CN107980575A - 一种营养液的配制方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例涉及无土栽培领域，公开了一种营养液的配制方法和装置。本发明中，营养液的配制方法包括：获取营养液的基准配方以及基准配方对应的基准可溶盐浓度EC值，其中，基准配方包含植物在特定生长阶段所需的N种营养要素的基准含量；根据植物的种植环境以及基准EC值，确定配制后营养液需要达到的目标EC值；根据目标EC值以及基准EC值，调整基准配方中至少一种营养要素的含量，得到调整后的营养液配方，调整后的营养液配方的EC值与目标EC值的差值的绝对值不大于预设的误差阈值；根据调整后的营养液配方配制营养液。该方法可以根据营养液的EC值的改变，对营养液的基准配方进行调整，使其更符合植物的生长需求。

Description

一种营养液的配制方法和装置
技术领域
本发明实施例涉及无土栽培领域，特别涉及一种营养液的配制方法和装置。
背景技术
为适应现代化发展的需要，无土栽培逐渐代替传统的有土栽培。无土栽培是以草炭或森林腐叶土、膨胀蛭石等轻质材料做育苗基质固定植株，让植物根系直接接触营养液，采用机械化精量播种一次成苗的现代化技术。无土栽培以人工制造的作物根系环境取代土壤环境，有效解决了土壤栽培中存在的水分、空气、养分的供应矛盾。目前，无土栽培已广泛应用于培养瓜果、蔬菜等农作物，以减少土壤中的各种草虫病害，避免了水分的大量渗透和流失，保证了农作物的健康生长，提高了肥料的利用率。肥料为植物必需的营养元素，是改善土壤性质、提高土壤肥力水平的物质，是植物生长的物质基础之一。现有技术中，制作肥料时，首先需要设定肥料配方，然后按照固定的原料配方进行称重混合，最后进行混水调和，使其制备的营养液可溶盐浓度满足设定的EC(Electrical Conductivity)值。
然而，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：现有技术中，都未提及根据EC值的调整对营养液配方进行调整。即使有提及根据EC值的变化对营养液配方进行调整，因为涉及的元素众多、影响EC值的因素也比较多，未能找到有效的调整策略。
发明内容
本发明实施方式的目的在于提供一种营养液的配制方法和装置，使得可以根据营养液的EC值的改变，对营养液的基准配方进行调整，使其更符合植物的生长需求。
为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种营养液的配制方法，包括以下步骤：
获取营养液的基准配方以及基准配方对应的基准可溶盐浓度EC值，其中，基准配方包含植物在特定生长阶段所需的N种营养要素的基准含量；
根据植物的种植环境以及基准EC值，确定配制后营养液需要达到的目标EC值；
根据目标EC值以及基准EC值，基于电荷守恒原理调整基准配方中至少一种营养要素的含量，得到调整后的营养液配方，调整后的营养液配方的EC值与目标EC值的差值的绝对值不大于预设的误差阈值；
根据调整后的营养液配方配制营养液。
本发明的实施方式还提供了一种营养液的配制装置，包括：获取模块、确定模块、配制模块；
获取模块用于获取营养液的基准配方以及基准配方对应的基准可溶盐浓度EC值，其中，基准配方包含植物在特定生长阶段所需的N种营养要素的基准含量；
确定模块用于根据植物的种植环境以及基准EC值，确定配制后营养液需要达到的目标EC值；根据目标EC值以及基准EC值，基于电荷守恒原理调整基准配方中至少一种营养要素的含量，得到调整后的营养液配方，调整后的营养液配方的EC值与目标EC值的差值的绝对值不大于预设的误差阈值；
配制模块用于根据调整后的营养液配方配制营养液。
本发明的实施方式还提供了一种营养液的配制设备，包括：至少一个处理器；以及，
与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行如上述实施方式的营养液的配制方法。
本发明的实施方式还提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述实施方式的营养液的配制方法。
