CN106814668A - 一种智能化植物水培环境参数检测方法 - Google Patents

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    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/042—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00

Abstract

本发明提供一种智能化植物水培环境参数检测方法，结合生物化学信息换算出营养液中的实际成分，再根据对植物的物种信息及生长状态的利用网络大数据分析计算出标准营养液成分变化规律，最后将实际成分和标准成分进行比对，当比对结果出现较大偏差的时候，分析判断营养液是否需要更换，并发出提醒，提醒技术人员更换营养液；利用互联网大数据分析更新水培营养液标准，降低对技术人员的依赖，达到信息化、现代化农业的要求，并起到降低种植成本的作用。

Description

一种智能化植物水培环境参数检测方法
技术领域
本发明属于信息化无土栽培技术领域，尤其涉及一种智能化植物水培环境参数检测方法。
背景技术
无土栽培（soilless culture）不用土壤，用其它东西培养植物的方法，包括水培、雾（气）培、基质栽培。19世纪中，W．克诺普等发明了这种方法，到二十世纪三十年代开始把这种技术应用到农业生产上，在二十一世纪人们进一步改进技术，使得无土栽培发展起来。无土栽培中用人工配制的培养液，供给植物矿物营养的需要，是一种不用天然土壤而采用含有植物生长发育必需元素的营养液来提供营养，使植物正常完成整个生命周期的栽培技术。
水培是无土栽培中的一种，是指植物根系直接与营养液接触，不用基质的栽培方法。最早的水培是将植物根系浸入营养液中生长，这种方式会出现缺O2现象，影响根系呼吸，严重时造成料根死亡。为了解决供O2 问题，英国Cooper在1973年提出了营养液膜法的水培方式，简称”NFT”(Nutrient Film Technique)。它的原理是使一层很薄的营养液（0.5－1厘米）层，不断循环流经作物根系，既保证不断供给作物水分和养分，又不断供给根系新鲜O2。NFT法栽培作物，灌溉技术大大简化，不必每天计算作物需水量，营养元素均衡供给，根系与土壤隔离，可避免各种土传病害，也无需进行土壤消毒，但是要使营养液不断循环流经作物根系需要持续打开水泵，电力资源消耗严重，且营养液层太浅，部分根系暴露在空气中，不利于植物的生长。
不同的水培方法具有不同的优缺点，但所有的水培方法均要注意保证营养液中具有足够的营养成分、酸碱度、氧气浓度等环境条件，水培的植物都需要经过多次的更换营养液，不同品种对营养的吸收及消耗不一样，导致每一个品种所需要更换营养液的周期不一致。即使是同一品种，不同植株个体之间也存在不同的营养吸收情况，从而产生植株之间拥有不同的营养液更换周期。但目前的组织培养由于缺少对营养液营养成分的检测方法，所以都是固定在一个统一的时间对植株进行营养液更换，这种做法导致部分消耗较大的植株面临营养不足的环境，同时消耗较慢的植株则会造成浪费。
发明内容
基于现有技术存在上述问题，本发明提供一种智能化植物水培环境参数检测方法，结合生物化学信息换算出营养液中的实际成分，再根据对植物的物种信息及生长状态的利用网络大数据分析计算出标准营养液成分变化规律，最后将实际成分和标准成分进行比对，当比对结果出现较大偏差的时候，分析判断营养液是否需要更换，并发出提醒，提醒技术人员更换营养液；利用互联网大数据分析更新水培营养液标准，降低对技术人员的依赖，达到信息化、现代化农业的要求，并起到降低种植成本的作用。
一种智能化植物水培环境参数检测方法，其包括以下步骤：
步骤S10初始数据录入和检测：离子检测模块通过传感器检测水培营养液的离子浓度，将离子浓度数据定义为初始浓度；
步骤S20营养分析：生物物种分析模块调用组织培养管理模块中的数据，根据水培阶段和植物种类结合数据库中的数据分析当前植物物种在相应的水培阶段对营养液营养成分的影响；
步骤S30检测离子实时浓度：离子检测模块通过传感器持续检测水培营养液的离子浓度，定义为实时离子浓度；
步骤S40营养液营养变化趋势计算：营养分析模块调用营养液配方离子浓度数据，根据步骤S20的分析结果计算实时标准离子浓度；
步骤S50离子成分比对：中央处理器根据将步骤S30得出的实时离子浓度与步骤S40分析得出的实时标准离子浓度进行比对，当比对结果不一致时发出更换营养液提醒；
步骤S60营养成分监测：中央处理器监测步骤S30得出的实时离子浓度，当实时离子浓度低于设定的警报值时发出更换营养液提醒；
步骤S70本地数据库维护更新：中央处理器采集系统运行数据及分析数据结合互联网中的数据进行大数据分析，并定时更新维护本地数据库信息和本地数据中的营养警报值。
其中，所述的步骤S10还包括步骤S11，将初始浓度与标准配方浓度进行比对，当浓度与标准浓度不一致时发出营养液出错提醒。
其中，所述的步骤S10或者步骤S30分别包括步骤S12和步骤S31，中央处理器向搅拌设备发送搅拌营养液指令，搅拌设备接到指令后对营养液进行搅拌。
其中，所述的步骤S30还包括步骤S32营养液酸碱度检测，酸碱度检测传感器检测营养液的pH值，当pH值超出预设范围时发出调节营养液pH值提醒。
其中，所述的步骤S20中的数据库包括本地储存模块中储存的本地数据库和储存于服务器中的网络数据库。
其中，所述的步骤S20包括步骤S21分析植物物种对营养液营养成分吸收影响，步骤S22分析植物物种对营养液排出的代谢废物对营养液营养成分的影响。
