CN105432445A - 漂浮水培绿叶蔬菜的生产方法及智能控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种漂浮水培绿叶蔬菜的生产方法和智能控制系统其中，生产方法为：基质制作；播种；催芽；育苗；发根；移栽；栽培和采收的一体化生产方法。智能控制系统为：进行指令输入和显示状态的触摸屏平板电脑、接收指令和数据进行相应处理和控制的单片机控制器；借助于传感器对环境条件进行检测，同时将结果输送回单片机控制器进行分析处理的环境监测模块；在育苗期和栽培期对幼苗进行灌溉和营养液施肥的灌溉模块；直接与单片机控制器相连，实现手动对模块进行控制的按钮。
Description
技术领域
本发明涉及一种绿叶蔬菜的生产方法及控制系统，尤其涉及一种通过漂浮水培生产绿叶蔬菜的生产方法及对生产过程进行控制的智能控制系统。
背景技术
随着生活水平的提高，人们饮食习惯也在悄悄地发生着转变，越来越多的人认识到绿叶蔬菜更加有利于人们的健康。绿叶蔬菜的常规种植方法是将绿叶蔬菜的种子种植在泥土中，然后进行相应的施肥、浇水、除病虫，最后等待成熟后进行采收。通过土壤栽培具有易于普及、易于施工、技术要求低的优点，土壤栽培存在如下问题：1、干旱抗性差较差，需要经常浇水，如果浇水管理不科学，可能会发生淹死，或者旱死，对种植人员的经验程度要求很高。2、肥水管理，由于现在城市肥源受限，如果单纯只赖于商品化肥，土壤极易板结，而如用有机肥又影响环境造成污染，如滋生蚊蝇散发臭味，病虫发生，也会造成生物污染。另外，土壤栽培要求人们具有相当的肥水病虫害管理经验。3、随着城市化进程的不断推进，可利用耕地日趋减少。
发明内容
为了解决现有技术存在的问题，本发明提供一种通过漂浮水培绿叶蔬菜的生产方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种漂浮水培绿叶蔬菜的生产方法；步骤一、基质制作，通过机器搅拌将高温灭菌后的草炭与珍珠岩按照3:1的比率均匀混合；步骤二、播种，将制作完成的基质进行穴盘装入、然后打孔、播种、覆土、浇水；步骤三、催芽，在22至25度的环境温度下进行2至4天的催芽；步骤四、育苗期，发芽之后的5至7天，结合基质含水量用清水浇灌1至2次；之后结合环境条件1至2天浇一遍EC浓度为0.5至0.6us/cm的叶菜类营养液；育苗期为10至18天；步骤五、发根期，育苗完成后，把绿叶苗放到营养杯内，连同营养杯一起放入到穴盘内进行存放，然后将穴盘放到用清水制成的水培池里进行5天左右的发根培育；步骤六、移栽、将发根完成的绿叶苗从孔穴盘移栽到泡沫板上；步骤七、栽培期，在光照充足的条件下，温度控制在白天20至25℃，夜间15至18℃，湿度保持在65至75％；喷洒2至6次EC浓度为1.0至2.4us/cm、pH值为5.5至6.5的营养液；每次20至30分钟；步骤八、采收，根据需要进行采收。
采用本发明的技术方案后，1、实现了对浇水、施肥的智能化管理。可以定时定量地水培作物进行浇水和施肥。2、采用水培的方式，使得生产可以摆脱可耕地减少对生产的限制。
为了更好地管理和控制漂浮水培绿叶蔬菜的生产，本发明还提供一种智能控制系统。
一种漂浮水培绿叶蔬菜生产的智能控制系统；包括触摸屏平板电脑：将操作指令输送给单片机控制器和显示受单片机控制器控制的模块的工作状态；单片机控制器：接收触摸屏平板电脑输入的指令，然后将指令处理后输出给受其控制的模块；环境监测模块；借助于传感器对环境条件进行检测，同时将检测结果输送回单片机控制器进行分析处理；灌溉模块：受单片机控制器控制；在育苗期和栽培期对幼苗进行灌溉和营养液施肥；按钮：直接与单片机控制器相连，实现手动对模块的控制。
有益效果：采用了触摸屏平板电脑和单片机进行控制，可自动采集水培灌溉各环节的测量参数，水位、水温、EC值、PH值等，根据用户的实际需要自动启动循环灌溉、营养液配比、消毒、回收等各个过程，解决了环境参数测试过程的精确度和稳定性、数据远距离传输和抗干扰等问题，性能稳定，安装使用方便，智能化程度高。
