CN107926680A - 雾化栽培器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种雾化栽培器，包括雾化栽培装置和对雾化栽培装置进行控制的主控装置；主控装置包括气路输出单元、液路输出单元和控制单元；雾化栽培装置包括雾化室、两相流雾化喷嘴、喷嘴进液口、喷嘴进气口、压力表Ⅰ、压力表Ⅱ、雾气输送管道、营养液回流管道、栽培箱及定植孔；栽培箱上设有均匀间距的用来栽培植物的定植孔；栽培箱内安装有灯光传感器、温湿度传感器、pH复合电极、离子选择性电极、及风速传感器；雾化室顶部设有多条雾气输送管道和营养液回流管道。该装置采用两相流雾化喷嘴，其结构简单，不易堵塞，可通过调节输入气压和液压的比值，实时调节雾滴的大小和分布，满足植物在不同生长周期的粒径需求。
Description
技术领域
本发明涉及气雾栽培设备技术领域，尤其涉及一种雾化栽培器。
背景技术
气雾栽培是一种最为节水的栽培模式，虫害的控制可以减少75％以上，可以无需甲溴基的土壤消毒，对环境的污染可以有效控制，气雾栽培的营养液在一个严密的闭锁型循环系统中完成养分与水分的供给，可以实现零排放，做到可持续不污染环境的效果；根部完全悬挂在空中栽培，不需传统土壤为媒介的耕作，没有任何水土流失之担忧；目前在园艺生产与研究上，气雾栽培都是最具有开发潜力与前景的技术，是以前任何一种栽培模式所不能比拟的，可以大幅度地提高生产的质量与数量，大大减少人力、肥料、水及农药的投入，是未来温室栽培的一个主要发展项目与高效农业技术。但是目前的雾化栽培，都是粗放型的，没有实时监测，而且目前的雾化栽培多采用压力雾化和超声雾化的方式，对于压力雾化方式而言，喷嘴容易堵塞且雾滴粒径偏大，而超声雾化的方式，雾化量小且雾滴粒径不可调，不能满足植物不同生长周期的雾滴粒径要求。
发明内容
本发明的目的在于解决上述背景技术中存在的问题，提供一种智能雾化栽培器。
本发明是这样实现的，雾化栽培器，包括雾化栽培装置和对雾化栽培装置进行控制的主控装置；所述主控装置包括气路输出单元、液路输出单元和控制单元；
所述雾化栽培装置包括雾化室、两相流雾化喷嘴、喷嘴进液口、喷嘴进气口、压力表Ⅰ、压力表Ⅱ、雾气输送管道、营养液回流管道、栽培箱及定植孔；所述栽培箱上设有均匀间距的用来栽培植物的定植孔；所述栽培箱内安装有灯光传感器、温湿度传感器、pH复合电极、离子选择性电极、及风速传感器；雾化室顶部设有多条雾气输送管道和营养液回流管道；
所述气路输出单元包括柴油动力式空气压缩机、过滤器、气路调节阀、截止阀Ⅰ、三通、截止阀Ⅱ、自动卷管器及气路快速接头，所述柴油动力式空气压缩机通过金属波纹管依次连接过滤器、气路调节阀、截止阀Ⅰ、三通、截止阀Ⅱ、自动卷管器及气路快速接头；
所述液路输出单元包括营养液箱、气动隔膜泵、液路调节阀、截止阀Ⅲ、电磁阀Ⅰ、电磁阀Ⅱ、电磁阀Ⅲ、HCL溶液瓶、NaOH溶液瓶、K溶液瓶及液路快速接头；所述气动隔膜泵的进水口通过PVC管接入营养液箱，所述三通的出气口通过PVC管依次连接截止阀Ⅲ、液路调节阀及气动隔膜泵的进气口；所述气动隔膜泵的出液口通过PVC管与液路快速接头连接；所述HCL溶液瓶通过PVC软管依次连接电磁阀Ⅰ和营养液箱；所述NaOH溶液瓶通过PVC软管依次连接电磁阀Ⅱ和营养液箱；所述K溶液瓶通过PVC软管依次连接电磁阀Ⅲ和营养液箱。
所述控制单元包括控制箱、灯光传感器、温湿度传感器、pH复合电极、离子选择性电极及风速传感器，所述控制箱分别连接灯光传感器、温湿度传感器、pH复合电极、离子选择性电极、风速传感器、LED灯、电磁阀Ⅰ、电磁阀Ⅱ及电磁阀Ⅲ；
进一步，所述主控装置通过气路快速接头和液路快速接头实现与两相流雾化喷嘴的快速对接，并对植物进行雾培。