其中，所述的步骤S50中的比对结果不一致包括S30得出的实时离子浓度与步骤S40分析得出的实时标准离子浓度偏差超过10%-30%和S30得出的实时离子种类与步骤S40分析得出的实时标准离子种类不一致。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的描述。
一种智能化植物水培环境参数检测方法，其包括以下步骤：
步骤S10初始数据录入和检测：离子检测模块通过传感器检测水培营养液的离子浓度，将离子浓度数据定义为初始浓度；
步骤S20营养分析：生物物种分析模块调用组织培养管理模块中的数据，根据水培阶段和植物种类结合数据库中的数据分析当前植物物种在相应的水培阶段对营养液营养成分的影响；
步骤S30检测离子实时浓度：离子检测模块通过传感器持续检测水培营养液的离子浓度，定义为实时离子浓度；
步骤S40营养液营养变化趋势计算：营养分析模块调用营养液配方离子浓度数据，根据步骤S20的分析结果计算实时标准离子浓度；
步骤S50离子成分比对：中央处理器根据将步骤S30得出的实时离子浓度与步骤S40分析得出的实时标准离子浓度进行比对，当比对结果不一致时发出更换营养液提醒；
步骤S60营养成分监测：中央处理器监测步骤S30得出的实时离子浓度，当实时离子浓度低于设定的警报值时发出更换营养液提醒；
步骤S70本地数据库维护更新：中央处理器采集系统运行数据及分析数据结合互联网中的数据进行大数据分析，并定时更新维护本地数据库信息和本地数据中的营养警报值。
其中，所述的步骤S10还包括步骤S11，将初始浓度与标准配方浓度进行比对，当浓度与标准浓度不一致时发出营养液出错提醒。
作为优选实施例，所述的步骤S10或者步骤S30分别包括步骤S12和步骤S31，中央处理器向搅拌设备发送搅拌营养液指令，搅拌设备接到指令后对营养液进行搅拌。
作为优选实施例，所述的步骤S30还包括步骤S32营养液酸碱度检测，酸碱度检测传感器检测营养液的pH值，当pH值超出预设范围时发出调节营养液pH值提醒。
作为优选实施例，所述的步骤S20中的数据库包括本地储存模块中储存的本地数据库和储存于服务器中的网络数据库。
作为优选实施例，所述的步骤S20包括步骤S21分析植物物种对营养液营养成分吸收影响，步骤S22分析植物物种对营养液排出的代谢废物对营养液营养成分的影响。
作为优选实施例，所述的步骤S50中的比对结果不一致包括S30得出的实时离子浓度与步骤S40分析得出的实时标准离子浓度偏差超过20%和S30得出的实时离子种类与步骤S40分析得出的实时标准离子种类不一致。
以上所述实施例仅表达了本发明的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种智能化植物水培环境参数检测方法，其特征在于，其包括以下步骤：
步骤S10初始数据录入和检测：离子检测模块通过传感器检测水培营养液的离子浓度，将离子浓度数据定义为初始浓度；
步骤S20营养分析：生物物种分析模块调用组织培养管理模块中的数据，根据水培阶段和植物种类结合数据库中的数据分析当前植物物种在相应的水培阶段对营养液营养成分的影响；
步骤S30检测离子实时浓度：离子检测模块通过传感器持续检测水培营养液的离子浓度，定义为实时离子浓度；
步骤S40营养液营养变化趋势计算：营养分析模块调用营养液配方离子浓度数据，根据步骤S20的分析结果计算实时标准离子浓度；
步骤S50离子成分比对：中央处理器根据将步骤S30得出的实时离子浓度与步骤S40分析得出的实时标准离子浓度进行比对，当比对结果不一致时发出更换营养液提醒；
步骤S60营养成分监测：中央处理器监测步骤S30得出的实时离子浓度，当实时离子浓度低于设定的警报值时发出更换营养液提醒；
步骤S70本地数据库维护更新：中央处理器采集系统运行数据及分析数据结合互联网中的数据进行大数据分析，并定时更新维护本地数据库信息和本地数据中的营养警报值。
2.根据权利要求1所述的智能化植物水培环境参数检测方法，其特征在于，所述的步骤S10还包括步骤S11，将初始浓度与标准配方浓度进行比对，当浓度与标准浓度不一致时发出营养液出错提醒。
3.根据权利要求1所述的智能化植物水培环境参数检测方法，其特征在于，所述的步骤S10或者步骤S30分别包括步骤S12和步骤S31，中央处理器向搅拌设备发送搅拌营养液指令，搅拌设备接到指令后对营养液进行搅拌。
4.根据权利要求3所述的智能化植物水培环境参数检测方法，其特征在于，所述的步骤S30还包括步骤S32营养液酸碱度检测，酸碱度检测传感器检测营养液的pH值，当pH值超出预设范围时发出调节营养液pH值提醒。
5.根据权利要求1所述的智能化植物水培环境参数检测方法，其特征在于，所述的步骤S20中的数据库包括本地储存模块中储存的本地数据库和储存于服务器中的网络数据库。
6.根据权利要求1所述的智能化植物水培环境参数检测方法，其特征在于，所述的步骤S20包括步骤S21分析植物物种对营养液营养成分吸收影响，步骤S22分析植物物种对营养液排出的代谢废物对营养液营养成分的影响。
7.根据权利要求1所述的智能化植物水培环境参数检测方法，其特征在于，所述的步骤S50中的比对结果不一致包括S30得出的实时离子浓度与步骤S40分析得出的实时标准离子浓度偏差超过10%-30%和S30得出的实时离子种类与步骤S40分析得出的实时标准离子种类不一致。
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