CN105072889A - 用于测量植物生长条件的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了用于在基质内测量植物生长条件的装置(10)和方法。使用探针(16、18)的第一和第二线性阵列，获得基质性质的多个测量结果。使用在基质中不同水平面的多个测量结果然后将这多个测量结果组合，从而更精确地获得植物生长条件。

Description

用于测量植物生长条件的装置及方法

技术领域

本发明涉及在植物生长基质中植物生长条件的检测。特别地，但不限于，本发明涉及设计用于使用人造植物生长基质(例如矿物棉基质)的装置。

背景技术

近年来，植物生长的管理与操纵日益专业化且精确控制。曾经应用于大田的灌溉策略也只是为了弥补雨水的缺乏，但是植物需要在小组内逐渐供给水，或者甚至个别的目的就是仔细地控制植物生长条件。

例如，据认识到的是灌溉策略对植物生长具有定性的影响。如本领域已知的是，生殖生长是指促进产生花/果实的生长类型，而在营养生长的过程中，植物产生更高比例的叶子和其他的绿色部分。当水和/或营养素相对缺乏时，促进植物进行生殖生长，而当水和/或营养素供应充足时，促进植物进行营养生长。营养生长使得植物的整体生物质大幅增加，而生殖生长提高了有助于产生果实或花的生长的比例。

因此可以看出，精确控制植物生长的条件可用于操纵生长类型朝着所期望的结果发展。然而，如果想要以该相当精细的水平完成控制，那么植物生长条件的测量就是至关重要的。

已经提议的这样精确控制的一个具体的情况是使植物在矿物棉生长基质中生长。这种生长基质通常以连贯的插塞(plug)、块(block)、板或垫/毯的形式提供，并且一般包括粘结剂(通常是有机粘结剂)以提供产品的结构完整性。

通常，植物生长过程分为两个阶段来控制：由“繁殖者”控制的第一阶段，在该阶段中，植物由种子开始生长；以及由“栽培者”控制的第二阶段，在该阶段中，维持植物的生长并进行任意收割。例如，在番茄植物的情况中，繁殖者可将单个番茄种子播种于厚度约为25mm至30mm且半径约为20mm至30mm的圆柱状插塞中。在种子发芽之后，繁殖者将插塞置于立方体块中，以使根系和植株继续生长。然后培育位于块中的各植株，直至可将其由繁殖者移至栽培者的阶段。

由繁殖者获得块之后，栽培者将数个块置于单独的矿物棉板上，从而形成植物生长系统。除了矿物棉板中位于上表面的开口处(其用于接收种有植株的块)以及设于下表面的排水孔以外，矿物棉板的其他部分通常被包在金属箔内或其他不能渗透液体的层内。

在接下来随后的植物生长过程中，利用滴头(dripper)向系统提供水和营养素，其中滴头将含有水分和营养素的液体直接输送滴至所述块或者所述板中。植物通过根部吸收所述块和所述板中的水和营养素，并由此进行生长。未被植物吸收的水和营养素保存在基质系统中，或者通过排水孔被排出。如果合适的话，可以对排出的水和营养素进行消毒可以被消毒并随后再次使用。

期望的是提供能够用于感测这类型的植物生长系统中水和/或营养素的水平面的传感器。已经提出了一些合适的传感器，并且一些例子在国际专利申请WO2010/031773中有所描述。该文献的图1示出了现有技术的水量计，其具有三个突出的探针，将所述探针插入到基质中从而测量诸如含水量等的特性。WO2010/031773也描述了一种用于测量基质电容(根据电容可以推算出含水量)的方法，该方法通过在基质表面抵靠平板电极，而不是将探针插入到基质体内部来进行。EP0392639描述了一种用于测量基质中的含水量的具有二十个内销的传感单元，所述内销在其周围设置有四个外销。US2011/0273196描述了一种具有三个或六个钢销的无线环境传感器，所述钢销布置为在多个点与土壤相互作用，从而获得表示位于钢销与土壤之间的土壤的平均特性的单独的测量结果。

