CN106483939A - 一种云端智能控制水耕系统 - Google Patents
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Abstract
一种云端智能控制水耕系统，包括：设有水耕装置的温室棚；用于采集水耕装置及温室棚内各种数据的信息采集模块；用于使水耕装置及温室棚根据植物生长所需提供最佳生长环境的功能模块；自动控制系统；云端服务器；远程终端；无线通信网络。本发明有别于传统的土壤栽培方式,解决了土壤栽培所衍生的土壤结构、肥力、有害残留物累积与病虫害频繁的问题，能够缩短植物生长周期，提高植物产量和质量的同时，可以使土地空间的利用率最大化，并能够实现无人值守、远程监控工作节约了大量的人力资源。
Description
技术领域
本发明涉及一种云端智能控制水耕系统。
背景技术
近年来，土地、空气、水源的污染日益严重,毒大米、毒西瓜、毒蔬果等有害残留物超标的食物事件不断曝光,让消费者惶恐不安的同时也束手无策，因为虽然坐拥九百六十万平方公里的版图，但不被污染的净土却屈指可数，而单凭这散落各地的净土的产出对于十四亿人口的庞大需求而言，只能说是杯水车薪。而且蔬果产品是人类赖以生存和健康发展的物质基础，蔬果的安全关系到人体健康和国际民生的大问题。另外，当今社会农业人口的结构严重老化，本该属于农业建设的主力军的中青年们，文化知识水平和各方面的学习能力意识都远优于他们的父母辈，却因为自己的价值观、社会的价值导向等原因，远离了孕育着他们的土地，选择了更舒适悠闲的工作。所以，农业人口的老化及严重缺失，已经成了一个急需解决的社会性问题，甚至已经演化成一个关系到社会的长治久安的国际化问题。本技术在这样的社会背景下，应运而生了。
水耕无土栽培能够克服土壤污染、地区气候、农药残留、耕地不足等问题，与常规土壤栽培相比具有不可比拟的优势，已被越来越多的培植者、消费者所认可。
越来越多的水耕系统正在全国各地推广应用，以获得高效的培植回报，但是常规的水耕系统却未能真正做到无人化值守，运营成本相对较高，所以难以在全国多地统一性推广配套。
因此，需要进一步改进。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种利用现代监测技术、通信技术、自动化控制技术相结合，以达到远程控制、实现无人值守耕种、自动化系统控制水耕无土栽培植物的云端智能控制水耕系统，以解决现有技术中不足之处。
按此目的设计的一种云端智能控制水耕系统，其结构特征在于，包括：
设有水耕装置的温室棚；
用于采集水耕装置及温室棚内各种数据的信息采集模块，包括水体温度传感器、水位传感器、EC值传感器、PH值传感器、棚内气温气压传感器、棚内湿度传感器、光照传感器；
用于使水耕装置及温室棚根据植物生长所需提供最佳生长环境的功能模块，包括液肥处理模块、液肥制备模块、棚内控制模块及大棚执行模块；
自动控制系统，用于预先设定系统的运行数据，再通过信息采集模块的数值获取，然后自动调控控制各功能模块的工作；
云端服务器，用于储存及处理信息采集模块、功能模块、自动控制系统的运行数据；
远程终端，用于读取云端服务器的数据，远程操控自动控制系统的工作；
无线通信网络，用于自动控制系统、云端服务器、远程终端之间的通信。
所述功能模块还包括播种模块及收割模块，自动控制系统与两模块连接，并能够控制两模块的工作，实现无人值守播种及收割。
所述水体温度传感器、水位传感器、EC值传感器、PH值传感器和液肥制备模块分别与液肥处理模块连接；棚内气温气压传感器、棚内湿度传感器和光照传感器分别与棚内控制模块连接；棚内控制模块与大棚执行模块连接；液肥处理模块、大棚执行模块分别与自动控制系统连接；液肥处理模块与水耕装置连接。
所述信息采集模块、功能模块与自动控制系统内部之间通过电力载波通信，自动控制系统通过WIFI无线通信网络依次与云端服务器、远程终端通信。
所述远程终端包括装有控制APP的移动终端和/或装有控制程序的电脑终端。
所述水体温度传感器检测水耕装置内的水体温度，水位传感器检测水耕装置内的水位高度，EC值传感器监测水耕装置内的水体EC值， PH值传感器监测水耕装置内的水体PH值。
所述棚内气温气压传感器分别检测温室棚内的气温及气压，棚内湿度传感器检测温室棚内的湿度，光照传感器检测温室棚内的光照强度。
