CN106804178A - 盆栽植物叶面肥自动施肥装置和方法 - Google Patents
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Classifications
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- A01C—PLANTING; SOWING; FERTILISING
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Abstract
本发明揭示了一种盆栽植物叶面肥自动施肥装置，装置包括基座、固定在基座上的立柱、由立柱侧向伸出的支撑臂，所述支撑臂至少设有一根，每根所述支撑臂端部均设有喷头，所述基座内设有存储肥料混合溶液的仓室，所述仓室内设有施肥泵，所述肥料泵的输出端经管道连接喷头。本发明叶面肥喷施装置结构简单，方便使用，同时因为各种传感的应用，很好的监控植物周边环境的风速、温度、光照，从而协助该装置智能决策，更为科学的施用叶面肥，完成植物的水肥管理。
Description
技术领域
本发明涉及盆栽施肥领域。
背景技术
伴随着人们经济收入的增长，人们对于生活质量的提升也越来越注重，在家中种植各种植物也越发受到人们的欢迎，市场上也逐渐出现了一批智能花盆以满足人们的需求，但目前的智能花盆大多功能单一，无法为植物施用肥料，且体积庞大、外观呆板，无法满足个性化需求。
如今，伴随着农业科技的发展，肥料的形态早已不限于固体，液体肥料的出现进一步满足了人们各式各样的需求，其中叶面肥作为一种通过植物叶片吸收的肥料，较之以往施用在土壤里的普通肥料能够使养分更快的进入植物体，同时可以减少磷、铁、锰、铜、锌肥等元素在根施时的土壤固定，有利于肥料的高效利用，而且其施用时较之普通肥料的根施更为干净卫生，更适合家庭使用，但如何高效科学的施用叶面肥还需要一定的技术储备。因而一种对植物生长器皿无限制要求，且能有效解决植物施肥自动托管的智能喷施装置更适合人们的需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是实现一种能够自动为盆栽植物的叶面进行施肥的装置。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：盆栽植物叶面肥自动施肥装置，装置包括基座、固定在基座上的立柱、由立柱侧向伸出的支撑臂，所述支撑臂至少设有一根，每根所述支撑臂端部均设有喷头，所述基座内设有存储肥料混合溶液的仓室，所述仓室内设有施肥泵，所述肥料泵的输出端经管道连接喷头。
装置设有控制器，所述立柱顶部设有输出感应信号至控制器的传感器单元，所述传感器单元包括温度传感器、风力传感器、光照强度传感器、土壤湿度传感器、以及无线传输模组中的全部或部分，所述基座或立柱上设有显控单元，所述控制器输出参数信号至显控单元显示，所述显控单元输出控制信号至控制器，所述控制器输出驱动信号至施肥泵。
所述立柱顶端至少固定有两根支撑臂，所述立柱中部至少固定有两根支撑臂，固定在立柱中部的支撑臂端部均设有两个喷头，一个喷头的喷射方向向上，另一个喷头的喷射方向向下，所述施肥泵的输出端连接电磁三通阀的输入端，所述电磁三通阀的其中一个输出端连接立柱顶端支撑臂上的喷头，另一个输出端连接立柱中部支撑臂上的喷头，所述控制器输出驱动信号至电磁三通阀。
所述支撑臂下表面设有照明灯，所述控制器控制照明灯的开关。
所述基座内设有储水仓、肥料仓、称重仓和混合仓，所述混合仓位于储水仓、肥料仓和称重仓的下方，所述施肥泵置于混合仓内，所述储水仓和混合仓内设有水位传感器，所述混合仓内设有搅拌机构，所述储水仓底部通过供水管道连通混合仓，所述供水管道上设有供水阀，所述肥料仓的底部设有螺旋送料机构，所述螺旋送料机构的出料口设置在称重仓的入料口处，所述肥料仓的底部设有肥料支撑板，所述肥料支撑板与肥料仓底面之间设有压力传感器，所述称重仓底部设有称重板，所述称重板与称重仓底面之间设有称重传感器，所述称重板一侧的称重仓侧壁设有出料口，所述称重板另一侧的称重仓侧壁上固定有推料机构，所述称重仓的出料口位于混合仓入料口处，所述水位传感器输出水位信号至控制器，所述压力传感器输出压力信号至控制器，所述称重传感器输出称重信号至控制器，所述控制器输出控制信号至搅拌机构、供水阀、螺旋送料机构、推料机构。
