CN106540621A

CN106540621A - 营养液配液系统

Info

Publication number: CN106540621A
Application number: CN201610974232.6A
Authority: CN
Inventors: 钟社威; 孙志伟; 杨斌; 李林柱
Original assignee: DONGGUAN CHEN DA APPLIANCE Co Ltd
Current assignee: Defond Electech Co Ltd
Priority date: 2016-11-04
Filing date: 2016-11-04
Publication date: 2017-03-29

Abstract

本发明公开一种营养液配液系统，包括控制系统、储料仓、水泵、量液筒和营养液池；所述水泵的进口与所述储料仓连接，所述水泵的出口与所述量液筒的上部连接；所述量液筒的底部与所述营养液池连接；所述量液筒中设有第一液位传感器；所述水泵和第一液位传感器均与所述控制系统信号连通。本发明提供的营养液配液系统，可以全自动配制营养液，提高营养液的配制效率和减少人工配液导致的操作失误。

Description

营养液配液系统

技术领域

本发明涉及自动配料技术领域，尤其涉及一种营养液配液系统。

背景技术

营养液是无土栽培的关键，不同的植物要求不同的营养液配方。营养液常用的评价指标包括酸碱度(PH值)和可溶性盐浓度(EC值)等。

不仅不同的植物需要不同的营养液配方，即使同一种植物，在不同的生长期需要的营养液的PH值、EC值等也不一样。营养液的配料、加料、调料这些过程非常繁琐，不仅耗费人力，而且容易存在操作失误。

而一个现代大型种植场必备一个或多个营养液系统，因此，人工调配营养液所耗费的人力成本更多、出现的操作失误也更频繁。所以，需要一种自动配液系统，使工人从繁琐的、机械的工作中释放出来，以提高营养液配制的效率和精度。

发明内容

本发明的一个目的在于：提供一种营养液配液系统，可以实现全自动配制营养液，提高营养液的配制效率和减少人工配液导致的操作失误。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种营养液配液系统，包括控制系统、储料仓、水泵、量液筒和营养液池；

所述水泵的进口与所述储料仓连接，所述水泵的出口与所述量液筒的上部连接；所述量液筒的底部与所述营养液池连接；所述量液筒中设有第一液位传感器；所述水泵和第一液位传感器均与所述控制系统信号连通。

具体地，控制系统接收到营养液配制的指令后，根据指令要求计算所需要的各料液的体积。然后启动水泵，从储料仓中把相应的料液输送到量液筒中。由于量液筒的底面积是一定的，所以只要通过第一液位传感器测量量液筒中的液位高度，就可以知道量液筒中的液体体积，从而按照体积比例实现营养液配制。

作为一种优选的实施方式，所述储料仓包括第一仓、第二仓、第三仓和第四仓；

所述第一仓通过第一电磁阀与水泵的进口连通；所述第二仓通过第二电磁阀与水泵的进口连通；所述第三仓通过第三电磁阀与水泵的进口连通；所述第四仓通过第四电磁阀与水泵的进口连通；

所述第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀均与所述控制系统信号连通。

具体地，第一仓中存储酸溶液，第二仓中存储碱溶液，第三仓中存储盐溶液，第四仓中存储清水。根据实际作物的不同，第三仓还可以分为第一子仓、第二子仓和第三子仓等，用来存储各种不同的盐溶液。由于各种酸溶液、碱溶液和盐溶液都共用一个量液筒，所以每次量液筒测量完一种溶液后，都需要先用清水将管路和量液筒清洗干净，才能测量下一种溶液。

