CN106416989A - 一种自动化蔬菜种植系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自动化蔬菜种植系统，包括栽培室，以及分别设置在栽培室内的雾培区、推进器、温控系统、通风系统、雾化系统与控制系统；雾培区包括种植架和移动托盘，种植架上设置有并列排布的轨道；移动托盘的左右两侧分别与相邻两条轨道滑动配合连接；推进器均设置有推杆；推杆与移动托盘联动；温控系统和通风系统分别用于调节栽培室内的温度和二氧化碳浓度；雾化系统用于雾化肥料和水分；推进器、温控系统、通风系统、雾化系统的均由所述控制系统控制。该种植系统对移动托盘自动推进，确保采收时间最佳；同时，能够实现自动喷药喷水，湿度、温度和二氧化碳浓度实现自动反馈，自动调节，智能化水平高。

Description

一种自动化蔬菜种植系统
技术领域
本发明涉及农业种植技术领域，尤其涉及一种自动化蔬菜种植系统。
背景技术
农业(Agriculture)是利用动植物的生长发育规律，通过人工培育来获得产品的产业。农产品种类多样，但是，它们都有着相同的特点，包括：1)地域性，农业生产需要热量、光照、水、地形、土壤等自然条件，不同的生物，生长发育要求的自然条件不同，农业生产具有明显的地域性；2)季节性；不同季节气候不一样，适宜栽培不同的农作物；3)周期性，植物的生长有着一定的规律，并且受自然因素的影响，自然因素(尤其是气候因素)随季节而变化，并有一定的周期。所以，农业生产的一切活动都与季节有关，必须按季节顺序安排，季节性和周期性很明显。
其中，蔬菜的生长周期较短，更替较快，需求也最为广泛。为了更好地供应蔬菜，蔬菜种植以朝规模化的方向发展，如，大棚蔬菜发源于北方，其在当地市场的带动下，蔬菜种植已形成一定规模，菜农的收益十分可观。但是，大棚种植也存在一定的缺陷，包括：大棚温度较高，不利于农药降解，容易造成农残；大棚通风不好，蔬菜中叶片表面水分蒸发减少，相应的从土壤中吸收的矿物元素也随之减少，使蔬菜的矿物营养含量不足；大棚的生长环境使得有害物质不易散发，蔬菜中有害物质容易超标。此外，大棚种植规模大，而不同蔬菜的生长周期不一样，容易出现蔬菜成熟了，忘记采摘而导致蔬菜过老或腐烂的现象；也容易出现过早采摘的现象，也就是说，蔬菜的采收期不能很好地控制，容易错过最佳采收时间。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种自动化蔬菜种植系统，该种植系统依据蔬菜的生长周期对种植托盘自动推进，严格把握采收时间，确保采收时间最佳；同时，能够实现自动喷药喷水，且湿度、温度和二氧化碳浓度能够实现自动反馈，自动调节，智能化水平高；通风效果好。
本发明的目的采用以下技术方案实现：
一种自动化蔬菜种植系统，包括栽培室，以及分别设置在所述栽培室内的雾培区、若干推进器、温控系统、通风系统、雾化系统和控制系统；所述雾培区包括种植架和若干移动托盘，所述种植架上设置有若干并列排布的轨道；所述移动托盘的左右两侧分别与相邻两条所述轨道滑动配合连接，使得若干所述移动托盘并列排布；若干所述推进器均设置有推杆；若干所述推杆分别与若干所述移动托盘联动，能够推动所述移动托盘沿所述轨道移动；所述温控系统、通风系统、雾化系统的信号输出端均与所述控制系统的信号输入端连接，它们的信号输入端均与所述控制系统的第一信号输出端连接；所述推进器的信号输入端与所述控制系统的第二信号输出端连接。
优选的，所述轨道的长度为所述移动托盘长度的20倍。
优选的，所述移动托盘的底部设置有若干通孔。
优选的，所述温控系统包括温度传感器和恒温板；所述温度传感器设置在所述栽培室内；所述恒温板设置在所述种植架上，并位于所述移动托盘的下方；或者，所述恒温板设置在所述栽培室的壁面上；所述温度传感器的信号输出端与所述控制系统的信号输入端连接；所述恒温板的信号输入端与所述控制系统的第一信号输出端连接。