虽然这些方法解决了实用性，但是使用这些技术能够获得的信息受到限制。特别是，将理解的是在整个基质中含水量和其他特性不是匀一的。也就是说，在整个基质中，这样的特性通常是存在变化的。因此，由电感应来测量含水量和营养素水平的尝试太过于受限或者结果不定。

例如，可以预期的是重力的作用将使水沉积在基质的底部区域，导致相比于上部区域，下部区域的含水量增加。其他影响可取决于例如，排水孔的位置或施加灌溉的点的位置。

由于基质本身的特性，计算进一步复杂化。例如，在提高水含量匀一性的尝试中，已经提出了提供由多个不同密度的层形成的基质。基质的高密度上层能在该区域内提高相对含水量。然而，在整个基质上含水量仍然是可变的，使得难以可靠的一致评估整体条件。

植物生长条件的精确控制需要改进这些条件的测量方式。因而精确且可靠地评估这些条件，从而能够开发优化控制植物生长策略的愿望日益增强。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种在植物生长基质内检测植物生长条件的装置，该装置包括：

用于插入到基质中的由一个或多个探针形成的第一线性阵列；

用于插入到基质中的由一个或多个探针形成的第二线性阵列，其中该第二线性阵列以固定距离远离第一线性阵列设置；和

控制单元，其设置为从探针的第一线性阵列获得位于第一基质水平面的至少一种基质特性的第一测量结果，并且从探针的第二线性阵列获得位于第二基质水平面的至少一种基质特性的第二测量结果；

其中该控制单元进一步设置为将在第一基质水平面和第二基质水平面获得的第一和第二测量结果组合，从而根据第一和第二测量结果计算至少一种基质植物生长条件。

与常规用于检测植物生长条件的传感器不同，本发明第一方面的装置获得了至少一个基质特性的多个测量结果。以固定间隔设置两个线性阵列的探针，使得在基质内的不同位置获得两个测量结果。通过探针的“线性阵列”，应当理解的是在一个阵列中的探针以大约相同的距离远离形成另一个阵列的探针，从而在基质水平面测量基质特性。因为这些位置的相对位置是固定的(并且相当于在基质中两个不同水平面之间的距离)，所以能够以预先确定的方式从两个测量结果中模拟基质内的条件，从而更清楚准确的了解基质内的植物生长条件。具体来说，例如，通过在基质中不同深度获取的两个测量结果，可以获得真实植物生长条件的改进的计算结果，因为这些条件在整个基质中是有变化的，特别是在垂直方向上。

在操作过程中，在距离固定之前，可以调节使用中的线性阵列之间的距离。然而，在优选的实施方案中，线性阵列之间的距离是固定不变的。

在优选的实施方案中，每个阵列包括至少两个探针。更优选地，每个阵列的探针包括至少两个电极。以这种方式，可以通过探针将电信号施加到基质上，从而能够进行电特性的测量。可以测量的可选的或额外的特性包括温度。

在优选的实施方案中，至少一种植物生长条件包括基质内的含水量。该水平优选表示为基质完全饱和所需含水量的百分比水平。在优选的实施方案中，至少一种特性包括电容。由于含水量影响基质的电解质特性，并因此是电容的函数，这使得能够计算含水量。

在优选的实施方案中，至少一种植物生长条件包括营养素含量。营养素含量反映基质内离子盐类的比例。同样，在优选的实施方案中，至少一种特性是导电率，因为导电率反映了基质内离子盐类的比例。

优选地，至少一种植物生长条件包括含水量和营养素含量。因此，也可以测量电容和导电率。应当理解的是这些特性可以通过研究基质的复阻抗而获得。

在优选的实施方案中，每个阵列包括三个探针。具体地，这些探针中的两个探针可以是用于测量电特性(例如导电率或电容)的电极，而第三个探针可以是用于测量基质温度的温度传感器。