进一步，所述温湿度传感器用于采集根域环境温湿度；
所述主控装置通过气路调节阀和液路调节阀来控制两相流雾化喷嘴的喷雾量、雾滴的大小及喷雾时间；
所述风速传感器用于采集栽培槽根域场的风速情况；
所述雾化栽培装置通过pH复合电极及离子选择性电极来采集根域环境的pH值及各主要元素浓度；
所述灯光传感器用于采集植物冠层环境的光强度。
相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：
本发明提供了一种雾化栽培器，通过温湿度传感器、pH复合电极、离子选择性电极、灯光传感器及风速传感器，采集植物根域环境的温湿度、风速及各主要元素浓度，并通过调节气路调压阀和液路调压阀，来控制喷头的喷雾量、雾滴的大小及喷雾时间，使得超细烟雾状雾滴弥漫在植物根域，所需营养液大大减少，同时植物根域完全置于立体环绕的营养液环境中，有利于营养成分的充分吸收，对栽培槽根域场进行风速扰动，从而控制根域环境的温度、湿度及风速，使植物始终处于最佳环境中；主控装置可以通过快速接头与喷嘴快速对接，并对植物进行雾培，可实现快速转换用于多个雾培槽间隙工作，节约设施建设成本，提高雾化栽培作业效率。灯光传感器采集植物冠层环境的光强度，进而打开LED灯，对植物进行实时补光，促进植物的健康成长；该装置采用两相流雾化喷嘴，其结构简单，不易堵塞，可以通过调节输入气压和液压的比值，实时调节雾滴的大小和分布，满足植物在不同生长周期的粒径需求；雾气输送管道及营养液回流管道保证营养液循环利用，使雾气利用率高，节约能源。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例的雾化栽培器组成图
图2是本发明实施例的雾化栽培器流程图；
图3是本发明实施例的雾化栽培装置图；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例的雾化栽培器，如图1所示，包括雾化栽培装置和对雾化栽培装置进行控制的主控装置；主控装置包括气路输出单元、液路输出单元和控制单元；
如图2和图3所示，雾化栽培装置包括雾化室37、两相流雾化喷嘴33、喷嘴进液口15、喷嘴进气口9、压力表Ⅰ16、压力表Ⅱ10、雾气输送管道32、营养液回流管道34、栽培箱31及定植孔35；栽培箱31上设有均匀间距的定植孔35，用来栽培植物36；栽培箱31内安装温湿度传感器26、PH复合电极27、离子选择性电极28、灯光传感器25及风速传感器29，采集植物根域环境的温湿度、风速及各主要元素浓度；雾化室37顶部设有多条雾气输送管道32和营养液回流管道34，当栽培箱31内的营养液高度达到营养液回流管道34上的孔的高度时，便从栽培箱31下端回流到营养液箱11，使营养液循环利用。
其中，气路输出单元包括柴油动力式空气压缩机1、过滤器2、气路调节阀3、截止阀Ⅰ4、三通5、截止阀Ⅱ6、自动卷管器7及气路快速接头8，柴油动力式空气压缩机1通过金属波纹管依次连接过滤器2、气路调节阀3、截止阀Ⅰ4、三通5、截止阀Ⅱ7、自动卷管器7及气路快速接头8；气路输出单元的工作原理：将柴油动力式空气压缩机1产生的压缩气体导入过滤器2中进行干燥，可以通过调节气路调节阀3来改变两相流雾化喷嘴的供气压力，可实现施药雾滴尺寸、喷雾量及出口速度的控制，通过调节截止阀Ⅰ4，可实现对整个气路的关闭，当截止阀Ⅰ4打开的同时，通过调节截止阀Ⅱ6，可截断对两相流雾化喷嘴33的供气，而不影响对气动隔膜泵13的供气，气路快速接头16可以通过PVC管与两相流雾化喷嘴进气口9快速的无缝对接。