优选的，所述通风系统包括CO2浓度传感器和抽风机；所述CO2浓度传感器设置在所述栽培室内；所述抽风机设置在所述栽培室的壁面上，使得所述栽培室与外界连通；所述CO2浓度传感器的信号输出端与所述控制系统的信号输入端连接；所述抽风机的信号输入端与所述控制系统的第一信号输出端连接。
优选的，所述雾化系统包括湿度传感器、雾化器、料液桶和雾化管道；所述湿度传感器设置于所述栽培室内；所述雾化器的料液输入端与所述料液桶的料液输出端连接，其料液输出端与所述雾化管道的料液输入端连接；所述雾化管道包括第一雾化管道和第二雾化管道，所述第一雾化管道设置在所述移动托盘的下方，所述第二雾化管道设置在所述移动托盘的上方；所述湿度传感器的信号输出端与所述控制系统的信号输入端连接；所述雾化器的信号输入端与所述控制系统的第一信号输出端连接。
优选的，所述雾化器包括第一雾化器和第二雾化器；所述料液桶包括第一料液桶和第二料液桶；所述第一雾化器的料液输入端与所述第一料液桶的料液输出端连接，其料液输出端与所述第一雾化管道的料液输入端连接；所述第二雾化器的料液输入端与所述第二料液桶的料液输出端连接，其料液输出端与所述第二雾化管道的料液输入端连接。
优选的，所述雾化器为超声波雾化器。
优选的，所述第一料液桶为有机肥料液承装桶；所述第二料液桶为自来水承装桶。
优选的，所述种植架上设置有5-15列轨道。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
(1)本发明所提供的自动化蔬菜种植系统，移动托盘上所种植的植物，其生长所需要的温度、湿度和CO2浓度均可以通过相应的传感器进行监控，并反馈给PLC控制系统，由PLC控制系统进行调控。同时，种植架上设置有若干列轨道，每一列轨道上均可以设置移动托盘，轨道的长度根据植物的生长周期和移动托盘的长度进行设计，例如，移动托盘上种植的是上海青，上海青的生长周期为20天，则轨道的长度应至少为移动托盘长度的20倍，移动托盘从轨道的起始端(即种植侧)开始，在推进器的推动下，每天向前移动一个托盘的位置，20天后，到达轨道的末端(即采收侧)，推进器停止推动，上海青也正好到达最佳采收期，此时，就可进行采收。种植者不会错过作物的最佳采收期。控制系统随时监控栽培室内的环境，并及时作出调整，使得作物在最适宜环境中生长，长势优良，品质好。
(2)本发明所提供的自动化蔬菜种植系统，结构简单，维护方便，自动化智能化水平高，能够大大节省劳动力，降低生产成本。
附图说明
图1为本发明实施例所提供的自动化蔬菜种植系统的示意图；
图中：10、栽培室；20、种植架；21、移动托盘；30、推进器；40、恒温板；50、抽风机；60、第一雾化器；61、第一料液桶；62、第一雾化管道；63、第二雾化器；64、第二料液桶；65、第二雾化管道。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：
如图1所示，一种自动化蔬菜种植系统，包括栽培室10，以及设置在栽培室10内的雾培区、若干推进器30、温控系统、通风系统、雾化系统和控制系统；所述雾培区包括种植架20和若干移动托盘21，种植架20上设置有若干并列排布的轨道；移动托盘21的左右两侧分别与相邻两条所述轨道滑动配合连接，使得若干移动托盘21并列排布；若干推进器30均设置有推杆；若干所述推杆分别与若干移动托盘21联动，能够推动移动托盘21沿所述轨道移动；所述温控系统和所述通风系统分别用于调节栽培室10内的温度和二氧化碳浓度；所述雾化系统用于雾化肥料液和水分；所述温控系统、通风系统、雾化系统的信号输出端均与所述控制系统的信号输入端连接，它们的信号输入端均与所述控制系统的第一信号输出端连接；所述推进器的信号输入端与所述控制系统的第二信号输出端连接。也就是说，推进器30、所述温控系统、通风系统、雾化系统均由所述控制系统进行控制。
下面，对该自动化蔬菜种植系统的设置方式作进一步描述。
