CN107290496A - 一种水培大棚智能水质监控系统 - Google Patents

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Abstract

本发明具体公开了一种水培大棚智能水质监控系统，包括中央处理器、溶解氧检测模块、理化参数检测模块、微生物检测模块、警报系统和控制面板；所述溶解氧检测模块、理化参数检测模块、微生物检测模块、警报系统和控制面板均与中央处理器电连接，所述中央处理器还包括存储模块和通信模块。本发明还通过无线通讯模块与客户端进行无线连接，即该系统的工作状态以及检测结果实时上传到客户端，管理人员通过客户端即可监控水培工厂的水质情况，实现检测自动化，办公自动化，减少生产人员的劳动强度，提高工作效率。

Description

一种水培大棚智能水质监控系统
技术领域
本发明涉及水培大棚技术领域，具体地，涉及一种水培大棚智能水质监控系统。
背景技术
水培是采用现代生物工程技术，运用物理、化学、生物工程手段，对普通的植物、花卉进行驯化。水培在蔬菜种植行业，由于具有节约空间土地资源，还可以进行立体种植，方便进行工厂生产和管理等优点，水培是一种比较受欢迎的设施农业生产方式。但是工厂化生产蔬菜，通常会发生根部疾病，因为水培设备长期用于种植蔬菜，可能是每完成一批种植就进行一次清理和清洁。培养液中途只会添加新的养分，培养一批蔬菜结束后才会进行更换培养液。由于培养液中会残留一些植物的根须，还有一些掉落的叶子，随着数量的增多和时间的发酵，可能就会滋生各种细菌，进而影响植物，严重的可能会引发蔬菜的根部疾病。
因此，急需开发一种监控水培设施中水质情况的系统，保证设施中的水质维持在合格水平，避免其中的蔬菜发生根部疾病，进而影响种植产量。
发明内容
针对现有技术的上述不足，本发明提供一种水培大棚智能水质监控系统，以解决上述的技术问题。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种水培大棚智能水质监控系统，包括中央处理器、溶解氧检测模块、理化参数检测模块、微生物检测模块、警报系统和控制面板；所述溶解氧检测模块、理化参数检测模块、微生物检测模块、警报系统和控制面板均与中央处理器电连接，所述中央处理器还包括存储模块和通信模块。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的青枯雷尔氏菌胶体金试纸的结构示意图。
其中：样品层1、胶体金标记层3、检测反应层5、吸水层7、背衬板9。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
一种水培大棚智能水质监控系统，如图1所示，包括中央处理器、溶解氧检测模块、理化参数检测模块、微生物检测模块、警报系统和控制面板；所述溶解氧检测模块、理化参数检测模块、微生物检测模块、警报系统和控制面板均与中央处理器电连接，所述中央处理器还包括存储模块和通信模块。
本发明的水培大棚智能水质监控系统整合了多种待检测参数在一个系统中进行检测、整合、最后做出一个报告。并且检测过程根据每个参数之前预设的范围，如果检测过程某个参数超出了预设范围，警报系统就会启动工作，发出相应的警报，提醒水培工厂的工人做出相应的调整或者措施，以保证设施内的水质符合生产要求，避免因为水质的恶化而引起其中蔬菜或者植物的根部疾病，进而影响生产产量。
优选地，所述通信模块为无线通信模块；所述无线通信模块包括WIFI通讯模块或者蓝牙通讯模块；所述报警系统包括语音播报单元和LED闪烁灯。
优选地，所述系统通过通信模块与客户端无线连接，所述客户端包括智能手机或者平板电脑。
优选地，所述溶解氧检测模块、理化参数检测模块、微生物检测模块均配备相应的信息采集模块，采集该模块的检测结果上传到中央处理器进行处理整合；所述中央处理器为单片机。
优选地，所述理化参数检测模块包括pH检测传感器、温度传感器和浊度传感器；所述微生物检测模块为细菌含量检测传感器或者生物芯片。
本发明还通过无线通讯模块与客户端进行无线连接，即该系统的工作状态以及检测结果实时上传到客户端，管理人员通过客户端即可监控水培工厂的水质情况，实现检测自动化，办公自动化，减少生产人员的劳动强度，提高工作效率。
优选地，所述微生物检测模块为一种青枯病的病原菌青枯雷尔氏菌胶体金试纸制成。
作为优选的实施例，以下将详细介绍本发明的青枯雷尔氏菌胶体金试纸的结构及工作原理和结果判断标准。