液路输出单元包括营养液箱11、气动隔膜泵13、液路调节阀12、截止阀Ⅲ17、电磁阀Ⅰ18、电磁阀Ⅱ19、电磁阀Ⅲ20、HCL溶液瓶21、NaOH溶液瓶22、K溶液瓶23及液路快速接头14；气动隔膜泵13的进水口通过PVC管接入营养液箱11，三通5的出气口通过PVC管依次连接截止阀Ⅲ17、液路调节阀12及气动隔膜泵13的进气口；气动隔膜泵13的出液口通过PVC管与液路快速接头17连接；HCL溶液瓶21通过PVC软管依次连接电磁阀Ⅰ18和营养液箱11；NaOH溶液瓶22通过PVC软管依次连接电磁阀Ⅱ19和营养液箱11；K溶液瓶23通过PVC软管依次连接电磁阀Ⅲ20和营养液箱11。液路输出单元的工作原理：在截止阀Ⅰ4打开的情况下，打开截止阀Ⅲ17，则气动隔膜泵13开始工作，把营养液箱11内的液体输送到两相流雾化喷嘴33的进液管道，通过调节液路调节阀12，可以实现对两相流雾化喷嘴33的进液口压力的控制，通过对电磁阀Ⅰ18、电磁阀Ⅱ19、电磁阀Ⅲ20的通断，可以及时给营养液箱内注入HCL溶液瓶21、NaOH溶液瓶22及K溶液瓶23内的溶液，液路快速接头14可以通过PVC管与两相流雾化喷嘴33的进液接头15快速的无缝对接。
控制单元包括控制箱24、灯光传感器25、温湿度传感器26、pH复合电极27、离子选择性电极28及风速传感器29，控制箱24分别连接灯光传感器25、温湿度传感器26、pH复合电极27、离子选择性电极28、风速传感器29、LED灯30、电磁阀Ⅰ18、电磁阀Ⅱ19及电磁阀Ⅲ20；控制单元的工作原理：控制箱24根据温湿度传感器26及风速传感器接头29反馈回来的信息，来调节气路调节阀3和液路调节阀12，来控制两相流雾化喷嘴33的雾滴大小、喷雾量和出口风速，根据PH复合电极27和离子选择性电极28反馈的信号，调节电磁阀Ⅰ18、电磁阀Ⅱ19及电磁阀Ⅲ20的通断，来给营养液补充各种元素，根据灯光传感器25反馈的信号，控制LED灯30的通断。
主控装置通过气路快速接头8和液路快速接头14实现与两相流雾化喷嘴33的快速对接，并对植物进行雾培。
温湿度传感器26用于采集根域环境温湿度；
主控装置通过气路调节阀3和液路调节阀12来控制两相流雾化喷嘴33的喷雾量、雾滴的大小及喷雾时间；
风速传感器29用于采集栽培槽根域场的风速情况；
雾化栽培装置通过pH复合电极27及离子选择性电极28来采集根域环境的pH值及各主要元素浓度；
灯光传感器25用于采集植物冠层环境的光强度。
本发明实施例中，采用的两相流雾化喷嘴，可以通过调节输入气压和液压的比值，实时调节雾滴的大小和分布，雾滴直径：20-60um，出气口风速：250-700m/s，作业效率：5-10min/室。
进一步，使用本发明实施例提供的雾化栽培器可对植物进行科学、合理的雾化栽培。通过温湿度传感器26可以实时的采集根域环境温湿度，通过调节气路调节阀3和液路调节阀12来控制喷头的喷雾量、雾滴的大小及喷雾时间，使得超细烟雾状雾滴弥漫在植物根域，所需营养液大大减少，同时植物根域完全置于立体环绕的营养液环境中，有利于营养成分的充分吸收；风速传感器29采集栽培槽根域场的风速情况，关闭液路截止阀Ⅲ17，调节气路调节阀3，仅对栽培槽根域场进行风速扰动，从而控制根域环境的温度、湿度及风速，使植物始终处于最佳环境中，实现智能控制；pH复合电极27及离子选择性电极采28集根域环境的PH值及各主要元素浓度，进而控制电磁阀Ⅰ18、电磁阀Ⅱ19及电磁阀Ⅲ20的通断，实时地给营养液槽里补充各种所需元素，使之达到生产需求；灯光传感器25采集植物冠层环境的光强度，进而打开LED灯30，对植物进行实时补光，促进植物的健康成长；当栽培箱31内的营养液高度达到营养液回流管道34上的孔的高度时，便从栽培箱31下端回流到营养液箱34，使营养液循环利用；可移动式主机主控装置，可以通过气路快速接头8和液路快速接头14与二相流喷33快速对接，并对植物36进行雾培，可实现快速转换用于多个雾培槽间隙工作，节约设施建设成本，提高雾化栽培作业效率。该装置采用两相流雾化喷嘴33，其结构简单，不易堵塞，可以通过调节输入气压和液压的比值，实时调节雾滴的大小和分布，满足植物在不同生长周期的粒径需求；雾气输送管道32及营养液回流管道34保证营养液循环利用，使雾气利用率高，节约能源。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (3)