首先，对推进器30的设置方式作进一步描述。推进器30是一个机械装置，由驱动电动机及器身(离心泵)，器身部分由盖、缸、活塞、叶轮及转轴组成。当通电时，电动机带动转达轴及转轴上的叶轮旋转，在活塞内产生压力，在此压力影响下，由活塞上部吸到活塞下部，迫使活塞和固定在其上的推杆及横梁迅速上升。通过杠杆机械压缩负荷弹簧(推动器或制动器带有负荷弹簧者)，产生机械运动。当断电时，叶轮停止旋转，活塞在负荷弹簧力及本身重力作用下，迅速成下降，迫使油重新流入活塞上部，这时仍然通过杠杆机构恢复原位。推进器30的工作是通过雾培自动控制系统集中控制，雾培自动控制系统中有一套种植专家系统，根据不同的雾培品种，执行不同的栽培程序，当一个阶段完成时，电控专家系统会给推进器发出指令。
所述轨道的长度可以设置为移动托盘21长度的20倍。当然，也可以设置为其他长度，轨道的长度依据所种植作物的生长周期和移动托盘21的长度进行设计。移动托盘21的底部设置有若干通孔，那么，种植在移动托盘21上的作物，其根部可向外漏出，有益于所述雾化系统对作物进行根部施肥。另外，所述轨道的数量可以设置为5-15列，那么，就可以同时有5-15个移动托盘21种植作物，5-15个托盘上的作物可以设置同期生长，那么，就可以同时采收5-15个移动托盘21上的作物。当然，所述轨道的数量不限于上述设置方式，还可以设置为其他数量。假如作物的生长周期为N天，即所述轨道的长度宜至少设置为移动托盘21长度的N倍，推进器30每天推动移动托盘21向前移动一个托盘位，N天以后，即可从所述轨道的起始端(作物种植测)移动到所述轨道的末端(作物采收端)，自动化水平高，确保作物在最佳采收期进行采收，保证质量。
所述温控系统包括温度传感器和恒温板40；所述温度传感器设置在栽培室10内；恒温板40设置在种植架20上，并位于移动托盘21的下方；或者，恒温板40设置在10栽培室的壁面上；所述温度传感器的信号输出端与所述控制系统的信号输入端连接；恒温板40的信号输入端与所述控制系统的第一信号输出端连接。
所述通风系统包括CO2浓度传感器和抽风机50；所述CO2浓度传感器设置在栽培室10内；抽风机50设置在栽培室10的壁面上，使得栽培室10与外界连通；所述CO2浓度传感器的信号输出端与所述控制系统的信号输入端连接；抽风机50的信号输入端与所述控制系统的第一信号输出端连接。
所述雾化系统包括湿度传感器、雾化器、料液桶和雾化管道；所述湿度传感器设置于栽培室10内；所述雾化器的料液输入端与所述料液桶的料液输出端连接，其料液输出端与所述雾化管道的料液输入端连接；所述雾化管道包括第一雾化管道62和第二雾化管道65，第一雾化管道62设置在移动托盘21的下方，第二雾化管道65设置在移动托盘21的上方；所述湿度传感器的信号输出端与所述控制系统的信号输入端连接；所述雾化器的信号输入端与所述控制系统的第一信号输出端连接。更加具体地，所述雾化器包括第一雾化器60和第二雾化器63；所述料液桶包括第一料液桶61和第二料液桶64；第一雾化器60的料液输入端与第一料液桶61的料液输出端连接，其料液输出端与第一雾化管道62的料液输入端连接；第二雾化器63的料液输入端与第二料液桶64的料液输出端连接，其料液输出端与第二雾化管道65的料液输入端连接。第一雾化器60和第二雾化器63均可以为超声波雾化器。
第一料液桶61一般为有机肥料液承装桶；第二料液桶64一般为自来水承装桶。即第一料液桶61装有机肥料液，而第二料液桶64装水。超声波雾化施肥包括两种方式，一种是根部施肥，一种是叶面施肥，通过第一雾化管道62实现根部施肥，通过第二雾化管道65实现叶面施肥。我们大部分时间采用根部施肥，只是在检测到房间湿度低于蔬菜生长的最低湿度时，或者是叶菜类菜叶长得不够理想的情况下，才实施叶面施肥。