所述液肥制备模块制备水耕装置所需的肥液以调节水耕装置的水体EC值；液肥处理模块提供酸、碱性液肥以控制水耕装置中水体的PH值，以及调节水耕装置内的水体温度、调节水耕装置内的水位高度。
所述棚内控制模块获取并处理棚内气温气压传感器、棚内湿度传感器及光照传感器的实际数据，大棚执行模块根据实际数据与比对数据比对后，再通过气温及气压控制模块调节温室棚的气温及气压、湿度控制模块调节温室棚的湿度、光照控制模块调节温室棚的光照强度，使温室棚达到植物生长的最佳温室环境。
所述光照控制模块包括UC灯，通过对UC灯的光波调节，使作物的成长稳定在最有利于其生长的光波照射中。
本发明有别于传统的土壤栽培方式,解决了土壤栽培所衍生的土壤结构、肥力、有害残留物累积与病虫害频繁的问题，能够缩短植物生长周期，提高植物产量和质量，能够实现无人值守、远程监控工作。
本发明的所获得的有益效果：
1、从幼苗到收割均按照蔬果的品种设定好数据，系统会根据蔬果的生长的每个阶段的需求自动供给营养、水份等,经过多年的摸索，本系统可以掌握不同作物所需要的不一样生长元素，通过个对水体的监测，各控制板块能自动及时补充有别于传统肥料的各种元素，以确保在作物生长的过程中不会因为营养的缺失而滞后，这样在大大地缩短其生长周期的同时，还能保证作物的营养成分不会因此而打折扣，甚至比传统耕作模式所生产的作物更营养可口；通过长时间的实践摸索，本系统已基本可以掌握不同蔬菜生长所适合的光波，通过对UC灯的光波调节，不仅可以保证作物的生长不受天气日照的影响，还可以保障作物的成长基本稳定在最有利于其生长的光波照射中；最后，通过对室内温度及湿度的自动调节，以确保作物在播种到收割的整个成长过程都处于最适合其生长的环境中。
2、实现远程监测、通过安装好控制APP的移动终端（如手机）就能实时观察到蔬果的生长情况和各项数据, 通过系统中各种检测仪器的反馈，无需亲临现场就能准确的进行远程监控,在没有突发意外或极端气候影响的情况下，系统能够根据不同作物的营养需求、环境需求自动调节，以保障作物的健康迅猛成长。在农业人口老化严重青黄不接的当今社会，几个普通技术人员就能把几十亩大棚打理得妥妥当当，当无人车间逐渐成为一种潮流的今天，无人看守的温室棚同样不能缺席。此系统在节省大量人力物力的同时，还能把作物种植的效率无限提高，毕竟人工耕作难免不被情绪左右，而且人总要休息、总会累、会躲懒，但机器不会，只要做好系统维护，基本能保证一年三百六十五天不间断运行耕种，土地空间的利用率得到极大的提升。
3、培植出来的蔬果色泽鲜嫩，营养价值高且口感好。本系统能及时调节棚内植株生长所必需的各种养分，以保障作物从幼苗到收割的整个过程中各种养分的及时供给，其成品的营养价值、口感都能得到最大限度的保障。
4、蔬果生长不受季节和气候条件的影响，生产周期比传统土耕缩短50%以上，产量稳定，产量能提高50%以上。手工劳作所倚仗往往是个人的经验，即所谓的经验主义心里有数，估摸着什么时候该施肥了，什么时候该浇水了，这种情况下，难免会产生误差，很难及时满足作物的需求；往往是看到作物长势滞后才补充肥料，发现作物缺水了才去补水，这样对于作物的生长是一种极大的损害，它们需要慢慢恢复状态再重新长起来，在影响作物品质的同时，也会使其生长周期不断地被延长。而在这个以数据说话的耕作系统里，这种情况完全可以杜绝，通过检测系统反馈到终端处理器的实时数据，系统能自动及时调节棚内植株生长所必需的各种养分，以保障作物从幼苗到收割的整个过程中都处于迅猛而又稳定生长的态势，极大缩短其生长周期的同时，由于养分的供给从未缺失，其植株的重量质量都能得到保障，产量的稳定性也就顺理成章了。而且只要做好系统维护，基本能保证全年无休地进行耕种，完全不受季节、气候等外在环境因素的影响，单单在收割的次数上已经比普通土耕翻了好几番，其年产量的突飞猛进也就成了理所当然的事情了。
5、无需轮耕。传统农耕为保障土壤的肥力，只能在同一块土地上轮着耕种不同的作物，以确保作物不会因为土地中某种元素的缺失而影响生长。有时候，为了蓄养土壤还得进行休耕，严重影响了土地的利用率，作物的供应也难免受其影响。本系统能做到收割——播种、播种——收割，不间断地循环，不会出现休耕、轮耕的状况，以确保资源利用的最大化。