优选地，探针在末端是旋转不对称的。例如，探针可以是斜截的圆柱体。通过斜面切割通常为圆柱形的探针的末端，形成了相对尖锐的末端边缘，由此有助于将探针引入到基质中。因此装置能够相当容易地应用到基质中。此外，与具有钝末端的探针相比，可以避免基质内的纤维聚束。这是有利的，因为这样的聚束可能影响测量的基质性质。

优选地，探针具有不统一的转动方向。如果探针的转动方向都是对齐的，这可能会导致在引入到基质中时，装置从其所需位置偏离。通过将探针的方向布置为不统一的，基本上消除了这个影响。在优选的实施方案中，探针可以相反的旋转方向成对设置(即，具有跨180度旋转的方向)，从而每对探针引起的净偏差之和为零。

在一些优选的实施方案中，每个探针的旋转方向相对于位于探针之间的中心点对齐。例如，相对于从中心点到探针的半径，每个探针可以具有相同的相对取向。在特别优选的实施方案中，每个探针的截面朝向中心点定位。

优选地，所述装置还包括用于向基站发射信号的天线。以这种方式，不需要对装置进行物理检查或者不需要物理连接，就可以检索测量结果或计算的条件。在预期的商业装置中，这是有利的，其中在单独的区域内管理大量基质。

在优选的实施方案中，所述装置还包括适应于与基质的边缘接合的导向器元件。这能帮助确保导向器在基质上的定位是一致的，允许对来自不同装置的测量结果进行更可靠的比较。此外，由于在基质中上探针的位置可以理解为不仅是相对于另一个探针，而是应理解为在基质内作为整体，能够更精确地限定基质的模型能够更精确地限定。优选地，导向器元件适应于与基质的底部边缘接合。可选地或额外地，导向器元件适应于与基质的顶部边缘接合。由此，能够理解探针相对于基质的底部和/或顶部边缘的相对位置。

导向器元件可通过可调节的保持装置与所述装置连接。该保持装置使得为了不同尺寸的基质、为了不同的生长条件或测量需要，能够调节导向器元件和探针的相对位置，从而可以可靠地设置从基质的边缘到探针之间的距离，并根据需要进行调节，

可调节的保持装置可适用于在相对于探针的多个可选的位置保持导向器元件。这能够允许选择并设定从探针到导向器元件的设定距离的范围之一，从而可以对从探针到导向器元件的多个设定距离中的任一个进行可重复的测量。

调节保持所述装置可调节的保持装置可包括在所述装置的主体和导向器元件之一上的一组主要接合点，以及在所述主体和导向器元件中的另一个上的一组相应的导向器元件接合点，用于接合主要接合点的阵列的子组。这使得能够实现具有单独一组接合点的一部分具有简单的构造，而在所述装置的另一部分可设置有更复杂的阵列的多组接合点。这允许一部分(例如，导向器元件)的构造更简单，并能将装置更复杂的特征限定为单一的元件，例如装置的主体。

该装置还进一步包括至少一个用于接合没有被导向器元件接合点所接合的主接合点的封堵元件。该封堵元件可以防止水、泥土或灰尘或其他不期望的物质阻塞接合点，所述点在特定位置安装导向器元件时并没有使用。该封堵元件还可以阻止不期望的物质通过孔进入到装置主体，所述孔可能是作为用于导向器元件的接合点而设置的。

根据本发明的第二方面，提供了一种在植物生长基质内检测植物生长条件的装置，所述装置包括：

用于插入到基质中的由一个或多个探针形成的第一线性阵列；

用于插入到基质中的由一个或多个探针形成的第二线性阵列，其中该第二线性阵列以固定距离远离第一线性阵列设置；和

控制单元，设置为从探针的第一线性阵列获得至少一种特性的第一测量结果，并且从探针的第二线性阵列获得至少一种特性的第二测量结果；

其中使用第一和第二测量结果能够计算基质的至少一种植物生长条件；

该装置进一步包括适合与基质的边缘接合的导向器元件，其中该导向器元件通过可调节的保持装置与所述装置连接，所述可调节的保持装置适合在相对于探针的多个可选的位置保持导向器元件。

