CN102090314A

CN102090314A - 一种用于茶树气雾栽培的装置

Info

Publication number: CN102090314A
Application number: CN2010105726257A
Authority: CN
Inventors: 房江育; 马雪泷
Original assignee: HUANGSHAN XIANNONG BIO-TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: HUANGSHAN XIANNONG BIO-TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2010-12-03
Filing date: 2010-12-03
Publication date: 2011-06-15

Abstract

本发明涉及一种用于茶树气雾栽培的装置，包括有传感装置和用以接收传感器检测数据，并进行数据处理，控制执行部件动作的中央处理装置；传感装置由安装在茶树根际用于检测茶树根际表面水膜与水份分布和环境温度的湿度温度传感器、用以检测茶树根水份吸收和蒸发的模拟传感器；湿度温度传感器和模拟传感器的信号输出端与中央处理装置的信号输入端连接，中央处理装置的信号输出端与执行部件的信号输入端连接。本发明能够依据茶树生长状况和不同发育阶段以及环境的温、湿度变化精确地调整弥雾强度和时间以及营养液加入时间和数量，从而多元、高效、安全地促进茶树生长，实现常年不断收获茶树根。

Description

一种用于茶树气雾栽培的装置

技术领域

本发明涉及一种植物气雾栽培的自动控制装置。

背景技术

茶树根含水苏糖、棉子糖、蔗糖、葡萄糖、果糖等糖类，并含少量多酚化合物(黄烷醇等)。茶树根药性苦，凉；归心，肾经。具有强心利尿、活血调经、清热解毒功效。主治心脏病、水肿、肝炎、痛经、疮疡肿毒、口疮、汤火灼伤、带状疱疹、牛皮癣。茶树根合成的茶氨酸能够安神静气而无毒副作用，是治疗抑郁症的理想药物。但茶树种植在土壤中，无法获取树根。如果挖出茶树取根，也是一次性的，不能再生。

气雾栽培是当前最先进的一种种植方法，它比基质培养成活率高，生根速度也更快。专利号为CN1308846A的文献公开了一种“茶树净裸根雾化培育技术”。将茶树固定在温室中的雾培床上，令茶树根系裸露、悬空、全遮光，利用自动喷雾循环处理系统对茶树裸根进行全营养液昼夜间歇喷雾，每次喷雾时间和相邻两次喷雾间隔时间均为5～10min；人工调环境温度18～25℃，养液温度20～25℃，相对湿度80～85%；营养液一周补充或更换一次。并视茶树根系的生长状况进行疏根处理，定期实施根部防病处理，剪去过茂的树根。虽然此发明是以获取地上部嫩茎叶，工业化生产高品质、高产量的茶叶为目的，但也适用于生产茶树根系。气雾栽培的关键技术就是对弥雾系统的控制，尤其是对根际环境的控制，这是植物生长的基本保障。专利CN1308846A在这方面显然还有欠缺，环境管理的整个控制都是基于时间模块的一元化间歇控制，自动化程度不够，过于粗放、简单和随意，缺乏植物生长的阶段性要求，因而不能充分发挥气雾栽培的优势。具体表现在：1、缺乏对根际温度和湿度的感应，仅仅调节环境温度和湿度；2、人工调温、调湿，既不方便，也不节能，更不能满足植物生长的节律变化；3、每次喷雾和间隔时间一律为5～10min，没有随着环境的变化以及植物生长的不同状况和阶段进行相应的调整；4、营养液一周补充或更换一次，没有依据植物吸收后营养液的具体情况进行相应的补充，因而可能造成前期浪费、后期不足的情况。由于操作过于刻板，效率不高，培养植株一旦发生问题不易发现，造成不可弥补的损失。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种能够依据茶树生长状况和不同发育阶段以及环境的温、湿度变化精确地调整弥雾强度和时间以及营养液加入时间和数量，从而多元、高效、安全地促进茶树生长，实现常年不断收获茶树根的装置。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种用于茶树气雾栽培的装置，包括执行部件，装置中包括有传感装置和用以接收传感器检测数据，并进行数据处理，控制执行部件动作的中央处理装置；传感装置由安装在茶树根际用于检测茶树根际表面水膜与水份分布和环境温度的湿度温度传感器、用以检测茶树根水份吸收和蒸发的模拟传感器；湿度温度传感器和模拟传感器的信号输出端与中央处理装置的信号输入端连接，中央处理装置的信号输出端与执行部件的信号输入端连接。

