖2所示，進料機構108固定于環(huán)形導軌2一側，輸送裝置3裝載CO₂施肥裝置11移動至進料機構108處，以投放秸稈；卸料機構109對秸稈進行卸料時，輸送裝置3裝載CO₂施肥裝置11沿環(huán)形導軌2移動，均勻丟撒廢棄秸稈至農作物生長區(qū)四周；卸料機構109包括電控卸料倉門109a和卸料嘴109b；當CO₂施肥裝置11卸料時，電控卸料倉門109a打開，處理器模塊控制攪拌機構102低速轉動，使反應容器101內的秸稈向電控卸料倉門109a沿卸料嘴109b均勻丟撒。

輸送裝置3內設有蓄電池，進料機構108處設置有充電接口，當輸送裝置3停放至進料機構108處投料時，充電接口接入輸送裝置3內，通過充放電管理模塊對蓄電池進行充電。

如圖5所示，平臺32上設置有供電接口，該供電接口與反應容器101的任意兩支腳107接觸導通，對CO₂施肥裝置11構成供電回路；輸送裝置3內的處理器模塊、CO₂施肥裝置11內的處理器模塊均通過相應ZigBee模塊與控制模塊13相連。

實施例1：

本實施例1提供了一種秸稈CO₂氣肥發(fā)生系統(tǒng)，包括：CO₂施肥裝置、用于檢測棚室內的CO₂濃度的CO₂檢測儀，以及控制模塊，其中控制模塊適于根據當前棚室內的CO₂濃度控制CO₂施肥裝置中CO₂的釋放量。控制模塊例如但不限于采用由ARM構成的工控機，其具有Zigbee功能、以太網功能、顯示接口和鍵盤接口。

通過本工控機可以輸入相應農作物在不同生長階段所需要的CO₂含量，同時檢測棚室內的CO₂濃度，使CO₂施肥裝置釋放的CO₂量滿足農作物生長需要。例如CO₂濃度在1000ppm左右能增產40％。

農作物例如豆科植物施用CO₂，顯著提高根瘤的固氮能力，提高果實的產量。在育秧中施用CO₂，能培育出矮壯苗，根系發(fā)達，栽植成活率高。

植物光合作用和積累是植物生理特性與環(huán)境因子共同作用的結果，CO₂施肥起到改善環(huán)境因子的作用。正常情況下，大氣中CO₂濃度在300μppm左右。在高密栽培的大棚內，光照強烈、光合作用旺盛時段的CO₂濃度甚至低于100ppm，處于CO₂補償區(qū)，光合作用難以順利進行，生長受到限制。棚室內增施CO₂，從植物原理上解決了棚室內作物的碳饑餓，提高了光合效率，增加了干物質；從形態(tài)上看，增施CO₂可促進營養(yǎng)生長和生殖生長，粗莖增加，葉片增多，長勢旺盛，結果數增多；從抗逆性上看，提高了抗逆性和抗病性。

CO₂施肥對蔬菜作物增產效果非常明顯。在辣椒、番茄、黃瓜等蔬菜上增施CO₂，增產幅度一般為25％—43％；對葉菜類增施CO₂，可顯著縮短生長周期，提高復播指數，改善品質，增產效果最為明顯，最高可達87.4％，顯著增加農民經濟效益。

作為CO₂施肥裝置的一種優(yōu)選的實施方式，所述CO₂施肥裝置包括：反應容器，該反應容器內設有CO傳感器、CO₂傳感器、溫度傳感器、水分傳感器、PH值傳感器；上述傳感器的數據匯總至CO₂施肥裝置的處理器模塊；以及所述反應容器連通強制送風設備；當反應容器內的CO含量高于CO閾值時，所述處理器模塊啟動強制送風設備，將室外空氣送入反應容器內，并同時由處理器模塊控制反應容器內的攪拌機構攪拌秸稈，使空氣進入秸稈間隙中。

