CN107820939A - 一种海水种植制盐大棚控制系统和方法 - Google Patents

一种海水种植制盐大棚控制系统和方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种海水种植制盐大棚控制系统和方法，包括基座，基座设置在地表面以下，基座内壁上设置与防水层，防水层上设置有种植土层；基座两端通过弧形的龙骨架相连，龙骨架上设置有大棚壁；大棚内与地面的夹角处设置有海水蒸发槽，海水蒸发槽旁大棚内设置有海水蒸发器；大棚内设置有氯化钠结晶池，氯化钠结晶池的进水口与海水蒸发槽相连，氯化钠结晶池的出水端连接有卤盐结晶池。能充分利用海边沙漠的土地资源和阳光，实现粮食作物的生产；实现海水的利用，在生产过程中还能利用大棚产生更多的淡水资源；快速调节大棚内温度，实现高效率生产；并能实现食盐的制取，提高经济效益。

Description

一种海水种植制盐大棚控制系统和方法
技术领域
本发明涉及一种大棚，特别是涉及一种海水种植制盐大棚控制系统和方法。
背景技术
蔬菜大棚是一种具有出色的保温性能的框架覆膜结构，它出现使得人们可以吃到反季节蔬菜。一般蔬菜大棚使用竹结构或者钢结构的骨架，上面覆上一层或多层保温塑料膜，这样就形成了一个温室空间。外膜很好地阻止内部蔬菜生长所产生的二氧化碳的流失，使棚内具有良好的保温效果。
水资源是被人类在生产和生活活动中广泛利用的资源，不仅广泛应用于农业、工业和生活，还用于发电、水运、水产、旅游和环境改造等。在各种不同的用途中，有的是消耗用水，有的则是非消耗性或消耗很小的用水，而且对水质的要求各不相同。这是使水资源一水多用、充分发展其综合效益的有利条件。全世界的淡水极度缺乏，特别是特殊气候形成的盐碱地、海边沙漠气候，空有大量水源不能得到充分利用。
发明内容
本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种海水种植制盐大棚控制系统和方法，能使用海水作为农业生产的水来源，提高海水的利用价值；并能充分利用盐碱、沙漠地带的土地阳光资源，为人们提供更多的食物来源，并能最大化的利用光能的热效应蒸发海水，并将海水中的盐分提取出来，实现海盐副产品的生产。
本发明采用的技术方案如下：
一种海水种植制盐大棚控制系统，包括基座，基座设置在地表面以下，基座内壁上设置与防水层，防水层上设置有种植土层；基座两端通过弧形的龙骨架相连，龙骨架上设置有大棚壁；大棚内与地面的夹角处设置有海水蒸发槽，海水蒸发槽旁大棚内设置有海水蒸发器；大棚内设置有氯化钠结晶池，氯化钠结晶池的进水口与海水蒸发槽相连，氯化钠结晶池的出水端连接有卤盐结晶池；大棚内设置有第一温度传感器，海水蒸发槽中设置有第二温度传感器，控制系统包括中央处理单元、信号调理电路、A/D转换电路，第一温度传感器和第二温度传感器的输出端与信号调理电路的输入端相连，信号调理电路的输出端与A/D转换电路的信号输入端相连，A/D转换电路的输出端与中央处理单元信号相连。
进一步地，本发明公开了一种海水种植制盐大棚控制系统的优选结构，所述氯化钠结晶池包括多个结晶盘，结晶盘重叠设置，结晶盘上设有盐水出口，盐水出口通过盐水管与海水蒸发槽相连；结晶盘的底部侧面设有卤水出口，卤水出口通过管道与卤盐结晶池相连；结晶盘中设置有镁离子浓度传感器，镁离子浓度传感器的输出端与信号调理电路的输入端相连。