1.雾化栽培器，其特征在于，包括雾化栽培装置和对雾化栽培装置进行控制的主控装置；所述主控装置包括气路输出单元、液路输出单元和控制单元；
所述雾化栽培装置包括雾化室(37)、两相流雾化喷嘴(33)、喷嘴进液口(15)、喷嘴进气口(9)、压力表Ⅰ(16)、压力表Ⅱ(10)、雾气输送管道(32)、营养液回流管道(34)、栽培箱(31)及定植孔(35)；所述栽培箱(31)上设有均匀间距的用来栽培植物(36)的定植孔(35)；所述栽培箱(31)内安装有灯光传感器(25)、温湿度传感器(26)、pH复合电极(27)、离子选择性电极(28)、及风速传感器(29)；雾化室(37)顶部设有多条雾气输送管道(32)和营养液回流管道(34)；
所述气路输出单元包括柴油动力式空气压缩机(1)、过滤器(2)、气路调节阀(3)、截止阀Ⅰ(4)、三通(5)、截止阀Ⅱ(6)、自动卷管器(7)及气路快速接头(8)，所述柴油动力式空气压缩机(1)通过金属波纹管依次连接过滤器(2)、气路调节阀(3)、截止阀Ⅰ(4)、三通(5)、截止阀Ⅱ(7)、自动卷管器(7)及气路快速接头(8)；
所述液路输出单元包括营养液箱(11)、气动隔膜泵(13)、液路调节阀(12)、截止阀Ⅲ(17)、电磁阀Ⅰ(18)、电磁阀Ⅱ(19)、电磁阀Ⅲ(20)、HCL溶液瓶(21)、NaOH溶液瓶(22)、K溶液瓶(23)及液路快速接头(14)；所述气动隔膜泵(13)的进水口通过PVC管接入营养液箱(11)，所述三通(5)的出气口通过PVC管依次连接截止阀Ⅲ(17)、液路调节阀(12)及气动隔膜泵(13)的进气口；所述气动隔膜泵(13)的出液口通过PVC管与液路快速接头(17)连接；所述HCL溶液瓶(21)通过PVC软管依次连接电磁阀Ⅰ(18)和营养液箱(11)；所述NaOH溶液瓶(22)通过PVC软管依次连接电磁阀Ⅱ(19)和营养液箱(11)；所述K溶液瓶(23)通过PVC软管依次连接电磁阀Ⅲ(20)和营养液箱(11)。
所述控制单元包括控制箱(24)、灯光传感器(25)、温湿度传感器(26)、pH复合电极(27)、离子选择性电极(28)及风速传感器(29)，所述控制箱(24)分别连接灯光传感器(25)、温湿度传感器(26)、pH复合电极(27)、离子选择性电极(28)、风速传感器(29)、LED灯(30)、电磁阀Ⅰ(18)、电磁阀Ⅱ(19)及电磁阀Ⅲ(20) 。
2.如权利要求1所述的雾化栽培器，其特征在于，所述主控装置通过气路快速接头(8)和液路快速接头(14)实现与两相流雾化喷嘴(33)的快速对接，并对植物进行雾培。
3.如权利要求2所述的雾化栽培器，其特征在于，所述温湿度传感器(26)用于采集根域环境温湿度；
所述主控装置通过气路调节阀(3)和液路调节阀(12)来控制两相流雾化喷嘴(33)的喷雾量、雾滴的大小及喷雾时间；
所述风速传感器(29)用于采集栽培槽根域场的风速情况；
所述雾化栽培装置通过pH复合电极(27)及离子选择性电极(28)来采集根域环境的pH值及各主要元素浓度；
所述灯光传感器(25)用于采集植物冠层环境的光强度。
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