根据第三方面，本发明提供了一种植物生长系统，包括：包含人造玻璃纤维(MMVF)板的植物生长基质；和根据第一或第二方面的装置。该植物生长基质可包括更多的元件，例如至于板上的MMVF块和置于块中的MMVF插塞。优选地，该系统包括唯一的一个块。因此，能够在单独的块中精确控制基质的植物生长的条件。

优选地，所述装置的探针从板的侧壁延伸。第一和第二线性阵列的探针优选在垂直方向上分离，在板中，在不止一个高度获取多个测量结果(根据这些结果可以计算植物生长条件)。

根据第四方面，本发明提供了一种在植物生长基质内检测植物生长条件的方法，包括：

将检测装置的探针插入到基质中，其中探针布置为第一线性阵列和第二阵列，所述第一线性阵列和第二线性阵列以固定距离彼此分开设置；

从探针的第一线性阵列获得位于第一基质水平面的至少一种基质特性的第一测量结果，并且从探针的第二线性阵列获得位于第一基质水平面的至少一种基质特性的第二测量结果；

将第一基质水平面和第二基质水平面获得的第一和第二测量结果组合；以及

使用组合的第一和第二测量结果计算基质的至少一种植物生长条件。

根据第四方面，在彼此隔开的预定距离处获取多个测量结果，然后组合计算基质的植物生长条件。由于在整个基质中的这些条件是变化的，通过获取两个测量结果(优选在基质中的不同高度获得)，可以获得改进的植物生长条件的计算结果。

应当理解的是，如果合适的话，第一方面的优选特征能够应用到本发明的第二、第三或第四方面。

附图说明

现在将参照附图对本发明的实施方案进行更加详细的描述，其中：

图1示出了根据本发明的一个优选的实施方案，用于在植物生长基质内检测植物生长条件的装置；

图2示出了图1的装置的内部特征；

图3示出了包括图1的装置和植物生长基质的植物生长系统；

图4示出了图1所示装置的探针的旋转方向；

图5示出了本发明的一个可选的实施方案；和

图6A至6C示出了用于本发明的可调整导向器元件的布置。

具体实施方式

参见图1，示出了用于检测植物生长条件的一个优选的实施方案的装置10。该装置10包括主体12、天线14、第一探针阵列16和第二探针阵列18。每个探针阵列16或18固定在装置的主体12上，意味着阵列之间的距离本身是固定的。

装置10可进一步包括未在图1中示出的额外特征，例如表明装置10是否打开的可视的指示器(例如，发光装置(LED))或者允许用户控制装置10的用户界面。在一个简单的实施例中，装置的控制可限制为打开/关闭开关。

在图1所示的优选的实施方案中，每个探针阵列16、18由三个单独的探针组成。在优选的实施方案中，这些探针中的两个探针用作电极，第三个探针用作温度传感器。电极能够用于探测基质的电特性，例如基质的电容或导电率。探针16、18优选由不锈钢制成。

每个探针阵列16、18是线性阵列，其中在阵列中的探针以25mm的间隔分开。在常规操作中，线性阵列沿水平方向延伸。线性阵列与另一个阵列彼此绝对(pure)垂直的分开，从而来自每个阵列的相应探针在正常使用中直接在另一个探针之上和之下。

第一阵列16优选位于距离装置10的底部大约25mm的位置处，而第二阵列18位于距装置10的底部大约60mm的位置处。因此，在优选的实施方案中，第二阵列18位于第一阵列16之上大约35mm的位置。据发现这个距离特别适用于使用装置10测量植物生长基质内的植物生长条件。然而，本领域技术人员将意识到对于不同尺寸的植物生长基质，上述尺寸可以改变。