进一步地，所述海水蒸发装置包括蒸发器支架，蒸发器支架上水平设置有若干水平架，水平架的末端均设置有转动轴，转动轴上活动连接有连接环，连接环可绕着转动轴转动；连接环的一侧设置有蒸发片，蒸发片呈圆弧形，蒸发片在水平线上首尾重叠从上至下依次排列；所述底部蒸发片的末端在海水蒸发槽上，蒸发器支架的顶端设置有连接器，连接器末端设置有用于喷射海水的喷水器，喷水器喷出的好水刚好低落在顶部蒸发片的根部，蒸发片末端的水平线比根部低。
进一步地，所述连接环的一侧设置有转向杆，水平连接杆上设置有驱动器，驱动器包括传动电机，传动电机设置在水平架上，传动电机的转轴上设置有传动螺套，传动螺套内开有螺纹，驱动器包括传动螺杆，传动螺杆的一端通过铰链与转向杆相连，传动螺杆上再有螺纹，传动螺杆通过螺纹与传动螺套配合相连；所述控制系统包括第一电机驱动电路，第一电机驱动电路的输入端与中央处理单元信号相连，第一电机驱动电路的输出端与传动电机信号相连。
进一步地，所述基座上值有多个支撑架，支撑架与龙骨架的中部相连，支撑架之间设置有水平连接杆；大棚附近设置有海水存储池，还包括循环水泵，循环水泵的输入端与海水存储池相连，循环水泵的输出端与喷水器的输入端相连；循环水泵的转轴上设置有循环电机；所述控制系统包括第二电机驱动电路，第二电机驱动电路的输入端与中央处理单元信号相连，第二电机驱动电路的输出端与循环电机信号相连。
进一步地，所述大棚壁上设置多个用于引导水流的导流板，导流板均匀设置在大棚壁上；海水蒸发槽中设置有离子浓度传感器，离子浓度传感器的输出端与信号调理电路的输入端相连；氯化钠结晶池与海水蒸发槽相连的管道上设置有第一电磁阀，海水蒸发槽与卤盐结晶池相连的管道上设置有第二电磁阀；所述控制系统包括电磁阀驱动电路，电磁阀驱动电路的输入端与中央处理单元信号相连，电磁阀驱动电路的输出端分别与第一电磁阀和第二第电磁阀电连接。
一种海水种植制盐大棚控制系统的控制方法，包括以下步骤：
1. 第一温度传感器和第二温度传感器分别将所处环境的温度信号转换成电信号001和电信号002,并将其传递给信号调理电路，信号调理电路将电信号001和电信号002放大去噪后传递给A/D转换电路，A/D转换电路将电信号001和电信号002转换成数字信号并传递给中央处理单元；
2. 中央处理单元中预设有温度值T1，当电信号001所示温度大于T1时，中央处理单元向第二电机驱动电路发出电信号003，第二电机驱动电路接收到后控制循环电机转动，进而控制循环泵泵水，喷水器向蒸发片上喷出海水；
3.海水落入海水蒸发槽中，中央处理单元计算出电信号001所示温度与T1的差值C，中央处理单元根据C的值向第一电机驱动电路发出数字信号004；
4. 第一电机驱动电路接收到后，控制传动电机转动，进而控制蒸发片与水平线之间的角度，海水的流速和在蒸发片上的流动时间发生变化，保证最大化的利用大棚内的热量，提高蒸发效率；
5.海水在海水蒸发槽中继续蒸发，离子浓度传感器将测得的离子浓度信息转换成电信号005，电信号005经过信号调理电路放大去噪后传递给A/D转换电路，A/D转换电路将其转换成数字信号并传递给中央处理单元；
6.中央处理单元根据电信号002和电信号005即可计算出海水蒸发槽中海水浓度与最大浓度的差值，中央处理单元中预设有浓度系数K，当海水蒸发槽中海水浓度大于或等于 K时，中央处理单元向电磁阀驱动电路发出信号006；
7. 电磁阀驱动电路接收到后控制第一电磁阀打开，向氯化钠结晶池中注入海水；
8.海水在氯化钠结晶池中继续蒸发，达到饱和浓度后氯化钠结晶析出在池底，镁离子浓度传感器将镁离子信息转换成电信号007，并通过信号调理电路放大去噪后传递给A/D转换电路，A/D转换电路将其转换成数字信号并传递给中央处理单元；