一种青枯雷尔氏菌胶体金试纸，如图2所示，所述试纸由样品层1、胶体金标记层3、检测反应层5、吸水层7和背衬板9组成，所述胶体金标记层上包被有抗青枯雷尔氏菌的抗体，所述检测反应层上设置有检测线M和质控线N，所述检测线上包被有青枯雷尔氏菌抗原，所述质控线包被有羊抗兔IgG，所述检测用金标抗体可以与检测用包被抗原结合反应并显色，且检测用金标抗体上只有一个与抗原特异结合的位点；所述样品层、胶体金标记层和检测反应层按照从里至外、从上至下的顺序依次结合在背衬板同一面上，胶体金标记层和检测反应层的端部重叠；所述吸水层结合在检测反应层的另一端。
本发明首次将鱼鳔作为生物膜结构应用于生物技术的检测技术中，鱼鳔具备硝酸纤维素膜和一些常规生物膜的基本结构，符合生物膜的基本要求，且鱼鳔的来源容易，成本低廉，将其应用到生物制品中也是一种优质的生物膜，大大降低了生物制品中膜部分的成本，提高经济效益。
本发明严格控制胶体金标抗体、青枯雷尔氏菌抗原和羊抗兔IgG的比例。具体应用时，可根据不同的检测线或参数线的显色与否以及颜色的深浅，判定样液中是否含有青枯雷尔氏菌，以及含量的多与少，实现半定量检测。
优选地，所述检测线为1～4条，质控线为1～3条。
更优选地，所述检测线为1～3条，质控线为1～2条。
优选地，所述胶体金标记层上包被有抗青枯雷尔氏菌抗体，是以青枯雷尔氏菌外膜蛋白作为抗原免疫动物后制备获得的。
优选地，所述样品层为吸水性良好的材料制成。
优选地，所述背衬板为塑料制成。
优选地，所述胶体金标记层和检测反应层的材料为鱼鳔制备的生物膜。
更优选地，所述禽类蛋壳膜为青鱼、草鱼、鲢鱼和鳙鱼制备的生物膜。
更优选地，所述胶体金标记层为青鱼、草鱼或鲢鱼制备的生物膜，所述检测反应层为草鱼、鲢鱼或鳙鱼制备的生物膜。
本发明的胶体金试纸中的胶体金标记层和检测反应层均使用鱼鳔为原料制备的生物膜，鱼鳔膜具有良好的透气性和透水性,价廉易得,机械强度高且韧性好,可以为酶的固定化提供优良的生物基质。
当两条检测线M1和M2均显红色时，则样品为阴性(即不含青枯雷尔氏菌)；当检测线M1显色，检测线M2不显色时，则样品中含有青枯雷尔氏菌，但其浓度不高；当两条检测线均不显色时，则样品中青枯雷尔氏菌的浓度很高，以此进行半定量检测。
当检测线M颜色深于参考线N3时，则样品为阴性(不含青枯雷尔氏菌或极微量)；当检测线M颜色深于N3浅于参考线N2时，则样品含有青枯雷尔氏菌，浓度比较低；当检测线M颜色深于N2浅于N1时，则样品中含有青枯雷尔氏菌，浓度比较高；当检测线M不显色时，则样品中含有青枯雷尔氏菌，浓度非常高，以此进行半定量检测。
结果判断标准：
质控线的作用是：无论样品溶液中是否含有青枯雷尔氏菌，胶体金标记层包被的金标抗体上移到达质控线时都可以与质控线上的IgG结合，聚集形成肉眼可见的红色颗粒，质控线始终显色，如果质控线不显色，表示本次测试无效。
作为优选地实施例，以下将详细介绍鱼鳔应用于生物膜的方法，包括以下步骤：
S1.将收集到的鱼鳔保湿，具体为定期喷淋37℃去离子水，后续操作过程保持鱼鳔保持湿润的状态；
S2.轻轻地将半球状鱼鳔沿着经线切开、摊平，即将鱼鳔平面化；
S3.将上述步骤的鱼鳔置于烧杯中，加入适量去离子水，将烧杯置于振荡器上，46℃，100～120rpm，振荡1～2h，振荡结束后，将蛋壳膜置于流动缓慢的水中漂洗，清除膜表面杂质；
S4.将上述步骤的鱼鳔置于平面上，使用镊子将鱼鳔分层外膜和内膜；
S5.将外膜置于50mMTris-HCl(pH7.5)，10mM CaCl2溶液中，置于磁力搅拌器上，孵育40～55℃，30min，每100ml上述溶液加入20mg/ml的蛋白酶K 100ul，继续孵育10～20min；
S6.将内膜置于50mMTris-HCl(pH7.0)，10mM CaCl2溶液中，置于磁力搅拌器上，孵育40～55℃，10min，每100ml上述溶液加入20mg/ml的蛋白酶K 10ul，继续孵育5～10min；
S7.步骤S5和S6反应结束后，快速取出，置于流动的自来水中冲洗3～5min，之后使用75％酒精清洗3～5次，每次5min；
S8.上述步骤的膜使用去离子水清洗3～5次，每次3min，结束后4℃，保湿保存备用。
本发明的应用鱼鳔作为膜结构的胶体金试纸，金标抗体上只有一个与抗原特异结合的位点，具有特异性强；灵敏度高，阳性率基本达到100％，检测速度快、通量大、操作简单方便、颜色稳定、检测温度适宜范围宽、试纸保质期长和成本低廉等优点，并能够实现半定量检测。该快速检测试纸条在4～50℃都可使用，5～10min以后便可观察结果，适合于食品药品、环保、检验检疫等部门对样品中的革兰氏菌的进行快速检测。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (6)