作为一种优选的实施方式，所述量液筒与所述营养液池之间还设有第五电磁阀，所述第五电磁阀与所述控制系统信号连通。

作为一种优选的实施方式，还包括污水箱；所述第五电磁阀设有第一出口和第二出口，所述第一出口与所述营养液池连通；所述第二出口与所述污水箱连通。

具体地，往量液筒中加入料液前，需要先检测量液筒中是否有液体残留，如果是，则应该先把量液筒中残留的液体通过第二出口排到污水箱中。

作为一种优选的实施方式，所述营养液池还包括增氧装置和泡石；所述泡石设置在所述营养液池的底部，与所述增氧装置的出口连通。

具体地，往营养液中通入空气，可以提高营养液的含氧量，进而提高植物对营养液的吸收效果，促进植物的呼吸作用，还可以对营养液起到搅拌翻腾的作用，使营养液混合充分。

作为一种优选的实施方式，所述营养液池还包括检测装置。

进一步地，所述检测装置包括PH值测试仪和EC值测试仪；所述PH值测试仪和EC值测试仪与所述控制系统信号连通。

具体地，在营养液池中增设PH值测试仪和EC值测试仪，一方面，可以检查加料后营养液池中的营养液的PH值和EC值是否满足要求，防止营养液配液系统出错。另一方面，当接收到配液指令后，营养液池中如果有营养液残留，则控制系统可以根据残留的营养液的PH值和EC值计算需要从储料仓中再提取多少料液即可满足配液要求，实现增料配液。

优选的，所述检测装置还包括溶氧值检测仪和水温检测仪。用来检测营养液池中营养液的溶氧值和温度，以便对营养液作进一步调整。

作为一种优选的实施方式，所述量液筒还包括第二液位传感器，所述第二液位传感器与所述控制系统信号连通，设置在所述第一液位传感器的下方；所述控制系统包括报警装置。

进一步地，所述报警装置为警示灯和/或蜂鸣装置。

具体地，往量液筒中添加料液之前，需要先检测量液筒中是否有液体残留，如果有，那么第二液位传感器就会将信号发送至控制系统，然后控制系统控制报警装置报警，提醒操作人员营养液配液系统出现异常，需要检修。

作为一种优选的实施方式，还包括终端，所述控制系统通过互联网与所述终端信号连通。

具体地，使控制系统通过互联网与终端信号连通，客户就可以在远处通过终端了解营养液配液系统的各个部分的运行状态与运行参数，还可以对营养液配液系统进行远程操控，方便快捷。

优选的，所述终端为手机或电脑等智能电子产品。在手机上安装专门的软件，与控制系统通过互联网或者蓝牙信号连通，以实现对营养液配液系统的远程操控。

本发明的有益效果为：提供一种营养液配液系统，通过控制装置控制水泵、电磁阀等动作，实现营养液的自动配制，简单方便，准确率高：

1)可以应用于有滴灌管道的种植场，代替人工配营养液；

2)可以应用于多种营养液的水培场，代替人工测量营养液和添料；

3)能让营养液维持在一个可控的范围

4)一个配液系统可以为多个种植池配制不同配方的营养液。

附图说明

下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

图1为实施例所述的营养液配液系统的示意图。

图中：

1、控制系统；2、水泵；3量液筒；4、营养液池；5、第一仓；6、第二仓；7、第三仓；8、第四仓；9、第一电磁阀；10、第二电磁阀；11、第三电磁阀；12、第四电磁阀；13、第五电磁阀；14、第一液位传感器；15、第二液位传感器；16、增氧装置；17、检测装置；18、泡石；19、污水箱。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如图1所示，一种营养液配液系统，其包括控制系统1、水泵2、量液筒3和营养液池4等。水泵2的进口分别通过第一电磁阀9与第一仓5连通、通过第二电磁阀10与第二仓6连通、通过第三电磁阀11与第三仓7连通、通过第四电磁阀12与第四仓8连通；水泵2的出口与量液筒3的顶部连通。其中，第一仓5中存储酸溶液，第二仓6中存储碱溶液，第三仓7中存储盐溶液，第四仓8中存储清水。水泵2、第一电磁阀9、第二电磁阀10、第三电磁阀11和第四电磁阀12均与控制系统1信号连通，接受控制系统1的控制。量液筒3的上部设有第一液位传感器14，下部设有第二液位传感器15。第一液位传感器14和第二液位传感器15均与控制系统1信号连通。其中第一液位传感器14用来测量料液的体积，第二液位传感器15用来检测量液筒3中是否有料液残留。量液筒3的底部分别通过第五电磁阀13的第一出口与营养液池4连通、通过第五电磁阀13的第二出口与污水箱19连通。往量液筒3中加入料液前，需要先检测量液筒3中是否有液体残留，如果是，则应该先把量液筒3中残留的液体通过第二出口排到污水箱19中。