所述混合仓底部设有排液管，所述排液管上设有排液阀，所述控制器输出控制信号至排液阀，所述基座固定在具有高低调节功能的支架上，所述排液管置于花盆上方，所述储水仓顶部设有注水口，所述肥料仓顶部设有填料口。
基于所述盆栽植物叶面肥自动施肥装置的施肥方法，其特征在于：
1)装置按照设定条件启示施肥工序；
2)螺旋送料机构持续工作，直至称重仓内肥料达到设定值；
3)推料机构将称重仓内的肥料推送至混合仓；
4)供水阀开启，直至混合仓内水位达到设定值，关闭供水阀；
5)搅拌机构开启，并在工作设定时间后关闭；
6)施肥泵开启，直至混合仓内水位低于设定值；
7)供水阀开启，直至混合仓内水位达到设定值，关闭供水阀；
8)开启搅拌机构，并在工作设定时间后关闭；
9)开启排水阀，当混合仓内液位传感器获取液位高度为0时，关闭排水阀。
8、根据权利要求7所述的的施肥方法，其特征在于：所述1)中驱动施肥的设定条件包括达到以下条件：距离上一次施肥间隔时间达到设定时间、当前风力强度小于设定值、当前光照强度小于设定值；
执行所述步骤6)前，电磁三通阀仅保持施肥泵与立柱顶端支撑臂上的喷头连通，再开启施肥泵；当混合仓内水位低于预设值时，电磁三通阀仅保持施肥泵与立柱中部支撑臂上的喷头连通；
所述7)-9)步骤，根据设定程序至少循环执行两次。
若监测到土壤湿度低于设定值，则启动浇水工序步骤如下：
A)开启供水阀；
B)当混合仓内液位传感器获取液位高度达到设定值，关闭供水阀；
C)开启排水阀；
D)当混合仓内液位传感器获取液位高度为0时，关闭排水阀；
预设光照标准，所述光照标准包括：监测时间、光照强度合格值、连续光照时间，计达到光照强度合格值的时间段为连续光照时间；
若监测时间内连续光照时间的累加值达到设定值，则待当前光照强度低于光照强度合格值时，开始重新计时监测时间；
若监测时间内连续光照时间的累加值低于设定值，则开启照明灯设定时间，并在关闭照明灯后，，开始重新计时监测时间。
当肥料仓肥料重量低于设定值和/或储水仓水位低于设定值时，通过显控单元显示报警；当当前温度低于0度时，禁止启动浇水工序和施肥工序。
本发明叶面肥喷施装置结构简单，方便使用，同时因为各种传感的应用，很好的监控植物周边环境的风速、温度、光照，从而协助该装置智能决策，更为科学的施用叶面肥，完成植物的水肥管理。
附图说明
下面对本发明说明书中每幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为盆栽植物叶面肥自动施肥装置示意图；
图2为图1中基座结构示意图；
上述图中的标记均为：1、基座；2、显控单元；3、立柱；4、支撑臂；5、喷头；6、传感器单元；101、储水仓；102、肥料仓；103、称重仓；104、混合仓；105、螺旋送料机构；106、推料机构；107、搅拌机构；108、施肥泵；109、排液管。
具体实施方式
盆栽植物叶面肥自动施肥装置包括基座1、固定在基座1上的立柱3、由立柱3侧向伸出的支撑臂4，支撑臂4可以根据需要设置多个，每个支撑臂4的端部均设有喷头5，每个支撑臂4至少具有两个关节，方便根据需要调节喷头5的喷射方向/位置。基座1内设有存储肥料混合溶液的仓室，仓室内设有施肥泵108，肥料泵的输出端通过具有支管的管道分别连接每个喷头5。
为了更加合理可靠的为叶面施肥，支撑臂4设置两层，其中立柱3顶端至少固定有两根支撑臂4，立柱3中部至少固定有两根支撑臂4，固定在立柱3中部的支撑臂4端部均设有两个喷头5，一个喷头5的喷射方向向上，另一个喷头5的喷射方向向下，这样，顶层的喷头5一般位于植物上方，喷头5向下为植物顶部叶面顶部喷射肥料，中层的喷头5同时向上、向下喷射，同时为植物顶部叶面背面以及植物中下层叶面上表面喷射肥料，达到均匀施肥的作用。