附图说明
图1是漂浮水培绿叶蔬菜生产的智能控制系统的原理框图。
图2是漂浮水培绿叶蔬菜生产的智能控制系统的灌溉系统的循环框图。
具体实施方式
一种漂浮水培绿叶蔬菜的生产方法；
步骤一、基质制作，通过机器搅拌将高温灭菌后的草炭与珍珠岩按照3:1的比率均匀混合；所述基质制作完成之后的pH值为5.5至6.5。在机器自动搅拌基质的过程中，操作人员需要把握好适宜的基质含水量。
步骤二、播种，将制作完成的基质进行穴盘装入、然后打孔、播种、覆土、浇水。由于采用的是机械搅拌，一个操作人员每小时可以在128孔穴盘播种400盘穴盘。128孔穴盘规格为55cm*27.5cm；孔数为16*8＝128孔。
步骤三、催芽，128孔穴盘里播种后，生菜与芹菜在22℃环境温度下进行3至4天的催芽处理。小白菜与青菜在25℃环境温度下进行2至3天的催芽处理。
步骤四、育苗期，生菜与青菜在发芽后的7天，内发芽之后的5至7天，结合基质含水量用清水浇灌1至2次；之后结合环境条件1至2天浇一遍EC浓度为0.5us/cm的叶菜类营养液；生菜育苗期为20至25天，青菜育苗期15至18天。小白菜在发芽后的5天，结合基质含水量清水浇1至2次，之后结合天气情况1至2天浇一次叶菜类营养液，营养液的EC浓度为0.6us/cm，小白菜育苗期为10至12天。在光照充足的条件下，育苗期温度控制在白天20至25℃，夜间15至18℃，湿度保持在65至75％。
步骤五、发根期，在128孔穴盘里大约为10至18天育苗后，把绿叶苗放到营养杯内，连同营养杯一起放入到72孔穴盘内进行存放，72孔穴盘规格为55cm*27.5cm；孔数为12*6＝72孔,然后将72孔穴盘放到用清水制成的水培池里进行5天左右的发根培育。
步骤六、移栽、将发根完成的绿叶苗从孔穴盘移栽到泡沫板上；移栽密度为生菜是20cm*20cm；小白菜是10cm*10cm；青菜是10cm*10cm。
步骤七、栽培期，在光照充足的条件下，温度控制在白天20至25℃，夜间15至18℃，湿度保持在65至75％；夏季高温时候利用水帘风机降温，并且中午开始利用遮阳网降温。生菜营养液EC浓度为1.2至1.6us/cm，pH值为5.5至6.5；生菜是2至4次，每次20至30分钟；小白菜营养液EC浓度为1.8至2.4us/cm，pH为5.5至6.5；小白菜是3至6次，每次20至30分钟；青菜营养液EC浓度为1.0至1.4us/cm，pH为5.5至6.5。青菜是2至4次，每次20至30分钟。冬季营养液浓度可以稍微偏高管理。营养液的配方件下表：
步骤八、采收，每周采收1至2次，根据需要可以带根一起采收。
为了更好地实现生产过程的智能化控制和自动化灌溉，一种漂浮水培绿叶蔬菜生产的智能控制系统；包括触摸屏平板电脑：将操作指令输送给单片机控制器和显示受单片机控制器控制的模块的工作状态；单片机控制器：接收触摸屏平板电脑输入的指令，然后将指令处理后输出给受其控制的模块；环境监测模块；借助于传感器对环境条件进行检测，同时将检测结果输送回单片机控制器进行分析处理；灌溉模块：受单片机控制器控制；在育苗期和栽培期对幼苗进行灌溉和营养液施肥；按钮：直接与单片机控制器相连，实现手动对模块的控制。所述环境监测模块包括分别与单片机控制器相连并受单片机控制器控制的水位计、水位报警器、水温传感器、流量传感器、EC值检测器、PH值检测器、营养液温度传感器、营养液水位计及监测环境温度、环境湿度的温湿度传感器。
灌溉模块包括储存自来水的水池、将营养液与水混合的营养液池和将回水进行循环利用的回水池。所述水池内设有将自来水进行净化的净水装置和将净化之后的水输送给营养液池的供水泵；所述水位计、水位报警器、水温传感器、流量传感器安装在水池内；所述营养液池内设有将营养液进行混合的混合泵、将混合之后的营养液通过管道输送出给苗床的上液泵；为了放置混合后的营养液中存有杂质，不利用幼苗的生长发育，在上液泵与苗床之间的管道上设有对营养液进行过滤的迭片过滤器。所述EC值检测器、PH值检测器、营养液温度传感器、营养液水位计安装在营养液池内；所述回水池内设有将灌溉苗床之后的回水转送回营养液池的转液泵；所述转液泵和营养液池之间设有砂石过滤器；所述净水装置、供水泵、混合泵、上液泵、转液泵分别与单片机控制器相连。