9. 中央处理单元中预设有浓度系数D，当海水蒸发槽中镁离子浓度大于或等于 D时，中央处理单元向电磁阀驱动电路发出信号008，电磁阀驱动电路接收到后控制第二电磁阀打开，剩余的卤水进入卤盐结晶池中。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1.通过设置本发明，能充分利用海边沙漠的土地资源和阳光，实现粮食作物的生产；
2.通过设置本发明，能实现海水的利用，在生产过程中还能利用大棚产生更多的淡水资源；
3.通过设置环境调节装置，能快速调节大棚内的温度，实现高效率生产；
4. 通过设置氯化钠结晶池，能实现食盐的制取，提高大棚的经济效益。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
图2是海水蒸发器结构示意图；
图3是驱动器结构示意图；
图4是本发明俯视图；
图5是氯化钠结晶池示意图；
图中标记：1是基座，2是防水层，3是种植土层，4是海水蒸发槽，5是地面，6是龙骨架，7是导流板，8是大棚壁，9是支撑架，10是水平连接杆；11是蒸发器支架，12是蒸发片，13是水平架，14是喷水器，15是连接器，16是连接环，17是转动轴，18是转向杆，19是铰链，20是传动螺杆，21是传动螺套，22是传动电机；23是海水蒸发器，24是氯化钠结晶池，25是卤盐结晶池；241是盐水管，242是盐水出口，243是结晶盘，244是卤水出口，245是卤水管。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1-图5所示，一种海水种植制盐大棚控制系统，包括基座1，基座1设置在地表面以下，基座1内壁上设置与防水层2，防水层2上设置有种植土层3；基座1两端通过弧形的龙骨架6相连，龙骨架6上设置有大棚壁8；大棚内与地面的夹角处设置有海水蒸发槽4，海水蒸发槽4旁大棚内设置有海水蒸发器23；大棚内设置有氯化钠结晶池24，氯化钠结晶池24的进水口与海水蒸发槽4相连，氯化钠结晶池24的出水端连接有卤盐结晶池25；大棚内设置有第一温度传感器，海水蒸发槽4中设置有第二温度传感器，控制系统包括中央处理单元、信号调理电路、A/D转换电路，第一温度传感器和第二温度传感器的输出端与信号调理电路的输入端相连，信号调理电路的输出端与A/D转换电路的信号输入端相连，A/D转换电路的输出端与中央处理单元信号相连。
进一步地，本发明公开了一种海水种植制盐大棚控制系统的优选结构，所述氯化钠结晶池24包括多个结晶盘243，结晶盘243重叠设置，结晶盘243上设有盐水出口242，盐水出口242通过盐水管241与海水蒸发槽4相连；结晶盘243的底部侧面设有卤水出口244，卤水出口244通过管道与卤盐结晶池25相连；结晶盘243中设置有镁离子浓度传感器，镁离子浓度传感器的输出端与信号调理电路的输入端相连。
进一步地，所述海水蒸发装置包括蒸发器支架11，蒸发器支架11上水平设置有若干水平架13，水平架13的末端均设置有转动轴17，转动轴17上活动连接有连接环16，连接环16可绕着转动轴17转动；连接环16的一侧设置有蒸发片12，蒸发片12呈圆弧形，蒸发片12在水平线上首尾重叠从上至下依次排列；所述底部蒸发片12的末端在海水蒸发槽4上，蒸发器支架11的顶端设置有连接器15，连接器15末端设置有用于喷射海水的喷水器14，喷水器14喷出的好水刚好低落在顶部蒸发片12的根部，蒸发片12末端的水平线比根部低。