图2示出了没有主体12的装置10，从而展示了装置10的内部特征。如图2所示，所述装置包括安装有探针16、18的印刷电路板。此外，所述装置包括也安装在印刷电路板20上的控制单元22。控制单元22通过印刷电路板与探针16、18偶联并且布置为从探针获得植物生长基质性质的多个测量结果。控制单元22可布置为向一个或多个探针16、18施加电信号，从而获得这些测量结果。

装置10进一步包括用于控制天线14的射频模块24。该天线14能够用于向基站发射测量结果和/或计算的植物生长条件。这使得能够对来自多个类似装置的信息进行校准，从而保持对设置了多个植物生长基质的大系统的控制。射频模块24和天线14可以通过短RF电缆连接。在优选的实施方案中，天线14以868MHz的频率发射信号，且该天线高约为150mm。如图所示，在优选的实施方案中，天线14以直线的、非环接的构造设置。本领域技术人员将认识到只要合适，可以选择可选的天线设计和操作频率。

实际上，在优选的实施方案中，也示出了可选的射频系统26。例如，可选的射频系统26以不同于天线14和射频模块24的频率发射。可能合适的是在单一的装置10内具有超过一个的选项以根据当地关于电磁通信的变化的规则来操作。例如，天线14可适用于在欧盟内的要求，而可选的射频系统26可设计为用于在美国使用。

装置10还包括用于电池28的安装件。在优选的实施方案中，4节AA电池用于给装置提供电源。

回过头来参照图1，可以进一步看出装置10包括导向器元件30。导向器元件30布置为与植物生长基质的底边接合。这样具有的效果是探针阵列16、18位于远离底边的一定的预定位置。在这种方式中，能够控制探针16、18的位置。在优选的实施方案中，导向器元件30包括基本上平坦的突起，其能引入到植物生长基质的下面。视情况而定，可以使用可选的构造。

如上所述，在使用中，植物生长装置10与植物生长基质结合。图3中示出了包括装置10和合适的基质50的植物生长系统。

在图3的系统中，植物生长基质50包括三个元件：插塞52、块54和板56。插塞52置于块54内，块54设置在板56的上表面。图3还示出了从基质50中生长出的植物60。

插塞52和块54用于植物60从种子开始的早期阶段的繁殖。在随后的生长阶段，插塞52、块54和植物60置于板56之上。图3的系统用于在后面的生长阶段测量基质50(特别是板56)的性质。然而，应当理解的是在早期的繁殖阶段本发明也可以发现具有实用性。

将装置10的探针16、18推入板56中并使装置10与植物生长基质50接合。导向器元件30邻接板56的下表面，以确保探针16、18的高度是可靠限定的。

插塞52、块54和板56都优选由人造玻璃纤维(MMVF)形成。优选的MMVF是纤维玻璃、矿物棉或耐火陶瓷纤维。在优选的实施方案中，MMVF是矿物棉，特别是石棉。插塞52、块54和板56通常包括粘合剂和/或湿润剂。总的来说，粘合剂优选包括亲水粘合系统，其可包括粘合剂和湿润剂或可仅包括粘合剂。通过确保粘合系统是亲水的，相对于非亲水性或亲水性的粘合系统，可以进一步增强板的保水特性。本发明的还可以使用非-MMVF基质。

在图3示出的实施方案中，板的高度是75mm。在另一优选的实施方案中，板56的高度是100mm。本领域技术人员将认识到视情况需要可以使用可选的板的尺寸。优选地，板56包括不同密度的多个MMVF水平层。特别地，MMVF的高密度层可以置于MMVF的低密度层之上。布置层的深度和所述装置的探针16、18使得第一探针阵列16和第二探针阵列18置于板56的不同层中。