控制系统1接收到营养液配制的指令后，根据指令要求计算所需要的各料液的体积。然后启动水泵2，从储料仓中把相应的料液输送到量液筒3中。由于量液筒3的底面积是一定的，所以只要测量量液筒3中的液位高度，就可以知道量液筒3中的液体体积。当所需料液的体积小于量液筒3的容积时，优选的，选用可以连续测量液位高度的液位传感器作为第一液位传感器14。根据所需料液的体积和量液筒3的底面积，控制系统1计算所需的液位高度，然后启动水泵2往量液筒3中添加料液至所需的液位高度。当所需料液的体积大于量液筒3的容积时，优选的，选用只有一个开关量的液位传感器作为第一液位传感器14。当量液筒3中的液位到达第一液位传感器14处时，量液筒3内的料液的体积也是确定的，此体积即为量液筒3的量程。控制系统1根据所需要的料液的体积及量液筒3的量程计算所需要添加料液的次数。例如如果需要100L料液，而当液位到达第一液位传感器14处时量液筒3内的料液体积为10L，则需要先从储料仓往量液筒3中添加料液至液位到达第一液位传感器14处，然后把量液筒3内的料液排到营养液池4中；然后再往量液筒3中添加料液至液位到达第一液位传感器14处，再把量液筒3中的料液排到营养液池4中。如此往复，一共进行十次，就可以往营养液池4中添加100L的料液。

由于一般的种植场所需的各种料液的体积均较大，且大于量液筒3的量程范围，为了节约成本，本实施例选用只有一个开关量的液位传感器作为第一液位传感器14，经过多次从量液筒3中往营养液池4加液以达到所需的料液体积。

根据实际作物的不同，第三仓7还可以分为第一子仓、第二子仓和第三子仓等多个子仓，用来存储各种不同的盐溶液，每个子仓均通过电磁阀与水泵2进口连接。由于各种酸溶液、碱溶液和盐溶液都共用一个量液筒3，所以需要增设一个存储清水的第四仓8。每次量液筒3测量完一种溶液后，都需要先用清水将管路和量液筒3清洗干净，才能测量下一种溶液。

营养液池4中设有检测装置17，检测装置17包括PH值测试仪、EC值测试仪、溶氧值检测仪和水温检测仪等。在营养液池4中增设PH值测试仪、EC值测试仪、溶氧值检测仪和水温检测仪等，一方面，可以检查加料后营养液池4中的营养液的PH值、EC值、氧含量和水温等是否满足要求，防止营养液配液系统出错。另一方面，当接收到配液指令后，营养液池4中如果有营养液残留，则控制系统1可以根据残留的营养液的PH值、EC值、氧含量和水温等计算需要从储料仓中再提取多少料液和通入多少氧气即可满足配液要求，实现增料配液。

营养液池4还与水温控制装置连通，实现营养液的温度可控。在南方炎热的夏季，如果用井水灌溉，水温与泥土表面的温度相差很大，容易对植物根部损伤。水培植物时，夏天大棚里闷热的环境，很容易令营养液温度过高，从而导致植物的根部损伤。所以需要水温控制装置进行温度控制。

每次加料时，控制系统控制增氧装置16往营养液中喷入空气，空气从池底的泡石18的细孔中出来，形成许多微小气泡，从下往上浮出液面。往营养液中通入空气，可以提高营养液的含氧量，进而提高植物对营养液的吸收效果，还对营养液有一个翻腾搅拌的作用，使营养液混合充分，有利于植物生长。

控制系统1中设有警示灯和蜂鸣装置，当检测到系统运行状况异常时，就会亮起警示灯并产生蜂鸣，提醒操作工人进行检修。当然，也可以仅设置警示灯或者蜂鸣装置。

本实施例中，控制系统1可以通过互联网或者蓝牙等无线连接方式与手机或笔记本等终端连通，客户可以在远处通过终端上的软件应用了解营养液配液系统的各个部分的运行状态与运行参数，还可以对营养液配液系统进行远程操控，方便快捷。