當所述處理器模塊檢測到反應容器濃度達到釋放的CO₂閾值時，所述反應容器的排氣管路打開，釋放CO₂；所述反應容器內還設有由處理器模塊控制的噴淋裝置，以及該反應容器內的底部設有多孔底板，該多孔底板適于對秸稈進行濾水，且通過排水管將濾水排出；當水分傳感器檢測到秸稈水分低于設定的水分閾值時，所述處理器模塊控制噴淋裝置啟動，以提高秸稈濕度；或當秸稈發(fā)酵后PH值超過設定PH值范圍時，所述處理器模塊控制噴淋裝置啟動，以使PH值調整至合理范圍。

其中，CO₂閾值、水分閾值和PH值范圍值均可以人工在控制模塊上進行設定，存入控制模塊中的存儲芯片中。

作為本CO₂施肥裝置一種優(yōu)選的實施方式，所述反應容器的四個支腳底部分別設有稱重傳感器，各稱重傳感器通過稱重模塊將秸稈的稱重數據發(fā)送至處理器模塊，以使秸稈堆肥的容積控制在0.6立方以上。

所述反應容器的上端，即進料口處還設有進料機構，且反應容器的底部設有卸料機構；所述處理器模塊適于接收控制模塊的棚室內的CO₂濃度數據，并在當前秸稈CO₂發(fā)生量無法滿足要求時，控制進料機構增加秸稈量；或控制卸料機構和進料機構協(xié)同工作，將反應容器內以發(fā)酵完畢的秸稈進行替換。提高秸稈堆肥發(fā)酵產生的CO₂效率，并且還能將發(fā)酵完畢的廢棄秸稈當作肥料用作施肥使用。

實施例2

在上述實施例1基礎上，本實施例2提供了一種大棚農業(yè)廢棄物分解系統(tǒng)，還包括：位于棚室內的沿農作物生長區(qū)鋪設的環(huán)形導軌，且由控制模塊控制的輸送裝置；進料機構固定于環(huán)形導軌一側，所述輸送裝置適于裝載CO₂施肥裝置移動至進料機構處，以投放秸稈；以及在卸料機構對秸稈進行卸料時，所述輸送裝置裝載CO₂施肥裝置沿環(huán)形導軌移動，均勻丟撒廢棄秸稈至農作物生長區(qū)四周。

作為CO₂施肥裝置中卸料機構的一種可選的實施方式，所述卸料機構包括由處理器模塊控制的電控卸料倉門，以及向農作物生長區(qū)方向延伸的卸料嘴；當CO₂施肥裝置卸料時，所述電控卸料倉門打開，所述處理器模塊控制攪拌機構低速轉動，以使反應容器內的秸稈由于攪拌機構低速轉動向電控卸料倉門口，沿卸料嘴均勻丟撒。

具體的，通過實施例1所述，噴淋裝置能夠調整廢棄秸稈的PH值，以使其作為肥料時，滿足土壤的酸堿平衡，避免土壤養(yǎng)分比例失衡，產生次生鹽漬化。

所述輸送裝置內設有蓄電池，該蓄電池適于提供輸送裝置及CO₂施肥裝置工作電能，以及在進料機構處還設有充電接口，當輸送裝置停放至進料機構處投料時，所述充電接口接入輸送裝置內，且通過充電放電管理模塊對蓄電池進行充電。

所述輸送裝置包括：用于承載CO₂施肥裝置的平臺，該平臺上設有供電接口，且該供電接口與反應容器的任意兩支腳接觸導通，以對CO₂施肥裝置構成供電回路；以及所述輸送裝置還包括：用于驅動輸送裝置沿環(huán)形導軌移動的電機驅動輪；所述電機驅動輪和充放電管理模塊均有輸送裝置內的處理器模塊控制；輸送裝置內的處理器模塊、CO₂施肥裝置內的處理器模塊均通過相應Zigbee模塊與控制模塊相連。

所述輸送裝置內的處理器模塊、CO₂施肥裝置內的處理器模塊例如但不限于采用單片機STC12C5A60S2、STC15W408AS；所述Zigbee模塊例如但不限于采用芯片CC2530；充放電管理模塊例如但不限于采用OZ8920TN。

盡管本發(fā)明就優(yōu)選實施方式進行了示意和描述，但本領域的技術人員應當理解，只要不超出本發(fā)明的權利要求所限定的范圍，可以對本發(fā)明進行各種變化和修改。