6、产品无污染，无农药、无重金属残留, 用肥及水源和环境均达到无公害标准。本系统采用紫外线光波对水体进行消毒，在水质上采用的是经过层层过滤的纯净水，作物在大棚里过着“与世隔绝”的生活，所以，并不存在污染的情况，而且根本没有病、虫害的前提下，农药残留也就无从说起。至于肥料，此系统中采用的是元素肥力补给，也就不会因为某种化肥的成分不纯而污染了水体。
7、保质期比传统土耕作物长，有利运输。由于传统土耕作物容易受到空气污染、酸雨等外在因素的影响，在收割前，或者存储时比较容易出现腐烂现象，而本系统栽培出来的作物由于不存在污染情况，其保质期能比传统土耕长一倍以上。
8、云端监控系统有助于解决全国的最后一公里配送服务问题，能够向消费者提供最新鲜的蔬果。由于本系统对环境、地理、气候等外在因素并无特殊要求，所以她既能生存于山间、田野，即便在闹市、高楼也能觅得生存空间。再配合我们O2O的销售系统，作物从收割到餐桌可以实现无缝链接，消费者下单后甚至还可以选择到大棚亲自采摘。
9、培植出来的蔬果经专业检测机构检测,确保全部达到无公害标准。
无论从技术还是产品层面讲,本发明产生的作品实用性都非常强,首先,远程监控及操作解决实现了现代化农业管理,解决了人不到现场就一切无从知晓的难题。再者,全自动水耕培植无需大量人手去进行翻地、施肥、浇水、喷药等烦琐工作，在农业人口严重缺失的今天，能以一小部分人的耕作解决大部分人的温饱问题。各类蔬果的生长所需要的条件由系统统一完成，并有明确数据，生长情况如何一目了然，杜绝了人工耕作中所常见的养分补给不及时的问题，而且隔绝了各种污染源，把自然因素对作物的影响降到了最低。
整个水耕无土栽培过程中不会给环境造成污染，蔬果在培植过程中不使用任何农药及助长剂，所使用水源经系统过滤后方用于蔬果培植、节约节能、促进环保，也能确保蔬果的食用安全。
本发明能够节省了大量用水、土地、劳动力，并可连续生产，直接提高经济效益。蔬果品种不受季节影响，生产周期短，年产量比传统土耕提高50%以上。在农药和各种污染泛滥的今天，市场对健康安全的蔬果培植技术和产品有着迫切的需求，产品批量上市后能带来良好的经济效益并挽回消费者食品安全方面的信心。
综合上述，本技术的应用具有非常重要的意义和广阔的市场前景，值得在全国各地推广使用。
附图说明
图1为本发明一实施例的原理框图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。
参见图1，本云端智能控制水耕系统，包括：
设有水耕装置的温室棚；
用于采集水耕装置及温室棚内各种数据的信息采集模块，包括水体温度传感器、水位传感器、EC值传感器、PH值传感器、棚内气温气压传感器、棚内湿度传感器、光照传感器；
用于使水耕装置及温室棚根据植物生长所需提供最佳生长环境的功能模块，包括液肥处理模块、液肥制备模块、棚内控制模块及大棚执行模块；
自动控制系统，用于预先设定系统的运行数据，再通过信息采集模块的数值获取，然后自动调控控制各功能模块的工作；更具体地，自动控制系统能根据不同品种或不同季节从而预先设定作物所需营养、环境等的数据，再根据前述各信息采集模块（即各个传感器）反馈的当值信息，而自动调控前述各功能模块（即液肥处理模块、液肥制备模块、棚内控制模块及大棚执行模块）的工作，从而实现机械化自动操控，实现无人值守工作；
云端服务器，用于储存及处理信息采集模块、功能模块、自动控制系统的运行数据；
远程终端，用于读取云端服务器的数据，远程操控自动控制系统的工作；
无线通信网络，用于自动控制系统、云端服务器、远程终端之间的通信，从而实现无人值守、实时远程监控。
另外，功能模块还包括播种模块及收割模块（附图中均未标出），自动控制系统与两模块连接，并能够控制两模块的工作，实现无人值守播种及收割，进一步缩减人手成本，提高生产效率。
所述水体温度传感器、水位传感器、EC值传感器、PH值传感器和液肥制备模块分别与液肥处理模块连接；棚内气温气压传感器、棚内湿度传感器和光照传感器分别与棚内控制模块连接；棚内控制模块与大棚执行模块连接；液肥处理模块、大棚执行模块分别与自动控制系统连接；液肥处理模块与水耕装置连接。
所述信息采集模块、功能模块与自动控制系统内部之间通过电力载波通信，自动控制系统通过WIFI无线通信网络依次与云端服务器、远程终端通信。其中，云端服务器优选采用公共云端服务器，也可采用私有云端服务器。
所述远程终端包括装有控制APP的移动终端和/或装有控制程序的电脑终端。