工作流程：

1)预先在控制系统1中存储多种营养液配方，包括需要使用的溶液的种类及每种溶液所占的比例。例如，预先存储了“生菜配方”、“稻谷配方”、“南瓜配方”等。只要通过在终端或者控制系统1上按下“生菜配方”按钮，营养液配液系统就开始工作。

2)检测装置17检测营养液池4中营养液的PH值、EC值、氧含量和温度等，控制系统1根据检测装置17提供的数据和“生菜配方”内置的目标数据进行运算，确定需要添加的酸溶液、碱溶液、盐溶液和清水的体积。

3)第二液位传感器15检测量液筒3中是否有液体残留。如是，则亮起警示灯并蜂鸣，提醒操作人员检修，并将第五电磁阀13转至第二出口，将残留的液体排到污水箱19中。如否，则关闭第五电磁阀13，进入下一步。

4)打开水泵2和第三电磁阀11，往量液筒3中加入盐溶液至第一液位传感器14动作，然后关闭水泵2和第三电磁阀11，打开第五电磁阀13的第一出口，让量液筒3中的盐溶液流到营养液池4中。当第二液位传感器15感测到量液筒3中的盐溶液已经流完时，关闭第五电磁阀13，打开水泵2和第三电磁阀11，继续添加盐溶液。如此往复至盐溶液的添加量达到控制系统1的计算值。然后打开水泵2和第四电磁阀12，关闭第三电磁阀11和第五电磁阀13，当清水达到第一液位传感器14时，关闭水泵2和第四电磁阀12，打开第五电磁阀13排出清水，用清水对整个系统的管路和量液筒3进行清洗。清洗完毕，再进行下一种料液的添加工序。如果盐溶液有多种，分别存储在第一子仓、第二子仓和第三子仓中，则按照“生菜配方”的顺序，按上述操作，分别从第一子仓、第二子仓和第三子仓中加入第一盐溶液、第二盐溶液和第三盐溶液。每加完一种溶液后，必须用清水清洗，再添加下一种溶液。

5)盐溶液添加完毕后，按照上述操作添加酸溶液、碱溶液和清水，使营养液的PH值达到“生菜配方”的预设值。因为盐溶液的PH值不为7，所以要先加盐溶液，后调PH值。

6)启动增氧装置16，直至营养液中的氧含量达到“生菜配方”的预设值。

7)根据实验数据，设定第一报警时间和第二报警时间。如果启动水泵2、关闭第五电磁阀13往量液筒3中加料的时间超过第一报警时间，液位仍没有到达第一液位传感器14；或者关闭水泵2、打开第五电磁阀13的时间超过第一报警时间，第二液位传感器15仍然感测到量液筒3中有溶液，则说明营养液配液系统有故障，警示灯亮起，蜂鸣装置蜂鸣报警，提醒操作人员进行检修。

8)在放置过程中，营养液的水分会蒸发，导致营养液的PH值和EC值等变化。预先设定允许误差范围，当变化程度大于设定的允许误差范围时，则控制系统1根据监测装置的检测值进行工作，添加料液或者清水至营养液的参数重新满足设定。

9)预先设定加料上限值，当某种料液在一段时间内累计添加量大于加料上限值，则需要按下复位键才能继续加料，防止误加料操作。

本发明实施例提供的营养液配液系统具有以下功能：

1)控制系统1与电脑连接，每次配制营养液时把各种料液的加料量、PH值、EC值、水温和溶氧值等传送至电脑，进行储存和记录；

2)自动检测故障，并防止过量加液设置；

3)自动清洗功能，提高设备使用寿命；

4)远程提醒功能，每次检查都能把检查结果通过网络发送给用户；

5)加料计算功能，检测装置17的检测值和设定值之间的差值超过允许误差范围，系统就会根据这个差值计算出需要添加的相应养料并进行添加操作。

6)警报功能，双保险功能。当启动加料程序时，对量液筒3、量液时间、加料时间都有最高时长设置，其中一个步骤超出了最高时长，就会发出警报并停机。方便工作人员及时检修。另外，每个星期的每次添加的各种料液，系统都会自动累计，当累计超过加料上限值时，会停止该种料液的添加操作，需要人工复位才能恢复该种料液的自动调节功能，目的是为了防止检测装置17发生故障，导致加料过度而危害植物生长。

