CN107006358A - 一种农业无土栽培营养液循环控制系统 - Google Patents

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刘志刚
赵文霞
杨超飞
高山
任福正
吴树伟
吕达
朱海洋
朱林
李四杰
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    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G31/00—Soilless cultivation, e.g. hydroponics
    • A01G31/02—Special apparatus therefor
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Abstract

本发明公开一种农业无土栽培营养液循环控制系统，涉及农业设备技术领域，包括循环系统、控制系统和在线检测系统。所述循环系统包括栽培部，营养液池，水泵，三通阀，栽培部与营养液池之间连接回流管道，营养液池与三通阀之间管道连接，营养液池与三通阀的官道上设有水泵，三通阀与栽培部之间连接供液管道。所述在线检测系统，包括电磁阀，检测池，多个检测器，电磁阀与三通阀之间通过采样管道连接，电磁阀与检测池管道连接，检测池与营养液池管道连接；控制系统包括控制中心，营养供应部，阀门组，控制中心与检测器和阀门组连接。

Description

一种农业无土栽培营养液循环控制系统
技术领域
本发明是涉及农业设备技术领域，尤其涉及一种工业无土栽培营养液循环控制系统。
背景技术
当今时期，无土栽培技术在我国农业发展中逐渐推广起来，而营养液作为无土栽培技术的一种，通过先进的科技手段在农业栽培中发挥了极大的作用，营养液栽培技术开始逐渐引起人们的关注。而营养液栽培作为较为新型的科学农业栽培方式，其在我国的发展还处于比较薄弱的阶段，加强对于营养液栽培的研究，推动农业营养液栽培技术的发展是极为必要的。营养液栽培作为一种较为先进的栽培技术，营养液本身的配制和使用就比较珍贵，而现有的营养液在使用一次或者多次后都是直接扔掉，这给资源造成了浪费。
发明内容
本发明的目的在于：为解决农业无土栽培中营养液的浪费问题，本发明提供一种农业无土栽培营养液循环控制系统。
本发明的技术方案如下：
一种农业无土栽培营养液循环控制系统，其特征在于，包括循环系统、控制系统和在线检测系统。
所述循环系统包括栽培部，营养液池，水泵，三通阀，栽培部与营养液池之间连接回流管道，营养液池与三通阀之间管道连接，营养液池与三通阀的官道上设有水泵，三通阀与栽培部之间连接供液管道。
所述在线检测系统，包括电磁阀，检测池，多个检测器，电磁阀与三通阀之间通过采样管道连接，电磁阀与检测池管道连接，检测池与营养液池管道连接；
控制系统包括控制中心，营养供应部，阀门组，控制中心与检测器和阀门组连接。
具体地，所述检测器包括PH值检测器，溶氧检测器，温度传感器，离子浓度检测计。
具体地，所述营养供应部包括母液罐、酸罐、碱罐、清水罐，阀门组包括控制母液罐、酸罐、碱罐、清水罐的阀门。
进一步地，所述循环控制系统还包括搅拌器，搅拌器与电机连接，电机与控制中心连接。
进一步地，所述循环控制系统还包括客户机，客户机与控制中心连接。客户机与控制中心通过网络连接。
进一步地，所述循环控制系统还包括加热棒，加热棒与控制中心连接。
进一步地，所述营养液池还设有排液口。
进一步地，所述循环控制系统还包括氧气发生器，用于为营养液池提供充足的氧气。
采用上述方案后，本发明的有益效果在于：营养液的循环控制系统是由循环系统、控制系统及在线监测系统组成，通过栽培部和营养液池，还有供液的管道以及回流管道实现。在这个过程中，栽培部通过承载营养液为作为供应一些必要的营养和水分，并使作物的生长得到比较好的根际环境。而营养液则为栽培床承载的营养液提供贮存及供应的功能，它通过母液罐、酸碱罐、清水罐几个部分将溶液透过电磁阀门控制而注入到营养液池。而供液系统则是为栽培床从贮液池运输出供应的营养液，然后回流系统再将再把栽培部的营养液送回营养液池，这样整个营养液的循环系统就完成了一次循环，因此，本发明较好地解决了农业无土栽培中营养液的浪费问题；并且，本发明还设有搅拌器、加热棒，能够对营养液池提供充足且均匀的氧气、温度，更有利于植物的生长。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1中A部分的放大结构图；
图3为本发明的实施例中的软件的动态矩阵控制图；