本发明实施例所提供的自动化蔬菜种植系统，移动托盘21上所种植的植物，其生长所需要的温度、湿度和CO2浓度均可以通过相应的传感器进行监控，并反馈给PLC控制系统，由PLC控制系统进行调控。同时，种植架20上设置有若干列轨道，每一列轨道上均可以设置移动托盘21，轨道的长度根据植物的生长周期和移动托盘21的长度进行设计，例如，移动托盘21上种植的是上海青，上海青的生长周期为20天，则轨道的长度应至少为移动托盘长度的20倍，移动托盘21从轨道的起始端(即种植侧)开始，在推进器30的推动下，每天向前移动一个托盘的位置，20天后，到达轨道的末端(即采收侧)，推进器30停止推动，上海青也正好到达最佳采收期，此时，就可进行采收。种植者不会错过作物的最佳采收期。控制系统随时监控栽培室内的环境，并及时作出调整，使得作物在最适宜环境中生长，长势优良，品质好。该自动化蔬菜种植系统，结构简单，维护方便，自动化智能化水平高，能够大大节省劳动力，降低生产成本。
对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自动化蔬菜种植系统，其特征在于，包括栽培室，以及分别设置在所述栽培室内的雾培区、若干推进器、温控系统、通风系统、雾化系统和控制系统；
所述雾培区包括种植架和若干移动托盘，所述种植架上设置有若干并列排布的轨道；所述移动托盘的左右两侧分别与相邻两条所述轨道滑动配合连接，使得若干所述移动托盘并列排布；
若干所述推进器均设置有推杆；若干所述推杆分别与若干所述移动托盘联动，能够推动所述移动托盘沿所述轨道移动；
所述温控系统、通风系统、雾化系统的信号输出端均与所述控制系统的信号输入端连接，它们的信号输入端均与所述控制系统的第一信号输出端连接；所述推进器的信号输入端与所述控制系统的第二信号输出端连接。
2.根据权利要求1所述的自动化蔬菜种植系统，其特征在于，所述轨道的长度为所述移动托盘长度的20倍。
3.根据权利要求1所述的自动化蔬菜种植系统，其特征在于，所述移动托盘的底部设置有若干通孔。
4.根据权利要求1所述的自动化蔬菜种植系统，其特征在于，所述温控系统包括温度传感器和恒温板；所述温度传感器设置在所述栽培室内；所述恒温板设置在所述种植架上，并位于所述移动托盘的下方；或者，所述恒温板设置在所述栽培室的壁面上；所述温度传感器的信号输出端与所述控制系统的信号输入端连接；所述恒温板的信号输入端与所述控制系统的第一信号输出端连接。
5.根据权利要求1所述的自动化蔬菜种植系统，其特征在于，所述通风系统包括CO2浓度传感器和抽风机；所述CO2浓度传感器设置在所述栽培室内；所述抽风机设置在所述栽培室的壁面上，使得所述栽培室与外界连通；所述CO2浓度传感器的信号输出端与所述控制系统的信号输入端连接；所述抽风机的信号输入端与所述控制系统的第一信号输出端连接。
6.根据权利要求1所述的自动化蔬菜种植系统，其特征在于，所述雾化系统包括湿度传感器、雾化器、料液桶和雾化管道；所述湿度传感器设置于所述栽培室内；所述雾化器的料液输入端与所述料液桶的料液输出端连接，其料液输出端与所述雾化管道的料液输入端连接；所述雾化管道包括第一雾化管道和第二雾化管道，所述第一雾化管道设置在所述移动托盘的下方，所述第二雾化管道设置在所述移动托盘的上方；
所述湿度传感器的信号输出端与所述控制系统的信号输入端连接；所述雾化器的信号输入端与所述控制系统的第一信号输出端连接。
7.根据权利要求6所述的自动化蔬菜种植系统，其特征在于，所述雾化器包括第一雾化器和第二雾化器；所述料液桶包括第一料液桶和第二料液桶；
所述第一雾化器的料液输入端与所述第一料液桶的料液输出端连接，其料液输出端与所述第一雾化管道的料液输入端连接；
所述第二雾化器的料液输入端与所述第二料液桶的料液输出端连接，其料液输出端与所述第二雾化管道的料液输入端连接。
8.根据权利要求6所述的自动化蔬菜种植系统，其特征在于，所述雾化器为超声波雾化器。
9.根据权利要求7所述的自动化蔬菜种植系统，其特征在于，所述第一料液桶为有机肥料液承装桶；所述第二料液桶为自来水承装桶。
10.根据权利要求1所述的自动化蔬菜种植系统，其特征在于，所述种植架上设置有5-15列轨道。
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