营养液池内还设有消毒泵，消毒泵将混合之后的营养液输送给设置在营养液池外部的紫外臭氧消毒系统进行消毒后再返回到营养液池内；所述消毒泵与紫外臭氧消毒系统与单片机控制器相连。当需要消毒处理时，可以将消毒泵开启，通过消毒泵将营养液池中的营养液抽入消毒管道中，经过紫外臭氧线消毒系统进行杀菌消毒处理，完成消毒后的营养液流回营养液池中完成一个消毒循环。其中紫外线消毒为在透明管道的周围加装紫外灯管对流过的营养液进行紫外线照射，强烈的紫外线可以杀灭其中的病菌，有效地抵制其再生。为提高紫外线的照射计量和照射时间，可以通过将营养液不停地循环处理的方式提高消毒的效果。臭氧消毒为通过在营养液中混入一定比例的臭氧，可以快速杀灭病菌，效果显著。需要注意的是由于臭氧氧化作用强烈，必须控制其在营养液中的含量，因为营养液中过高的臭氧含量对一些作物可能会造成烧伤。最佳的方案是在进行臭氧消毒过程后的三个小时以后再使用这批营养液，此时营养液中所含的臭氧成份已全部析出和中和，对作物不会造成任何伤害。
在具体的实施过程中，营养液的补充和调整方法实例如下：据水源水质和实际采用的营养液配方、肥料种类，通过滴定试验，确定营养液的EC和pH值随加入母液量、酸液量的变化曲线。随着栽培的进行，营养液被作物不断地吸收，营养液池中的液位不断下降。当液位下降到设定的最低高度0.5m时，营养液水位计发出补水和补肥指令。单片机控制器首先计算出所需补充的营养液总量，然后再根据已知的“EC、pH值与加入100倍母液之间的关系曲线”，计算得到所需添加的母液量、酸液量。单片机控制器将供水管打开给营养液池供水，水位计记录供水量；同时，将母液和酸液注入到营养液池中。此时，营养液池中的混液泵开始工作，将母液、酸液和自来水进行混合均匀。当计量泵将所需母液和酸液全部注入营养液池后，计量泵和电磁阀关闭。当水位计检测达到所需的补水量时停止补充水。混液泵在所有阀门关闭后，再运行30min后停止。至此，营养液的补充结束。营养液池中的EC传感器和pH传感器对营养液的EC和pH进行实时检测。当EC和pH值偏离了设定值后，传感器发出补肥和补酸指令。单片机控制器首先计算出营养液池中剩余的营养液总量，然后再根据已知的“EC、pH值与加入100倍母液之间的关系曲线”，计算得到所需添加的母液量、酸液量。将母液和酸液注入到营养液池中。此时，营养液池中的混液泵开始工作，将母液、酸液和营养液池中的原有营养液混合均匀。当计量泵将所需母液和酸液全部注入营养液池后，混液泵5在所有阀门关闭后，再运行30min后停止工作。至此，营养液的EC和pH调整过程结束。
转液泵开启，回水池中由灌溉苗盘上回流到回水池中的营养液经砂石过滤器过滤后再进入紫外臭氧消毒系统进行消毒处理，然后补入上水池中供下次灌溉时使用。砂石过滤器位于回水池和营养液池之间，通过潜水泵将回水池中的营养液加压后通过细密的石英砂过滤后进入营养液池供重复利用，这个过程可以将绝大部分杂质和病菌阻隔于上水池外。
营养液循环灌溉过程：首先在营养液池中准备好灌溉所需的营养液；启动上液泵通过上水管路将营养液输送到苗床上的作物中，随着营养液的不断加入，除在作物根部保留一部分外，多余的营养液通过回水管路流到回水池中。
本系统能够实现三种控制模式：1、纯手动模式：用户可通过按钮和旋钮直接启动或停止各种水泵、电磁阀，实现系统的循环灌溉、回收、消毒、营养液配比施肥等过程。2、半自动模式：通过触摸屏平板电脑上的设备操作界面对系统中各设备进行启动和停止的操作。相当于手动将操作命令输入电脑，随后电脑输出指令给单片机执行相应的操作。3、全自动模式：用户只需要根据自己的要求对系统需求的各种指标进行设置，系统会自动控制各种设备的启动和运行以达到调整目标。整个过程全部由电脑智能控制，无需人工干预。