施肥泵108的输出端连接电磁三通阀的输入端，电磁三通阀的其中一个输出端连接立柱3顶端支撑臂4上的喷头5，另一个输出端连接立柱3中部支撑臂4上的喷头5，连接电磁三通阀和喷头5管道根据需要采用具有多支路的管道，管道优选软管，方便埋设在支撑臂4内，并能随支撑臂4弯折，通过电磁三通阀可以控制上层喷头5和下层喷头5的喷射量，达到更加精确施肥的目的，因为常规作物顶层叶面的施肥需要要大于作物下层和底层的叶面。
为了能够更加精准配置新鲜的肥料，并能避免细菌滋生、肥料发酵、发霉、变质的现象发生，在基座1内设置储水仓101、肥料仓102、称重仓103和混合仓104，将物料分开储存，现有现配，如图2所示，混合仓104位于储水仓101、肥料仓102和称重仓103的下方，这样能够利用水和肥料的自重，自动注入到混合仓104，降低设备动力部件的成本。
施肥泵108置于混合仓104内，储水仓101和混合仓104内设有水位传感器，用于获取储水仓101和混合仓104的水位信息，若储水仓101储水不足，则报警通知用户补充。混合仓104内设有搅拌机构107，搅拌机构107包括竖直悬吊在混合仓104内的转轴、固定在转轴底端的搅拌叶片、连接转轴顶端的搅拌电机，其用于使水和肥料粉末充分混合，避免粉末堵塞喷头5和管道，储水仓101底部通过供水管道连通混合仓104，供水管道上设有供水阀，只需开启供水阀，则能够从储水仓101内向混合仓104内提供清水，肥料仓102的底部设有螺旋送料机构105，螺旋送料机构105的出料口设置在称重仓103的入料口处，通过旋转螺旋送料机构105，则能够缓慢将肥料粉末输送至称重仓103，肥料仓102的底部设有肥料支撑板，肥料支撑板与肥料仓102底面之间设有压力传感器，这样能够实时获取肥料仓102内肥料粉末的剩余量，若肥料不足，则报警通知用户补充。称重仓103底部设有称重板，称重板与称重仓103底面之间设有称重传感器，称重传感器能够获取由螺旋送料机构105输送至称重仓103内肥料粉末的量，从而能精确控制每次肥料混合溶液的比例，称重板一侧的称重仓103侧壁设有出料口，称重板另一侧的称重仓103侧壁上固定有推料机构106，称重仓103的出料口位于混合仓104入料口处，推料机构106包括竖直设置在称重板上方的刮板、一端连接刮板的驱动杆、驱动驱动杆向前运动的动力部件，动力部件可以采用液压缸、气缸或丝杆机构，这样当称重仓103内肥料粉末的重量达到设定值，通过推动刮板，则能够将其表面肥料粉末全部推送至混合仓104内。
混合仓104底部设有排液管109，排液管109具有排出混合仓104内剩余废液的作用，同时也能为植物根系浇水，排液管109上设有排液阀，基座1固定在具有高低调节功能的支架上，通过支架能够根据作物的高度调节装置的高度，并且能够保证排液管109置于花盆上方，方便利用自重将混合仓104内的废液通过排液管109注入花盆，此外，储水仓101顶部设有注水口，肥料仓102顶部设有填料口，并均具有封盖，避免污染，也方便添加水和肥料。
装置设有控制器，立柱3顶部设有输出感应信号至控制器的传感器单元6，传感器单元6包括温度传感器、风力传感器、光照强度传感器、土壤湿度传感器、以及无线传输模组中的全部或部分，温度传感器用于获取环境温度，风力传感器获取环境当前环境风力，光照强度传感器用于获取当前环境光照强度，无线传输模组用于无线通信，可连接家庭无线网络，使得该装置自动从网络获取局部气象信息，有利于控制器对植物周边环境的判断，从而执行施肥，补充土壤水分等任务。同时无线传输模组的使用，可以使该装置的水肥管理信息传输至手机，电脑等终端，方便用户了解该装置的运行状况。
基座1或立柱3上设有显控单元2，控制器输出参数信号至显控单元2显示，可以用于显示报警状态、当前传感器单元6获取的参数等信息，显控单元2输出控制信号至控制器，可以人工输入指令，能够根据种植植物的不同，调节施肥量和施肥频率。