进一步地，所述连接环16的一侧设置有转向杆18，水平连接杆10上设置有驱动器，驱动器包括传动电机22，传动电机22设置在水平架13上，传动电机22的转轴上设置有传动螺套21，传动螺套21内开有螺纹，驱动器包括传动螺杆20，传动螺杆20的一端通过铰链19与转向杆18相连，传动螺杆20上再有螺纹，传动螺杆20通过螺纹与传动螺套21配合相连；所述控制系统包括第一电机驱动电路，第一电机驱动电路的输入端与中央处理单元信号相连，第一电机驱动电路的输出端与传动电机22信号相连。
进一步地，所述基座1上值有多个支撑架9，支撑架9与龙骨架6的中部相连，支撑架9之间设置有水平连接杆10；大棚附近设置有海水存储池，还包括循环水泵，循环水泵的输入端与海水存储池相连，循环水泵的输出端与喷水器14的输入端相连；循环水泵的转轴上设置有循环电机；所述控制系统包括第二电机驱动电路，第二电机驱动电路的输入端与中央处理单元信号相连，第二电机驱动电路的输出端与循环电机信号相连。
进一步地，所述大棚壁8上设置多个用于引导水流的导流板7，导流板7均匀设置在大棚壁8上；海水蒸发槽4中设置有离子浓度传感器，离子浓度传感器的输出端与信号调理电路的输入端相连；氯化钠结晶池24与海水蒸发槽4相连的管道上设置有第一电磁阀，海水蒸发槽4与卤盐结晶池25相连的管道上设置有第二电磁阀；所述控制系统包括电磁阀驱动电路，电磁阀驱动电路的输入端与中央处理单元信号相连，电磁阀驱动电路的输出端分别与第一电磁阀和第二第电磁阀电连接。
具体使用时，将大棚设置在海边或荒漠盐碱水源附近，在大棚内铺设好可用于种植的泥土，大棚内引入海水，大棚可将海水转化成淡水并供植物生长所需淡水。
具体运行过程，循环水泵将海水泵入喷水器14，喷水器14将水喷洒在蒸发片12上，海水在蒸发片12上自上而下流动，海水在流动的过程中逐渐蒸发，并滴入到海水蒸发槽4中，海水在海水蒸发槽4中继续蒸发，当离子浓度达到临界值后，将海水泵入氯化钠结晶池24中，氯化钠结晶析出，形成食盐，剩余的卤水流入卤盐结晶池25中，水分蒸干，形成卤盐。
这样，能充分利用海边沙漠的土地资源和阳光，实现粮食作物的生产；实现海水的利用，在生产过程中还能利用大棚产生更多的淡水资源；快速调节大棚内温度，实现高效率生产；并能实现食盐的制取，提高经济效益。
实施例1：
一种海水种植制盐大棚控制系统的控制方法，包括以下步骤：
1. 第一温度传感器和第二温度传感器分别将所处环境的温度信号转换成电信号001和电信号002,并将其传递给信号调理电路，信号调理电路将电信号001和电信号002放大去噪后传递给A/D转换电路，A/D转换电路将电信号001和电信号002转换成数字信号并传递给中央处理单元；
2. 中央处理单元中预设有温度值T1，当电信号001所示温度大于T1时，中央处理单元向第二电机驱动电路发出电信号003，第二电机驱动电路接收到后控制循环电机转动，进而控制循环泵泵水，喷水器14向蒸发片12上喷出海水；
3.海水落入海水蒸发槽4中，中央处理单元计算出电信号001所示温度与T1的差值C，中央处理单元根据C的值向第一电机驱动电路发出数字信号004；
4. 第一电机驱动电路接收到后，控制传动电机22转动，进而控制蒸发片12与水平线之间的角度，海水的流速和在蒸发片12上的流动时间发生变化，保证最大化的利用大棚内的热量，提高蒸发效率；
5.海水在海水蒸发槽4中继续蒸发，离子浓度传感器将测得的离子浓度信息转换成电信号005，电信号005经过信号调理电路放大去噪后传递给A/D转换电路，A/D转换电路将其转换成数字信号并传递给中央处理单元；
6.中央处理单元根据电信号002和电信号005即可计算出海水蒸发槽4中海水浓度与最大浓度的差值，中央处理单元中预设有浓度系数K，当海水蒸发槽4中海水浓度大于或等于K时，中央处理单元向电磁阀驱动电路发出信号006；