Claims (9)
1.一种漂浮水培绿叶蔬菜的生产方法；其特征在于：
步骤一、基质制作，通过机器搅拌将高温灭菌后的草炭与珍珠岩按照3:1的比率均匀混合；
步骤二、播种，将制作完成的基质进行穴盘装入、然后打孔、播种、覆土、浇水；
步骤三、催芽，在22至25度的环境温度下进行2至4天的催芽；
步骤四、育苗期，发芽之后的5至7天，结合基质含水量用清水浇灌1至2次；之后结合环境条件1至2天浇一遍EC浓度为0.5至0.6us/cm的叶菜类营养液；育苗期为10至18天；
步骤五、发根期，育苗完成后，把绿叶苗放到营养杯内，连同营养杯一起放入到穴盘内进行存放，然后将穴盘放到用清水制成的水培池里进行5天左右的发根培育；
步骤六、移栽，将发根完成的绿叶苗从穴盘移栽到泡沫板上，然后将泡沫板放置到苗床内进行栽培生长。
步骤七、栽培期，在光照充足的条件下，温度控制在白天20至25℃，夜间15至18℃，湿度保持在65至75％；喷洒2至6次EC浓度为1.0至2.4us/cm、pH值为5.5至6.5的营养液；每次20至30分钟；
步骤八、采收，根据需要进行采收。
2.根据权利要求1所述的漂浮水培绿叶蔬菜的生产方法，其特征在于：所述基质制作完成之后的pH值为5.5至6.5。
3.根据权利要求1所述的漂浮水培绿叶蔬菜的生产方法，其特征在于：在光照充足的条件下，育苗期温度控制在白天20至25℃，夜间15至18℃，湿度保持在65至75％。
4.根据权利要求1所述的漂浮水培绿叶蔬菜的生产方法，其特征在于：步骤六的移栽密度为：10至20*10至20cm。
5.一种漂浮水培绿叶蔬菜生产的智能控制系统；其特征在于：
包括触摸屏平板电脑：将操作指令输送给单片机控制器和显示受单片机控制器控制的模块的工作状态；单片机控制器：接收触摸屏平板电脑输入的指令，然后将指令处理后输出给受其控制的模块；环境监测模块；借助于传感器对环境条件进行检测，同时将检测结果输送回单片机控制器进行分析处理；
灌溉模块：受单片机控制器控制；在育苗期和栽培期对幼苗进行灌溉和营养液施肥；按钮：直接与单片机控制器相连，实现手动对模块的控制。
6.根据权利要求5所述的漂浮水培绿叶蔬菜生产的智能控制系统；其特征在于：所述环境监测模块包括分别与单片机控制器相连并受单片机控制器控制的水位计、水位报警器、水温传感器、流量传感器、EC值检测器、PH值检测器、营养液温度传感器、营养液水位计及温湿度传感器。
7.根据权利要求6所述的漂浮水培绿叶蔬菜生产的智能控制系统；其特征在于：所述灌溉模块包括储存自来水的水池、将营养液与水混合的营养液池和将回水进行循环利用的回水池；所述水池内设有将自来水进行净化的净水装置和将净化之后的水输送给营养液池的供水泵；所述水位计、水位报警器、水温传感器、流量传感器安装在水池内；所述营养液池内设有将营养液进行混合的混合泵、将混合之后的营养液通过管道输送出给苗床的上液泵；所述EC值检测器、PH值检测器、营养液温度传感器、营养液水位计安装在营养液池内；所述回水池内设有将灌溉苗床之后的回水转送回营养液池的转液泵；所述转液泵和营养液池之间设有砂石过滤器；所述净水装置、供水泵、混合泵、上液泵、转液泵分别与单片机控制器相连。
8.根据权利要求7所述的漂浮水培绿叶蔬菜生产的智能控制系统；其特征在于：所述营养液池内还设有消毒泵，消毒泵将混合之后的营养液输送给设置在营养液池外部的紫外臭氧消毒系统进行消毒后再返回到营养液池内；所述消毒泵和紫外臭氧消毒系统分别与单片机控制器相连。
9.根据权利要求7所述的漂浮水培绿叶蔬菜生产的智能控制系统；其特征在于：所述上液泵与苗床之间的管道上设有对营养液进行过滤的迭片过滤器。
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