所述水体温度传感器检测水耕装置内的水体温度，水位传感器检测水耕装置内的水位高度，EC值传感器监测水耕装置内的水体EC值， PH值传感器监测水耕装置内的水体PH值。
所述棚内气温气压传感器分别检测温室棚内的气温及气压，棚内湿度传感器检测温室棚内的湿度，光照传感器检测温室棚内的光照强度。
所述液肥制备模块制备水耕装置所需的肥液以调节水耕装置的水体EC值；液肥处理模块提供酸、碱性液肥以控制水耕装置中水体的PH值，以及调节水耕装置内的水体温度、调节水耕装置内的水位高度，从而满足植物生长的最佳水分、营养需要。
所述棚内控制模块获取并处理棚内气温气压传感器、棚内湿度传感器及光照传感器的实际数据，大棚执行模块根据实际数据与比对数据比对后，再通过气温及气压控制模块调节温室棚的气温及气压、湿度控制模块调节温室棚的湿度、光照控制模块调节温室棚的光照强度，使温室棚达到植物生长的最佳温室环境，从而满足植物生长的气温、湿度、光照需要。
所述光照控制模块包括UC灯，通过对UC灯的光波调节，使作物的成长稳定在最有利于其生长的光波照射中。
以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (10)
1. 一种云端智能控制水耕系统，其特征在于，包括：
设有水耕装置的温室棚；
用于采集水耕装置及温室棚内各种数据的信息采集模块，包括水体温度传感器、水位传感器、EC值传感器、PH值传感器、棚内气温气压传感器、棚内湿度传感器、光照传感器；
用于使水耕装置及温室棚根据植物生长所需提供最佳生长环境的功能模块，包括液肥处理模块、液肥制备模块、棚内控制模块及大棚执行模块；
自动控制系统，用于预先设定系统的运行数据，再通过信息采集模块的数值获取，然后自动调控控制各功能模块的工作；
云端服务器，用于储存及处理信息采集模块、功能模块、自动控制系统的运行数据；
远程终端，用于读取云端服务器的数据，远程操控自动控制系统的工作；
无线通信网络，用于自动控制系统、云端服务器、远程终端之间的通信。
2.根据权利要求1所述云端智能控制水耕系统，其特征在于：所述功能模块还包括播种模块及收割模块，自动控制系统与两模块连接，并能够控制两模块的工作，实现无人值守播种及收割。
3.根据权利要求1所述云端智能控制水耕系统，其特征在于：所述水体温度传感器、水位传感器、EC值传感器、PH值传感器和液肥制备模块分别与液肥处理模块连接；棚内气温气压传感器、棚内湿度传感器和光照传感器分别与棚内控制模块连接；棚内控制模块与大棚执行模块连接；液肥处理模块、大棚执行模块分别与自动控制系统连接；液肥处理模块与水耕装置连接。
4.根据权利要求1所述云端智能控制水耕系统，其特征在于：所述信息采集模块、功能模块与自动控制系统内部之间通过电力载波通信，自动控制系统通过WIFI无线通信网络依次与云端服务器、远程终端通信。
5.根据权利要求1所述云端智能控制水耕系统，其特征在于：所述远程终端包括装有控制APP的移动终端和/或装有控制程序的电脑终端。
6.根据权利要求1所述云端智能控制水耕系统，其特征在于：所述水体温度传感器检测水耕装置内的水体温度，水位传感器检测水耕装置内的水位高度，EC值传感器监测水耕装置内的水体EC值， PH值传感器监测水耕装置内的水体PH值。
7.根据权利要求1所述云端智能控制水耕系统，其特征在于：所述棚内气温气压传感器分别检测温室棚内的气温及气压，棚内湿度传感器检测温室棚内的湿度，光照传感器检测温室棚内的光照强度。
8.根据权利要求1所述云端智能控制水耕系统，其特征在于：所述液肥制备模块制备水耕装置所需的肥液以调节水耕装置的水体EC值；液肥处理模块提供酸、碱性液肥以控制水耕装置中水体的PH值，以及调节水耕装置内的水体温度、调节水耕装置内的水位高度。
9.根据权利要求1所述云端智能控制水耕系统，其特征在于：所述棚内控制模块获取并处理棚内气温气压传感器、棚内湿度传感器及光照传感器的实际数据，大棚执行模块根据实际数据与比对数据比对后，再通过气温及气压控制模块调节温室棚的气温及气压、湿度控制模块调节温室棚的湿度、光照控制模块调节温室棚的光照强度，使温室棚达到植物生长的最佳温室环境。
10.根据权利要求9所述云端智能控制水耕系统，其特征在于：所述光照控制模块包括UC灯，通过对UC灯的光波调节，使作物的成长稳定在最有利于其生长的光波照射中。
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