本发明实施方式相对于现有技术而言，当植物的种植环境发生变化时，根据目标EC值以及基准EC值，以电荷守恒原理为切入点，确定营养液的总电荷量与营养要素的含量的关系，调整基准配方中至少一种营养要素的含量，使得根据调整后的营养液配方配制的营养液的EC值符合要求。目标EC值是根据植物的种植环境确定的，例如植物的不同生长阶段、所处外界环境的离子浓度等，其更符合植物在特定的种植环境下的生长需求。而调整后的营养液配方的EC值与目标EC值的差值的绝对值不大于预设的误差阈值，所以根据调整后的营养液配方配制的营养液更符合植物生长需求，可以提高植物的产量和成长速度。
另外，根据目标EC值以及基准EC值，基于电荷守恒原理调整基准配方中至少一种营养要素的含量，得到调整后的营养液配方，具体包括：
计算目标EC值与基准EC值的比值，根据比值以及电荷守恒原理调整基准配方中N种营养要素的含量，得到调整后的营养液配方。
根据基准配方中各营养要素的含量、基准EC值、目标EC值和调整后的营养要素的含量四者的第二约束关系对基准配方进行调整，避免了盲目地尝试调整营养要素的含量，节约了调整配方的时间和精力。
另外，根据目标EC值以及基准EC值，基于电荷守恒原理调整基准配方中至少一种营养要素的含量，得到调整后的营养液配方，具体包括：
根据目标EC值，确定调整后的总电荷量；
根据总电荷量以及电荷守恒原理调整基准配方中至少一种营养要素的含量，得到调整后的营养液配方。
根据目标EC值确定调整后的总电荷量，根据调整后的总电荷量调整营养要素的含量，为调整营养液的基准配方对应的EC值提供了调整方向，避免了盲目地尝试调整营养要素的含量，节约了调整配方的时间和精力。
另外，根据目标EC值以及基准EC值，基于电荷守恒原理调整基准配方中至少一种营养要素的含量，得到调整后的营养液配方，具体包括：
在一次营养要素的含量的调整过程中，根据目标EC值和基准EC值，调整基准配方中至少一种阳离子营养要素和/或阴离子营养要素的含量；获得调整后的正电荷总量和/或负电荷总量，依据电荷守恒原理，调整基准配方中至少一种阴离子营养要素和/或阳离子营养要素的含量；通过阴阳离子电荷平衡，确定调整后的营养液配方；
判断调整后的营养液配方的EC值与目标EC值的差值的绝对值是否不大于预设的误差阈值；
若判定为大于误差阈值，重新进行营养要素的含量的调整过程；若判定为不大于误差阈值，结束调整过程。
在调整至少一种带电荷的营养要素的含量后，调整与其相对应的带相反电荷的营养要素的含量，确保配制出来的营养液呈电中性。对调整后的营养液配方的EC值进行监控，使得营养要素的调整导致EC值不在预设范围内时，可以重新调整。
另外，根据目标EC值，确定调整后的总电荷量，具体包括：
根据目标EC值，以及目标EC值与调整后的总电荷量之间的第一约束关系，确定调整后的总电荷量，其中，第一约束关系为：目标EC值＝0.1018*调整后的总电荷量+0.1489；其中，调整后的总电荷量等于调整后的基准配方中的阳离子营养要素的总电荷量，或，总电荷量等于调整后的基准配方中的阴离子营养要素的总电荷量。
确定了目标EC值与调整后的总电荷量之间的第一约束关系，使得可以根据该第一约束关系调节营养要素的含量，避免了由于盲目调整而浪费时间和精力。
另外，获得调整后的正电荷总量，依据电荷守恒原理，调整基准配方中至少一种阴离子营养要素的含量，具体包括：
根据至少一种阳离子营养要素，从记录的多种肥料的信息中选择包含至少一种阳离子营养要素的至少一种肥料；
对于选择的至少一种肥料中的每一种肥料，分别进行以下计算：
根据选择的肥料的信息确定至少一种阴离子营养要素；
根据选择的肥料的信息、至少一种阳离子营养要素调整后的含量以及电荷守恒原理，确定至少一种阴离子营养要素调整后的含量。
根据至少一种阳离子营养要素和肥料的信息，提供至少一种阴离子营养要素的调整方案，保持了营养液电中性。
另外，确定调整后的营养液配方之后，营养液的配制方法还包括：
若确定调整后的营养液配方的EC值大于误差阈值，则发出报警提示。
由于调整后的营养液配方的EC值大于误差阈值时会发出报警提示，可以及时提醒用户重新进行调整，避免了配制出营养液后才发现营养液的EC值不符合要求的情况。
另外，根据调整后的营养液配方配制营养液，具体包括：
在一次肥料添加过程中，获取上一次肥料添加后调整后的营养液配方中N种营养要素的剩余需求量，其中，剩余需求量为：根据N种营养要素的调整后的含量以及已经添加的各种营养要素的含量确定；
根据剩余需求量，确定本次添加的肥料的信息，以及确定肥料包含的T种营养要素本次的添加量，其中，T≤N，T为正整数，T种营养要素本次的添加量根据上一次肥料添加后的剩余需求量确定；