图中标记：1-栽培部，2-营养液池，3-水泵，4-三通阀，5-排液口，61-回流管道，62-供液管道，63-采样管道，7-电磁阀，8-检测池，9-控制中心，10-营养供应部，101-母液罐，1011-进液口，1012-搅拌棒，102-酸罐，103-碱罐，104-清水罐，11-阀门组，111-阀门，12-检测器，121-PH值检测器，122-溶氧检测器，123-温度传感器，124-离子浓度检测计，13-搅拌器，14-电机，15-客户机，16-加热棒，17-氧气发生器。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明的实施例给出详细的说明。尽管本发明将结合一些具体实施方式进行阐述和说明，但需要注意的是本发明并不仅仅只局限于这些实施方式。相反，对本发明进行的修改或者等同替换，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
一种农业无土栽培营养液循环控制系统，包括循环系统、控制系统和在线检测系统。
如图1所示，所述循环系统包括栽培部1，营养液池2，水泵3，三通阀4，农作物种植在栽培部1中，营养液池2里面包括了种植植物需要的水、无机盐、肥料等营养成分，栽培部1与营养液池2之间连接回流管道61，回流管道上设有阀门，阀门在图1中画出，没有作标记，营养液池2与三通阀4之间管道连接，营养液池2与三通阀4的管道上设有水泵5，三通阀4与栽培部1之间连接供液管道62，三通阀4的三个端口分别用于连接营养液池2、检测池8和栽培部1。所述营养液池2还设有排液口5，营养液池2的液体的循环使用并不是说可以无限使用，在使用多次后，由于营养液中已经产生了大量的细菌，不能再使用了，营养液可以通过排液口5排出。
所述在线检测系统，包括电磁阀7，检测池8，多个检测器12，检测器12包括PH值检测器121，溶氧检测器122，温度传感器123，离子浓度检测计124。电磁阀7与三通阀5之间通过采样管道63连接，电磁阀7与检测池8管道连接，检测池8与营养液池2管道连接；采样管道63直接营养池液中实时采集营养液中的PH值、溶氧量，温度，离子浓度，电磁阀7的打开或关闭、检测器的打开和关闭均由控制系统控制。检测池8在检测后，通过管道将检测池8的液体继续送回营养液池中，避免了浪费，此管道上同样设置有阀门，该阀门的开启或关闭可以手动控制，也可以与控制中心连接。
控制系统包括控制中心9，营养供应部10，阀门组11，控制中心9与检测器12和阀门组11连接。营养供应部10包括母液罐101、酸罐102、碱罐103、清水罐104，阀门组11包括控制母液罐101、酸罐102、碱罐103、清水罐104的阀门。母液罐101、酸罐102、碱罐103、清水罐104的结构均相同，其结构如图2所示，均包含有进液口1011和搅拌棒1012。营养液池2还连接有氧气发生器17，氧气发生器17为营养液池2提供充足的氧气。
循环控制系统还包括搅拌器13，搅拌器13与电机14连接，电机14与控制中心9连接。循环控制系统还包括客户机15，客户机15与控制中心9连接。客户机与控制中心9通过网络连接。循环控制系统还包括加热棒16，加热棒16与控制中心9连接。
对于控制系统中的软件控制，采用Delphi6软件来实现，这个软件具有比较人性化的人机界面，可以充分满足无土栽培的工作人员进行现场控制的需求。具体的，这个软件的具体功能通过检测及控制2个部分来实现：1)营养液的循环控制系统要对营养液的电压进行检测，是通过这个软件的检测功能将电压信号转化成相关的离子浓度信号的。软件通过自身的系统辨识功能，并使用最小二乘法得到关于离子的电极、pH玻璃电极、电导电极等相关的信号。系统将这些信号作为自己进行检测的数据基础，并根据离子所选择的电极将数学模型建立出来，通过温度及电压的数值计算出精确的离子浓度。它主要是通过下图中显示的数据—开始检测—查询记录这几个部分实现，对于营养液的栽培可以提供准确的浓度变化曲线，从而有助于营养液的循环栽培使用。
2)这个软件的功能还体现在其控制部分的作用上，它通过自身系统的离子浓度控制作用，为营养液的循环栽培提供一个有效的可控环境。营养液离子浓度在一般情况下采用的是PID的控制模式，这种控制可以有效的缩短调节时间，但是PID运用的参数一般都是经验值，可能会产生一种过度调节的状况。而当前的这个软件系统采用的是一种动态的矩阵控制方法来控制整个循环过程的，它可以有效地避免一些不确定的信息干扰，从而将超调的问题彻底的解决好。软件的动态矩阵控制图由图3来显示，它可以将各种参数值在同一时间内设置在有效控制的对话框中，从而对被控制的离子浓度实施实时地调节和显示。用户在使用这种矩阵图时也极为简便，只要将被控制离子的相关数值输入到图3中，即可通过手动操作实现矩阵的动态控制。
上文具体实施方式和附图仅为本发明之常用实施例。显然，在不脱离权利要求书所界定的本发明精神和发明范围的前提下可以有各种增补、修改和替换。本领域技术人员应该理解，本发明在实际应用中可根据具体的环境和工作要求在不背离发明准则的前提下在形式、结构、布局、比例、材料、元素、组件及其它方面有所变化。因此，在此披露之实施例仅用于说明而非限制，本发明之范围由后附权利要求及其合法等同物界定，而不限于此前之描述。