水位传感器输出水位信号至控制器，压力传感器输出压力信号至控制器，称重传感器输出称重信号至控制器，控制器根据上述获取的信号对装置进行自动化控制，控制器输出控制信号至搅拌机构107、供水阀、螺旋送料机构105、推料机构106，输出驱动信号至施肥泵108、电磁三通阀、排液阀，完成执行工作。
此外，在支撑臂4下表面设有照明灯，控制器控制照明灯的开关，可以在光照不充足的时候，利用照明灯补充光照。本装置的电源可以采用蓄电池，也可以通过变压器连接市电。
基于上述盆栽植物叶面肥自动施肥装置的施肥方法：
1)装置按照设定条件启示施肥工序，设定条件包括达到以下条件(需全部满足)：距离上一次施肥间隔时间达到设定时间、当前风力强度小于设定值、当前光照强度小于设定值，这样避免了在大风或光照强烈的天气下进行喷施，造成的肥料利用率下降和阳光对植物叶面的伤害，当到达设定时间后，风力和光照不合格时，待风力和光照均满足条件后，延时设定时间直接开启施肥工序；
2)螺旋送料机构105持续工作，直至称重仓103内肥料达到设定值；
3)推料机构106将称重仓103内的肥料推送至混合仓104；
4)供水阀开启，直至混合仓104内水位达到设定值，关闭供水阀；
5)搅拌机构107开启，并在工作设定时间后关闭；
6)施肥泵108开启，直至混合仓104内水位低于设定值；执行所述步骤6)前，电磁三通阀仅保持施肥泵108与立柱3顶端支撑臂4上的喷头5连通，再开启施肥泵108；当混合仓104内水位低于预设值时，电磁三通阀仅保持施肥泵108与立柱3中部支撑臂4上的喷头5连通，这样可以根据需要调节上下叶片的施肥量，同时分开施肥，也能保证肥料泵的供压稳定，使得喷头5的雾化效果更好；
7)供水阀开启，直至混合仓104内水位达到设定值，关闭供水阀；
8)开启搅拌机构107，并在工作设定时间后关闭；
9)开启排水阀，当混合仓104内液位传感器获取液位高度为0时，关闭排水阀。
上述7)-9)步骤为清洗步骤，根据设定程序至少循环执行两次，能够保证混合仓104内的清洁，也能利用残余肥料为根系施肥，以上方法中的设定值(时间、水位、温度、光强等)均根据需要预存在控制器内，均为自定义值或人工输入参数。
为了提高装置的施肥效果，能够更加有效的保养植物，控制器还具有以下功能：
若监测到土壤湿度低于设定值，则启动浇水工序步骤如下：
A)开启供水阀；
B)当混合仓104内液位传感器获取液位高度达到设定值，关闭供水阀；
C)开启排水阀；
D)当混合仓104内液位传感器获取液位高度为0时，关闭排水阀；
预设光照标准，所述光照标准包括：监测时间、光照强度合格值、连续光照时间，计达到光照强度合格值的时间段为连续光照时间；
若监测时间内连续光照时间的累加值达到设定值，则待当前光照强度低于光照强度合格值时，开始重新计时监测时间；
若监测时间内连续光照时间的累加值低于设定值，则开启照明灯设定时间，并在关闭照明灯后，，开始重新计时监测时间。
当肥料仓102肥料重量低于设定值和/或储水仓101水位低于设定值时，通过显控单元2显示报警；当当前温度低于0度时，禁止启动浇水工序和施肥工序。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.盆栽植物叶面肥自动施肥装置，其特征在于：装置包括基座、固定在基座上的立柱、由立柱侧向伸出的支撑臂，所述支撑臂至少设有一根，每根所述支撑臂端部均设有喷头，所述基座内设有存储肥料混合溶液的仓室，所述仓室内设有施肥泵，所述肥料泵的输出端经管道连接喷头。
2.根据权利要求1所述的盆栽植物叶面肥自动施肥装置，其特征在于：装置设有控制器，所述立柱顶部设有输出感应信号至控制器的传感器单元，所述传感器单元包括温度传感器、风力传感器、光照强度传感器、土壤湿度传感器、以及无线传输模组中的全部或部分，所述基座或立柱上设有显控单元，所述控制器输出参数信号至显控单元显示，所述显控单元输出控制信号至控制器，所述控制器输出驱动信号至施肥泵。