根据上一次肥料添加后N种营养要素的剩余需求量以及T种营养要素本次的添加量，确定本次添加后N种营养要素的剩余需求量；
判断本次添加后N种营养要素的剩余需求量是否均为零，若是，停止肥料添加，若不是，继续下一次肥料添加过程，直至N种营养要素的剩余需求量为零。
配制营养液的过程中，若各营养要素的剩余需求量均为零，停止肥料添加，避免了营养液中的某种或多种营养要素过多或不足的情况。
另外，根据目标EC值以及基准EC值，基于电荷守恒原理调整基准配方中至少一种营养要素的含量，得到调整后的营养液配方之后，营养液的配制方法还包括：
记录调整后的营养液配方。
跟踪记录调整后的营养液配方，为用户之后的调整过程提供参考。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
图1是本发明第一实施方式的营养液的配制方法的流程图；
图2是本发明第二实施方式的营养液的配制方法的流程图；
图3是本发明第三实施方式的营养液的配制方法的流程图；
图4是本发明第四实施方式的营养液的配制方法的流程图；
图5是本发明第五实施方式的营养液的配制装置的结构示意图；
图6是本发明第七实施方式的营养液的配制设备的结构框图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。
本发明的第一实施方式涉及一种营养液的配制方法。具体流程如图1所示。
步骤101：获取营养液的基准配方以及基准配方对应的基准EC值。
具体地说，基准配方包含植物在特定生长阶段所需的N种营养要素的基准含量。基准配方对应的基准EC值可以通过检测根据该基准配方配制的营养液的电导率确定，也可以通过其他方式获得。
需要说明的是，在本实施方式中提及的特定生长阶段可以为某植物的整个生长周期，也可以是某植物生长过程中的某个特定阶段，本实施方式不限制植物的特定生长阶段表征的具体阶段，用户可以根据具体情况决定营养液配方。
步骤102：根据植物的种植环境以及基准EC值，确定配制后营养液需要达到的目标EC值。
需要说明的是，植物的种植环境可以是指植物根系接触的环境，也可以是指种植的季节等植物生存的环境。其中，植物根系接触的环境包括用于配制营养液的液体类型或土壤环境，本实施方式不限制其具体含义。
具体实现中，当确定植物的种植环境为井水或回收的营养液时，井水或回收的营养液中含有一些营养要素，根据井水或回收的营养液本身含有的营养要素确定井水或回收的营养液的EC值。根据井水或回收的营养液的EC值，以及基准配方的基准EC，确定调整后的营养液配方的目标EC值，使得根据该营养液配方配制的营养液投入植物的种植环境中后，植物的种植环境的EC值满足植物在特定生长阶段的需求。
值得一提的是，该营养液的配制装置可以根据回收后的营养液对基准配方进行调整，使之满足植物在特定生长阶段的需求，实现了营养液的循环利用。
步骤103：根据目标EC值以及基准EC值，基于电荷守恒原理调整基准配方中至少一种营养要素的含量，得到调整后的营养液配方。
具体地说，以电荷守恒原理为切入点，确定根据营养液的总电荷量与营养要素的含量的关系，为调整基准配方中至少一种营养要素的含量提供了调整方向。调整后的营养液配方的EC值与目标EC值的差值的绝对值不大于预设的误差阈值。
需要说明的是，当调整后的营养液配方的EC值与目标EC值的差值的绝对值大于预设的误差阈值时，营养液的配制装置会发出报警提示，提醒用户做出合理调整，使其符合EC值要求。
具体实现中，植物为番茄，在其特定生长阶段的目标EC值为2.6mS/cm，误差阈值为0.3mS/cm，若调整后的营养液配方的EC值超过2.3mS/cm-2.9mS/cm范围时，营养液的配置装置会发出报警提示，提醒用户做出合理调整。
需要说明的是，在得到调整后的营养液配方后，可以对调整后的营养液配方进行记录。
值得一提的是，跟踪记录调整后的营养液配方，可以为用户后期根据类似的植物种植环境调整营养液的基准配方提供参考。
步骤104：根据调整后的营养液配方配制营养液。
我们可以根据调整后的营养液配方进行肥料种类的选择和用量的确定，具体地，配制营养液的过程包括：在一次肥料添加过程中，获取上一次肥料添加后调整后的营养液配方中N种营养要素的剩余需求量。其中，剩余需求量为：根据N种营养要素的调整后的含量以及已经添加的各种营养要素的含量确定。根据剩余需求量，确定本次添加的肥料的信息，以及确定肥料包含的T种营养要素本次的添加量，其中，T≤N，T为正整数，T种营养要素本次的添加量根据上一次肥料添加后的剩余需求量确定。根据上一次肥料添加后N种营养要素的剩余需求量以及T种营养要素本次的添加量，确定本次添加后N种营养要素的剩余需求量。判断本次添加后N种营养要素的剩余需求量是否均为零，若是，停止肥料添加，若不是，继续下一次肥料添加过程，直至N种营养要素的剩余需求量为零。