通过将探针16、18推入到板56的侧壁中使装置10与基质50连接。探针16、18具有基本上为圆柱体的形状，但是在其末端被斜切。因此，探针16、18是斜截的圆柱体。该圆柱体的斜截有助于将探针16、18引入到板56中，因为它提供了尖锐的端部边缘，其能在板56中切割纤维而不是简单地将它们聚束在一起。

作为探针16、18的末端部分斜截的结果，探针16、18是旋转不对称的。这种旋转不对称意味着随着探针横向推入到板中，横向位移里将变得明显。在本发明优选的实施方案中，刻意将探针16、18以不同的旋转方向设置。当引入到板56中的时候，这有利于避免来自每个探针的横向位移力组合在一起从而引起装置10偏离的可能性。

在图4中示出了优选的实施方案的上述特征，其示出了探针16、18在接近末端区域的横截面，其中圆柱形轮廓通过探针的斜截平面是对称折中的(compromised)。在优选的实施方案中，探针对16、18以相反的旋转方向设置(即，可以通过180度相对旋转)。此外，每对探针包含一个来自第一阵列16的探针和一个来自第二阵列18的探针。在图4中，第一探针对包括左上角和右下角的探针，第二探针对包括右上角和左下角的探针，并且第三探针对包括上部中间和下部中间的探针。探针对通过虚线示意性的连接。在该实施方案中，虚线也有助于示出每个探针是如何选择相对于中心点(位于虚线的交叉点)而旋转的。具体来说，在该实施方案中，每个探针的截断面朝向中心点。随着装置10推入到板56中，由探针对的一个探针产生的横向力被该探针对中的第二探针产生的横向力抵消，导致净作用为零。

如图3所示，在使用中，装置10与植物生长基质50接合。植物生长基质50用于通过提供灌溉装置(未示出)而供给植物60水和/或营养素，所述灌溉装置向块54和/或板56滴入水和/或营养素。为了控制灌溉装置的动作以确保理想的植物生长条件，期望的是测定板56中的这些条件。

装置10从探针16、18的每个阵列获取了板特性的不同测量结果。这些特性可包括温度和/或电特性(例如导电率和电容)。温度本身即是植物生长条件，而导电率和电容可分别用于进一步推算出植物生长条件，例如营养素水平(通过测定离子盐的比例)和含水量。

来自探针16、18的测量结果反映了这些探针的局部条件。为了评估板内真实的整体条件，将来自每个探针的两个测量结果组合在一起以计算整体的植物生长条件。对每个测量结果进行相对加权并且适当地选择可以组合的方式。例如，可以使用理论、经验或半经验技术来模型化根据两个测量结果的板内的条件。通过获取多个测量结果而获得的精确度显著大于通过单独测量获得的结果。

本发明可采用在优选的实施方案中示出的形式的可选的形式。例如，导向器元件30可选地或额外地设计成从板56的顶部边缘而不是如上图所示的底部边缘给装置10定向。例如，在图5示出的可选的实施方案包括导向器元件30，其适用于接合板56的顶部边缘。在图5中示出的实施方案中，除了导向器元件30的位置之外，与之前的图是一致的。导向器元件30设置在探针16、18之上，并因此当使用时可以与板56的上表面接合。

涉及板的底部边缘的导向器元件的一个优势是发现了装置跨板56高度范围的更大的可用性。然而，设计为参照板顶部边缘的导向器元件可能会降低板布置中的冲突。在一些实施方案中，导向器元件30可将板56的位置调节到不同高度，特别是当导向器元件与板56的顶部边缘一起使用时。不同的板高度可用于不同的作物，并且在特定的安排中，板可以置于具有突起的排水槽的盘中，使得从板的底部设置一个距离变得不实际。因此，从本发明的装置的探针到导向器元件的多个距离是有益的。