7)检测装置17还包括第三液位传感器，当营养液池4中的液位到达第三液位传感器时停止加料，以防止溢出。

8)可以根据用户设定的配方和时间实现自动按时完成营养液配制，每种成分都经过系统分析添加量、自动称量，自动添加进营养池。这样提高养分比例的准确性，有利于提高植物对养分的吸收，减少营养料浪费。

9)减少营养液配制过程中人为失误造成养分相互产生沉淀、失效。或者养分比例失调植物产生拮抗反应。

10)对于新物种，通常需要多次种植试验才能得出最佳的种植方法，或者学校种植实验，对多种植物快速了解其生长的特性也需要大量的实验。使用该营养液配液系统可以免去繁复的测量和调控营养液的工作。营养液的各种测量值、加入酸碱液的量，加料时间都会记录下来，生成数据表格。为取得植物生长情况与营养液的各种不同的状态的关系提供方便。

11)控制系统1可预存多种植物的配方信息。用户可以直接选择相应的配方，系统就可以自动配置好对应的营养液，操作直观简单。

12)水培植物时，可以提前设置好植物苗期、成长期、开花期、结果期等参数，实现自动调控营养液。

13)三种指令输入模式，适用性广。一是用户可以直接输入水量、各种料液体积、氧气供给量等参数，配液系统按用户的指令自动配制相应的营养液。二是用户可以输入用水量和期待营养液的浓度、PH值、EC值等目标参数，配液系统根据目标参数自动计算投料量，进行自动配液。三是直接按下“生菜模式”等预设的按钮，让系统按照预设的参数配液。

本文中的“第一”、“第二”、“第三”、“第四”“第五”仅仅是为了在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

需要声明的是，上述具体实施方式仅仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理，在本发明所公开的技术范围内，任何熟悉本技术领域的技术人员所容易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种营养液配液系统，其特征在于，包括控制系统、储料仓、水泵、量液筒和营养液池；

所述水泵的进口与所述储料仓连接，所述水泵的出口与所述量液筒的上部连接；所述量液筒的底部与所述营养液池连接；

所述量液筒中设有第一液位传感器；

所述水泵和第一液位传感器均与所述控制系统信号连通。

2.根据权利要求1所述的营养液配液系统，其特征在于，所述储料仓包括第一仓、第二仓、第三仓和第四仓；

3.根据权利要求1所述的营养液配液系统，其特征在于，所述量液筒与所述营养液池之间还设有第五电磁阀，所述第五电磁阀与所述控制系统信号连通。

4.根据权利要求3所述的营养液配液系统，其特征在于，还包括污水箱；

所述第五电磁阀设有第一出口和第二出口，所述第一出口与所述营养液池连通；所述第二出口与所述污水箱连通。

5.根据权利要求1所述的营养液配液系统，其特征在于，所述营养液池还包括增氧装置和泡石；

所述泡石设置在所述营养液池的底部，与所述增氧装置的出口连通。

6.根据权利要求1所述的营养液配液系统，其特征在于，所述营养液池还包括检测装置。

7.根据权利要求6所述的营养液配液系统，其特征在于，所述检测装置包括PH值测试仪和EC值测试仪；所述PH值测试仪和EC值测试仪与所述控制系统信号连通。

8.根据权利要求1所述的营养液配液系统，其特征在于：

所述量液筒还包括第二液位传感器，所述第二液位传感器与所述控制系统信号连通，设置在所述第一液位传感器的下方；

所述控制系统包括报警装置。

9.根据权利要求8所述的营养液配液系统，其特征在于，所述报警装置为警示灯和/或蜂鸣装置。

10.根据权利要求1所述的营养液配液系统，其特征在于，还包括终端，所述控制系统通过互联网与所述终端信号连通。