7. 电磁阀驱动电路接收到后控制第一电磁阀打开，向氯化钠结晶池24中注入海水；
8.海水在氯化钠结晶池24中继续蒸发，达到饱和浓度后氯化钠结晶析出在池底，镁离子浓度传感器将镁离子信息转换成电信号007，并通过信号调理电路放大去噪后传递给A/D转换电路，A/D转换电路将其转换成数字信号并传递给中央处理单元；
9. 中央处理单元中预设有浓度系数D，当海水蒸发槽4中镁离子浓度大于或等于 D时，中央处理单元向电磁阀驱动电路发出信号008，电磁阀驱动电路接收到后控制第二电磁阀打开，剩余的卤水进入卤盐结晶池25中。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种海水种植制盐大棚控制系统，其特征在于：包括基座（1），基座（1）设置在地表面以下，基座（1）内壁上设置与防水层（2），防水层（2）上设置有种植土层（3）；基座（1）两端通过弧形的龙骨架（6）相连，龙骨架（6）上设置有大棚壁（8）；大棚内与地面的夹角处设置有海水蒸发槽（4），海水蒸发槽（4）旁大棚内设置有海水蒸发器（23）；大棚内设置有氯化钠结晶池（24），氯化钠结晶池（24）的进水口与海水蒸发槽（4）相连，氯化钠结晶池（24）的出水端连接有卤盐结晶池（25）；大棚内设置有第一温度传感器，海水蒸发槽（4）中设置有第二温度传感器，控制系统包括中央处理单元、信号调理电路、A/D转换电路，第一温度传感器和第二温度传感器的输出端与信号调理电路的输入端相连，信号调理电路的输出端与A/D转换电路的信号输入端相连，A/D转换电路的输出端与中央处理单元信号相连；
控制系统的控制方法，包括以下步骤：
1.第一温度传感器和第二温度传感器分别将所处环境的温度信号转换成电信号001和电信号002,并将其传递给信号调理电路，信号调理电路将电信号001和电信号002放大去噪后传递给A/D转换电路，A/D转换电路将电信号001和电信号002转换成数字信号并传递给中央处理单元；
2.中央处理单元中预设有温度值T1，当电信号001所示温度大于T1时，中央处理单元向第二电机驱动电路发出电信号003，第二电机驱动电路接收到后控制循环电机转动，进而控制循环泵泵水，喷水器（14）向蒸发片（12）上喷出海水；
3.海水落入海水蒸发槽（4）中，中央处理单元计算出电信号001所示温度与T1的差值C，中央处理单元根据C的值向第一电机驱动电路发出数字信号004；
4.第一电机驱动电路接收到后，控制传动电机（22）转动，进而控制蒸发片（12）与水平线之间的角度，海水的流速和在蒸发片（12）上的流动时间发生变化，保证最大化的利用大棚内的热量，提高蒸发效率；
5.海水在海水蒸发槽（4）中继续蒸发，离子浓度传感器将测得的离子浓度信息转换成电信号005，电信号005经过信号调理电路放大去噪后传递给A/D转换电路，A/D转换电路将其转换成数字信号并传递给中央处理单元；
6.中央处理单元根据电信号002和电信号005即可计算出海水蒸发槽（4）中海水浓度与最大浓度的差值，中央处理单元中预设有浓度系数K，当海水蒸发槽（4）中海水浓度大于或等于 K时，中央处理单元向电磁阀驱动电路发出信号006；
7.电磁阀驱动电路接收到后控制第一电磁阀打开，向氯化钠结晶池（24）中注入海水；
8.海水在氯化钠结晶池（24）中继续蒸发，达到饱和浓度后氯化钠结晶析出在池底，镁离子浓度传感器将镁离子信息转换成电信号007，并通过信号调理电路放大去噪后传递给A/D转换电路，A/D转换电路将其转换成数字信号并传递给中央处理单元；