Claims (8)

1.一种农业无土栽培营养液循环控制系统，其特征在于，包括循环系统、控制系统和在线检测系统；
所述循环系统包括栽培部(1)，营养液池(2)，水泵(3)，三通阀(4)，栽培部(1)与营养液池(2)之间连接回流管道(61)，营养液池(2)与三通阀(4)之间管道连接，营养液池(2)与三通阀(4)的管道上设有水泵(3)，三通阀(4)与栽培部(1)之间连接供液管道(62)；
所述在线检测系统，包括电磁阀(7)，检测池(8)，多个检测器，电磁阀(7)与三通阀(4)之间通过采样管道(63)连接，电磁阀(7)与检测池(8)管道连接，检测池(8)与营养液池(2)管道连接；
控制系统包括控制中心(9)，营养供应部(10)，阀门组(11)，控制中心(9)与检测器(12)和阀门组(11)连接。
2.根据权利要求1所述的一种农业无土栽培营养液循环控制系统，其特征在于，所述检测器(12)包括PH值检测器(121)，溶氧检测器(122)，温度传感器(123)，离子浓度检测计(124)。
3.根据权利要求1所述的一种农业无土栽培营养液循环控制系统，其特征在于，所述营养供应部(10)包括母液罐(101)、酸罐(102)、碱罐(103)、清水罐(104)，阀门组(11)包括控制母液罐(101)、酸罐(102)、碱罐(103)、清水罐(104)的阀门。
4.根据权利要求1所述的一种农业无土栽培营养液循环控制系统，其特征在于，所述循环控制系统还包括搅拌器(13)，搅拌器(13)与电机(14)连接，电机(14)与控制中心(9)连接。
5.根据权利要求1所述的一种农业无土栽培营养液循环控制系统，其特征在于，所述循环控制系统还包括客户机(15)，客户机(15)与控制中心(9)连接。客户机与控制中心通过网络连接。
6.根据权利要求1所述的一种农业无土栽培营养液循环控制系统，其特征在于，所述循环控制系统还包括加热棒(16)，加热棒(16)与控制中心(9)连接。
7.根据权利要求1所述的一种农业无土栽培营养液循环控制系统，其特征在于，所述营养液池(2)还设有排液口(5)。
8.根据权利要求1所述的一种农业无土栽培营养液循环控制系统，其特征在于，所述循环控制系统还包括氧气发生器(17)，用于为营养液池(2)提供充足的氧气。
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