1.一种水培大棚智能水质监控系统，其特征在于，包括中央处理器、溶解氧检测模块、理化参数检测模块、微生物检测模块、警报系统和控制面板；所述溶解氧检测模块、理化参数检测模块、微生物检测模块、警报系统和控制面板均与中央处理器电连接，所述中央处理器还包括存储模块和通信模块。
2.根据权利要求1所述的水培大棚智能水质监控系统，其特征在于，所述通信模块为无线通信模块；所述无线通信模块包括WIFI通讯模块或者蓝牙通讯模块；所述报警系统包括语音播报单元和LED闪烁灯。
3.根据权利要求2所述的水培大棚智能水质监控系统，其特征在于，所述系统通过通信模块与客户端无线连接，所述客户端包括智能手机或者平板电脑。
4.根据权利要求3所述的水培大棚智能水质监控系统，其特征在于，所述溶解氧检测模块、理化参数检测模块、微生物检测模块均配备相应的信息采集模块，采集该模块的检测结果上传到中央处理器进行处理整合；所述中央处理器为单片机。
5.根据权利要求4所述的水培大棚智能水质监控系统，其特征在于，所述理化参数检测模块包括pH检测传感器、温度传感器和浊度传感器；所述微生物检测模块为细菌含量检测传感器或者生物芯片。
6.根据权利要求5所述的水培大棚智能水质监控系统，其特征在于，所述微生物检测模块为一种青枯病的病原菌青枯雷尔氏菌胶体金试纸制成；所述试纸由样品层1、胶体金标记层3、检测反应层5、吸水层7和背衬板9组成，所述胶体金标记层上包被有抗青枯雷尔氏菌的抗体，所述检测反应层上设置有检测线M和质控线N，所述检测线上包被有青枯雷尔氏菌抗原，所述质控线包被有羊抗兔IgG，所述检测用金标抗体可以与检测用包被抗原结合反应并显色，且检测用金标抗体上只有一个与抗原特异结合的位点；所述样品层、胶体金标记层和检测反应层按照从里至外、从上至下的顺序依次结合在背衬板同一面上，胶体金标记层和检测反应层的端部重叠；所述吸水层结合在检测反应层的另一端。
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