9.中央处理单元中预设有浓度系数D，当海水蒸发槽（4）中镁离子浓度大于或等于 D时，中央处理单元向电磁阀驱动电路发出信号008，电磁阀驱动电路接收到后控制第二电磁阀打开，剩余的卤水进入卤盐结晶池（25）中。
2.如权利要求1所述的一种海水种植制盐大棚控制系统，其特征在于：所述氯化钠结晶池（24）包括多个结晶盘（243），结晶盘（243）重叠设置，结晶盘（243）上设有盐水出口（242），盐水出口（242）通过盐水管（241）与海水蒸发槽（4）相连；结晶盘（243）的底部侧面设有卤水出口（244），卤水出口（244）通过管道与卤盐结晶池（25）相连；结晶盘（243）中设置有镁离子浓度传感器，镁离子浓度传感器的输出端与信号调理电路的输入端相连。
3.如权利要求2所述的一种海水种植制盐大棚控制系统，其特征在于：所述海水蒸发装置包括蒸发器支架（11），蒸发器支架（11）上水平设置有若干水平架（13），水平架（13）的末端均设置有转动轴（17），转动轴（17）上活动连接有连接环（16），连接环（16）可绕着转动轴（17）转动；连接环（16）的一侧设置有蒸发片（12），蒸发片（12）呈圆弧形，蒸发片（12）在水平线上首尾重叠从上至下依次排列；所述底部蒸发片（12）的末端在海水蒸发槽（4）上，蒸发器支架（11）的顶端设置有连接器（15），连接器（15）末端设置有用于喷射海水的喷水器（14），喷水器（14）喷出的好水刚好低落在顶部蒸发片（12）的根部，蒸发片（12）末端的水平线比根部低。
4.如权利要求3所述的一种海水种植制盐大棚控制系统，其特征在于：所述连接环（16）的一侧设置有转向杆（18），水平连接杆（10）上设置有驱动器，驱动器包括传动电机（22），传动电机（22）设置在水平架（13）上，传动电机（22）的转轴上设置有传动螺套（21），传动螺套（21）内开有螺纹，驱动器包括传动螺杆（20），传动螺杆（20）的一端通过铰链（19）与转向杆（18）相连，传动螺杆（20）上再有螺纹，传动螺杆（20）通过螺纹与传动螺套（21）配合相连；所述控制系统包括第一电机驱动电路，第一电机驱动电路的输入端与中央处理单元信号相连，第一电机驱动电路的输出端与传动电机（22）信号相连。
5.如权利要求4所述的一种海水种植制盐大棚控制系统，其特征在于：所述基座（1）上值有多个支撑架（9），支撑架（9）与龙骨架（6）的中部相连，支撑架（9）之间设置有水平连接杆（10）；大棚附近设置有海水存储池，还包括循环水泵，循环水泵的输入端与海水存储池相连，循环水泵的输出端与喷水器（14）的输入端相连；循环水泵的转轴上设置有循环电机；所述控制系统包括第二电机驱动电路，第二电机驱动电路的输入端与中央处理单元信号相连，第二电机驱动电路的输出端与循环电机信号相连。
6.如权利要求5所述的一种海水种植制盐大棚控制系统，其特征在于：所述大棚壁（8）上设置多个用于引导水流的导流板（7），导流板（7）均匀设置在大棚壁（8）上；海水蒸发槽（4）中设置有离子浓度传感器，离子浓度传感器的输出端与信号调理电路的输入端相连；氯化钠结晶池（24）与海水蒸发槽（4）相连的管道上设置有第一电磁阀，海水蒸发槽（4）与卤盐结晶池（25）相连的管道上设置有第二电磁阀；所述控制系统包括电磁阀驱动电路，电磁阀驱动电路的输入端与中央处理单元信号相连，电磁阀驱动电路的输出端分别与第一电磁阀和第二第电磁阀电连接。
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