3.根据权利要求1或2所述的盆栽植物叶面肥自动施肥装置，其特征在于：所述立柱顶端至少固定有两根支撑臂，所述立柱中部至少固定有两根支撑臂，固定在立柱中部的支撑臂端部均设有两个喷头，一个喷头的喷射方向向上，另一个喷头的喷射方向向下，所述施肥泵的输出端连接电磁三通阀的输入端，所述电磁三通阀的其中一个输出端连接立柱顶端支撑臂上的喷头，另一个输出端连接立柱中部支撑臂上的喷头，所述控制器输出驱动信号至电磁三通阀。
4.根据权利要求3所述的盆栽植物叶面肥自动施肥装置，其特征在于：所述支撑臂下表面设有照明灯，所述控制器控制照明灯的开关。
5.根据权利要求1或4所述的盆栽植物叶面肥自动施肥装置，其特征在于：所述基座内设有储水仓、肥料仓、称重仓和混合仓，所述混合仓位于储水仓、肥料仓和称重仓的下方，所述施肥泵置于混合仓内，所述储水仓和混合仓内设有水位传感器，所述混合仓内设有搅拌机构，所述储水仓底部通过供水管道连通混合仓，所述供水管道上设有供水阀，所述肥料仓的底部设有螺旋送料机构，所述螺旋送料机构的出料口设置在称重仓的入料口处，所述肥料仓的底部设有肥料支撑板，所述肥料支撑板与肥料仓底面之间设有压力传感器，所述称重仓底部设有称重板，所述称重板与称重仓底面之间设有称重传感器，所述称重板一侧的称重仓侧壁设有出料口，所述称重板另一侧的称重仓侧壁上固定有推料机构，所述称重仓的出料口位于混合仓入料口处，所述水位传感器输出水位信号至控制器，所述压力传感器输出压力信号至控制器，所述称重传感器输出称重信号至控制器，所述控制器输出控制信号至搅拌机构、供水阀、螺旋送料机构、推料机构。
6.根据权利要求5所述的盆栽植物叶面肥自动施肥装置，其特征在于：所述混合仓底部设有排液管，所述排液管上设有排液阀，所述控制器输出控制信号至排液阀，所述基座固定在具有高低调节功能的支架上，所述排液管置于花盆上方，所述储水仓顶部设有注水口，所述肥料仓顶部设有填料口。
7.基于权利要求1-6中任一项所述盆栽植物叶面肥自动施肥装置的施肥方法，其特征在于：
1)装置按照设定条件启示施肥工序；
2)螺旋送料机构持续工作，直至称重仓内肥料达到设定值；
3)推料机构将称重仓内的肥料推送至混合仓；
4)供水阀开启，直至混合仓内水位达到设定值，关闭供水阀；
5)搅拌机构开启，并在工作设定时间后关闭；
6)施肥泵开启，直至混合仓内水位低于设定值；
7)供水阀开启，直至混合仓内水位达到设定值，关闭供水阀；
8)开启搅拌机构，并在工作设定时间后关闭；
9)开启排水阀，当混合仓内液位传感器获取液位高度为0时，关闭排水阀。
8.根据权利要求7所述的的施肥方法，其特征在于：所述1)中驱动施肥的设定条件包括达到以下条件：距离上一次施肥间隔时间达到设定时间、当前风力强度小于设定值、当前光照强度小于设定值；
执行所述步骤6)前，电磁三通阀仅保持施肥泵与立柱顶端支撑臂上的喷头连通，再开启施肥泵；当混合仓内水位低于预设值时，电磁三通阀仅保持施肥泵与立柱中部支撑臂上的喷头连通；
所述7)-9)步骤，根据设定程序至少循环执行两次。
9.根据权利要求7或8所述的的施肥方法，其特征在于：若监测到土壤湿度低于设定值，则启动浇水工序步骤如下：
A)开启供水阀；
B)当混合仓内液位传感器获取液位高度达到设定值，关闭供水阀；
C)开启排水阀；
D)当混合仓内液位传感器获取液位高度为0时，关闭排水阀；
预设光照标准，所述光照标准包括：监测时间、光照强度合格值、连续光照时间，计达到光照强度合格值的时间段为连续光照时间；
若监测时间内连续光照时间的累加值达到设定值，则待当前光照强度低于光照强度合格值时，开始重新计时监测时间；
若监测时间内连续光照时间的累加值低于设定值，则开启照明灯设定时间，并在关闭照明灯后，，开始重新计时监测时间。
10.根据权利要求9所述的的施肥方法，其特征在于：当肥料仓肥料重量低于设定值和/或储水仓水位低于设定值时，通过显控单元显示报警；当当前温度低于0度时，禁止启动浇水工序和施肥工序。
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