图6A至6C示出了这种布置的实施例。所述布置设置包括导向器元件，以导向板61的形式应用于本发明的装置6上。图6A示出了所述导向板61处于第一方位，其中导向板处于相对探针16、18的最上方的位置。导向板包括导向部分62和附着部分63。可以在多个可选择的接合点65处将附着部分应用于装置的主体64上，图中示出了其为应用于主体64中设置的小孔阵列子组的一组螺丝。如图6A所示，通过在上部组小孔上部使用导向器元件61，可以在导向板62与探针16、18之间保持第一个较长的间隔。通过保持导向板的方位，并将其移动到较低子组的螺丝孔65处，可以在相对于探针16、18的中间位置托住导向板。图6B示出了这种布置。如图6C所示，可以使用另一个方位，其中通过将与探针16、18平行的轴旋转180度将导向器元件的方位悬挂起来。通过改变方位并使用最接近探针的一组孔，可以获得在探针和导向器元件之间的另一个较小的间隔。根据导向器元件的主体64、或孔65相对于探针16、18的方位，可以理解的是能够调整导向器元件61以限定与探针的可选的安置间隔范围。根据放置位于探针之上或之下的导向器元件61的位置，可以可靠地且可重复地设置探针与基质的顶面或底面或侧面或任何一面的间隔。这种方式可以辅助从探针处获得更多可重复的基质条件的测量结果，有利于将探针保持在或包围在目的板的半高处。如具体的实施例所示，图6A所示出的方位可以用于高度为10cm的板。图6B所示出的布置可以用于高度为7.5cm的板。图6C所示出的方位可以用于高度为7.5cm的板，其中板低于2cm由一个槽覆盖，改变板高度的明显的半高点。

堵封元件或元件可用于覆盖未由附着部分63占据的孔组65。堵封元件可以由覆盖整个区域66的盘的形式提供，所述整个区域66包围未由附着部分63占据的孔65。堵封元件和导向器元件61可在使用过程中的所有时间保持在装置6上，这意味着对于每个构造的部分来说需要总是交给用户的，并且降低了使用过程中丢失零件的风险。堵封元件或元件也可用于协助保持装置6的主体64处于防水状态，从而水或其他泥土、或不期望的物质不能进入装置6的主体64。如果封闭板用于在所有包围装置的未使用的孔的区域66之上，那么它也有助于加固该装置6的主体64。应当理解的是导向器元件还可用于与此处描述的装置6的其他特征组合，也可以单独使用，从而保持用于检测植物生长条件的探针以一定距离远离基质的边缘。该布置提供了多个来自一组元件的构造，与使用多组导向器元件的系统作比较，所述导向器元件满足远离探针的不同需要，降低了制造成本且简化了安装和使用。

对上述实施方案的改变和修改对本领域技术人员是显而易见的。这种改变和修改可设计已知的相当特征和其他特征，这些特征可代替本文所述特征使用，或者除了本文所述特征之外，还可额外使用这些特征。在不同实施方案中描述的特征可在单一实施方案中组合使用。反之，在单个实施方案中描述的特征可单独使用、或者在任何合适的亚组合中使用。

应注意到，表述“包括”并不排除其他元素或步骤，表述“一个”或“一种”并不排除多个，一个特征可满足权利要求中所引用的多个特征的功能，并且权利要求中的参考符号不应理解为限制权利要求的范围。还应注意到，附图并不一定符合比例；而是应当将关注点放在示出本发明的主旨上。

Claims (23)

1.一种在植物生长基质内检测植物生长条件的装置，所述装置包括：

用于插入到所述基质中的由一个或多个探针形成的第一线性阵列；

用于插入到所述基质中的由一个或多个探针形成的第二线性阵列，其中所述第二线性阵列以固定距离远离所述第一线性阵列设置；

控制单元，其设置为从所述探针的第一线性阵列获得位于第一基质水平面的至少一种基质特性的第一测量结果，并且从所述探针的第二线性阵列获得位于第二基质水平面的至少一种基质特性的第二测量结果；