一种用于茶树气雾栽培的装置，装置中设有用于检测茶树营养液电导率的EC值传感器；EC值传感器的信号输出端与中央处理装置的信号输入端连接。

一种用于茶树气雾栽培的装置，所述模拟传感器的电极为具有虹吸性的无纺布电极；无纺布电机一端置于根际环境中，另一端置于茶树生长的枝叶环境中。

一种用于茶树气雾栽培的装置，所述各传感器通过屏蔽线路与中央处理装置信号输入接口连接。

本发明由计算机硬件与茶树生长模式共同组成的操作系统，能够自动调控营养液、茶树生长环境和茶树根际微环境。整个计算机控制系统由传感器、运算中心和执行动作部件等三大部分组成。这三部分之间的控制逻辑为：首先由传感器采集茶树生长环境的温度与湿度、营养液电导率EC值和液温以及根际微环境的温度和湿度，然后由计算机运算中心按照提前设置的茶树生长模式进行运算判断并发出执行指令，最后自动开启相关的执行部件进行调控。

在茶树气雾栽培中，以茶树根际的水分与湿度环境为主要控制目标，在根际环境安装能检测表面水膜与水分分布的传感器，同时常因气雾空间的升温效应，结合温度传感器，检定高温极限，当温度过高时，连续喷雾降低温度，为根系生长空间创造合适温度。另外，结合茶树吸收速度的模拟传感，利用具有虹吸性的无纺布电极制成传感器，可以较为准确地检测到水分吸收与蒸发的信号，把无纺布一端置于根际环境中，另一端裸露到茶树生长的枝叶环境中，这样就形成了水分的虹吸传递，将吸水蒸发所采集的水分变化参数作为控制值进行喷雾的循环控制。这种传感器成本低且可以自制。此外，还有营养液的电导率EC值传感器，测定回流液中EC值，作为营养液浓度监测参数适时添加浓缩母液。根系对水分的要求还要对茶树不同的生长阶段进行相关控制，速长期与发育后期需求量较大，萌芽期与幼苗期相对较少，均可以在控制方案中得以体现，可以以菜单选择不同生长阶段的方式进行设定。各路传感器经电路集成后，全部通过屏蔽网络线接入计算机相应接口，以实现外界环境信号的采集转换与运算，为计算机的控制输入了外界最为准确的变化参量，让计算机形成了神经元式的负反馈控制，从而创造出相当稳定的优化环境。

本发明的有益效果体现在：

1、由农业智能控制计算机操纵的气雾栽培茶树，实现了茶树生长的多元化精确控制，为茶树根系生长创造了最佳的环境条件，包括根系微环境的温度、水分、空气及营养，使茶树的生长远远快于土壤栽培，剪根采收之后刺激茶树根系再生，从而能够常年反复收获树根。