其中所述控制单元进一步设置为将在所述第一和第二基质水平面获得的所述第一和第二测量结果组合，从而根据所述第一和第二测量结果计算基质的至少一种植物生长条件。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述至少一种植物生长条件包括含水量。

3.根据权利要求2所述的装置，其中至少一种电特性包括电容。

4.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述至少一种植物生长条件包括营养素含量。

5.根据权利要求4所述的装置，其中至少一种电特性包括导电率。

6.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中每个线性阵列包括三个探针。

7.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述探针在末端旋转不对称。

8.根据权利要求7所述的装置，其中所述探针是斜截的圆柱体。

9.根据权利要求7或8所述的装置，其中所述探针具有不统一的旋转方向。

10.根据前述权利要求中任一项所述的装置，还包括用于向基站发射信号的天线。

11.根据前述权利要求中任一项所述的装置，进一步包括适合与基质的边缘接合的导向器元件。

12.根据权利要求11所述的装置，其中所述导向器元件适合与基质的底部和/或顶部边缘接合。

13.根据权利要求11或12所述的装置，其中所述导向器元件通过可调节的保持装置与所述装置连接。

14.根据权利要求13所述的装置，其中所述可调节的保持装置适合将所述导向器元件保持在相对于所述探针的多个可选的位置。

15.根据权利要求14所述的装置，其中所述可调节的保持装置适合通过使所述导向器元件向可选的多个方位定向，从而在相对于探针的多个可选的位置保持所述导向器元件。

16.根据权利要求15所述的装置，其中所述可调节的保持装置包括在所述装置主体和所述导向器元件之一上的第一接合点的阵列，以及在所述主体和所述导向器元件中的另一个上的一组相应的第二接合点，其用于接合所述第一接合点的阵列的子组。

17.根据权利要求16所述的装置，其中所述可调节的保持装置包括在所述装置的主体上的主接合点的阵列和在所述导向器元件上的一组相应的导向器元件接合点，其用于接合所述主接合点阵列的子组。

18.根据权利要求17所述的装置，进一步包括至少一个用于接合至少一个不被第二接合点所接合的第一接合点的堵封元件。

19.一种在植物生长基质内检测植物生长条件的装置，所述装置包括：

用于插入到基质中的由一个或多个探针形成的第一线性阵列；

用于插入到基质中的由一个或多个探针形成的第二线性阵列，其中所述二线性阵列以固定距离远离所述第一线性阵列设置；

控制单元，设置为从所述探针的第一线性阵列获得所述基质的至少一种特性的第一测量结果，并且从所述探针的第二线性阵列获得至少一种特性的第二测量结果；

其中使用所述第一和第二测量结果能够计算所述基质的至少一种植物生长条件；

该装置进一步包括适合与所述基质的边缘接合的导向器元件，其中所述导向器元件通过可调节的保持装置与所述装置连接，所述可调节的保持装置适合在相对于所述探针的多个可选的位置保持所述导向器元件。

20.一种植物生长系统，包括：

包括板的植物生长基质；

根据权利要求1至19中任一项所述的装置。

21.根据权利要求20所述的植物生长系统，其中所述板是人造玻璃纤维MMVF板。

22.根据权利要求20或21所述的植物生长系统，其中所述装置的所述探针延伸穿过所述板的侧壁。

23.一种在植物生长基质内检测植物生长条件的方法，包括：

将检测装置的探针插入到所述基质中，其中所述探针布置在第一线性阵列和第二线性阵列中，所述第一线性阵列和所述第二线性阵列以固定距离彼此分开设置；

从所述探针的第一线性阵列获得位于第一基质水平面的至少一种基质特性的第一测量结果，并且从所述探针的第二线性阵列获得位于第一基质水平面的至少一种基质特性的第二测量结果；

将在第一基质水平面和第二基质水平面获得的所述第一和第二测量结果组合；以及

使用组合的第一和第二测量结果计算所述基质的至少一种植物生长条件。