2、气雾栽培实现了茶树的立体式垂直栽培，大大提高了茶树的覆盖面积，使土地利用率提高数倍。

3、是一种最为节水的栽培模式，只需土壤栽培的1/10水量，就可以完成相同生物量的增长，是节水农业水资源利用率最高的生产技术。

4、虫害的控制减少75%以上，如果进行空间严密的防虫网隔绝，可以做到无虫化的免农药生产，可以生产出近乎完美的免农药安全农产品。

5、气雾培养茶树的营养液在一个严密的闭锁型循环系统中完成养分与水分的供给，因而实现零外排，做到可持续不污染环境。

6、依靠计算机自动控制完成茶树气雾栽培，使得生产者的管理与操作变得轻松与简单，有望工业化生产茶树根。

7、气雾栽培生产茶树根，实现了无废料、废物和废液产生，根系洁净，便于贮藏、运输与加工，是一种可持续的永久性农业生产方式。

附图说明

附图为装置结构示意框图。

具体实施方式

参见附图所示。

本发明装置中设有传感装置和用以接收传感器检测数据，并进行数据处理，控制执行部件动作的中央处理装置4；传感装置由安装在茶树根际用于检测茶树根际表面水膜与水份分布和环境温度的湿度温度传感器1、用以检测茶树根水份吸收和蒸发的模拟传感器2和用于检测茶树营养液电导率的EC值传感器3构成。湿度温度传感器1、模拟传感器2和EC值传感器3的信号输出端与中央处理装置4的信号输入端通过屏蔽线路与中央处理装置4信号输入接口连接。模拟传感器2的电极为具有虹吸性的无纺布电极；无纺布电机一端置于根际环境中，另一端置于茶树生长的枝叶环境中。

首先由湿度温度传感器1采集茶树生长环境的温度与湿度，由EC值传感器3测量采集营养液电导率EC值，由模拟传感器2测量采集根际茶树根水份吸收和蒸发的信息数据，将上述传感器采集的相关信号传递到中央处理装置4，中央处理装置4按照提前设置的茶树生长模式进行运算判断并发出执行指令，最后自动开启相关的执行部件5进行调控。

结合茶树吸收速度的模拟传感2，利用具有虹吸性的无纺布电极制成传感器，可以较为准确地检测到水分吸收与蒸发的信号，把无纺布一端置于根际环境中，另一端裸露到茶树生长的枝叶环境中，这样就形成了水分的虹吸传递，将吸水蒸发所采集的水分变化参数作为控制值进行喷雾的循环控制。这种传感器成本低且可以自制。此外，还有营养液的电导率EC值传感器3，测定回流液中EC值，作为营养液浓度监测参数适时添加浓缩母液。根系对水分的要求还要对茶树不同的生长阶段进行相关控制，速长期与发育后期需求量较大，萌芽期与幼苗期相对较少，均可以在控制方案中得以体现，可以以菜单选择不同生长阶段的方式进行设定。各路传感器经电路集成后，全部通过屏蔽网络线接入中央处理装置4的相应接口，以实现外界环境信号的采集转换与运算，为中央处理装置4的控制输入了外界最为准确的变化参量，让计算机形成了神经元式的负反馈控制，从而创造出相当稳定的优化环境。

Claims

1.一种用于茶树气雾栽培的装置，包括执行部件，其特征在于装置中包括有传感装置和用以接收传感器检测数据，并进行数据处理，控制执行部件动作的中央处理装置；传感装置由安装在茶树根际用于检测茶树根际表面水膜与水份分布和环境温度的湿度温度传感器、用以检测茶树根水份吸收和蒸发的模拟传感器；湿度温度传感器和模拟传感器的信号输出端与中央处理装置的信号输入端连接，中央处理装置的信号输出端与执行部件的信号输入端连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于茶树气雾栽培的装置，其特征在于装置中设有用于检测茶树营养液电导率的EC值传感器；EC值传感器的信号输出端与中央处理装置的信号输入端连接。

3.根据权利要求1所述的一种用于茶树气雾栽培的装置，其特征在于所述模拟传感器的电极为具有虹吸性的无纺布电极；无纺布电机一端置于根际环境中，另一端置于茶树生长的枝叶环境中。

4.根据权利要求1或2所述的一种用于茶树气雾栽培的装置，其特征在于所述各传感器通过屏蔽线路与中央处理装置信号输入接口连接。