以配制1000升的营养液为例，营养液的基准配方为铵根的基准含量为1.25毫摩尔/升，钾的基准含量为7.24毫摩尔/升，钙的基准含量为3.49毫摩尔/升，镁的基准含量为1.23毫摩尔/升，硝酸根的基准含量为14.23毫摩尔/升，硫酸根的基准含量为1.36毫摩尔/升，磷的基准含量为1.25毫摩尔/升，氢的基准含量为0.25毫摩尔/升。营养液的配制装置在第一次肥料添加过程中，根据基准配方中各营养要素的基准含量提供多种供给方案，并显示给用户选择。当获取到本次添加的肥料为磷酸肥料，且该磷酸肥料的纯度为100％时，根据磷酸肥料中磷酸的相对分子质量、摩尔质量和质量之间的关系，确定添加24g的磷酸(化学式H3PO4)肥料，并确定添加24g的磷酸肥料后，氢本次的添加量为0.25毫摩尔/升，磷本次的添加量为0.25毫摩尔/升。根据基准配方中的基准含量，确定本次添加后磷的剩余需求量为1毫摩尔/升，氢的剩余需求量为0毫摩尔/升。其余营养要素由于没有添加包含该营养要素的肥料，剩余需求量仍为基准配方中的基准含量。营养液的配制装置判断第一次添加后该基准配方中的营养要素的剩余需求量不是均为零，继续第二次的肥料添加过程。第二次的肥料添加过程中，营养液的配制装置根据以上剩余需求量不为零的营养要素，提供多种供给方案。举例说明如下，根据钙的剩余需求量确定第一种供给方案：添加含钙氮肥(化学式5Ca(NO3)2·NH4NO3·10H2O)且在其纯度为100％时，本次的添加量为755g；根据镁的剩余需求量确定第二种供给方案：添加七水硫酸镁(化学式MgSO4·7H2O)且在其纯度为100％时，本次的添加量为304g。营养液的配制装置在确定选择第一种供给方案时，确定添加5Ca(NO3)2·NH4NO3·10H2O后，营养液中钙本次的添加量为3.49毫摩尔/升，硝酸根本次的添加量为7.69毫摩尔/升，铵根本次的添加量为0.7毫摩尔/升。进一步地，确定本次添加后，钙的剩余需求量为0毫摩尔/升，硝酸根的剩余需求量为6.54毫摩尔/升，铵根的剩余需求量为0.55毫摩尔/升，其余营养要素的剩余需求量为第一次肥料添加后的剩余需求量。依照上述方式，营养液的配制装置进行第三次的肥料添加，添加63.4g的纯度为100％的磷酸二氢铵(化学式为NH4H2PO4)，确定铵根本次的添加量为0.55毫摩尔/升，磷本次的添加量为0.55毫摩尔/升。进一步地，确定铵根的剩余需求量为0毫摩尔/升，磷的剩余需求量为0.45毫摩尔/升，其余营养要素的剩余需求量为第二次供给后的剩余需求量。营养液的配制装置进行第四次的肥料添加，添加61.0g的纯度为100％的磷酸二氢钾(化学式为KH2PO4)，确定钾本次的添加量为0.45毫摩尔/升，磷本次的添加量为0.45毫摩尔/升。进一步地，确定钾的剩余需求量为6.79毫摩尔/升，磷的剩余需求量为0毫摩尔/升，其余营养要素的剩余需求量为第三次供给后的剩余需求量。营养液的配制装置进行第五次的肥料添加，添加304.0g的纯度为100％的七水硫酸镁(化学式为MgSO4·7H2O)，确定镁本次的添加量为1.23毫摩尔/升，硫酸根本次的添加量为1.23毫摩尔/升。进一步地，确定镁的剩余需求量为0毫摩尔/升，硫酸根的剩余需求量为0.13毫摩尔/升，其余营养要素的剩余需求量为第四次供给后的剩余需求量。营养液的配制装置进行第六次的肥料添加，添加21.8g的纯度为100％的硫酸钾(化学式为K2SO4)，确定钾本次的添加量为0.25毫摩尔/升，硫酸根本次的添加量为0.13毫摩尔/升。进一步地，确定硫酸根的剩余需求量为0毫摩尔/升，钾的剩余需求量为6.54毫摩尔/升，其余营养要素的剩余需求量为第五次供给后的剩余需求量。营养液的配制装置进行第七次的肥料添加，添加661.2g的纯度为100％的硝酸钾(化学式为KNO3)，确定钾本次的添加量为6.54毫摩尔/升，硝酸根本次的添加量为6.54毫摩尔/升。进一步地，确定钾的剩余需求量为0毫摩尔/升，硝酸根的剩余需求量为0毫摩尔/升，其余营养要素的剩余需求量为第六次供给后的剩余需求量。营养液的配制装置确定所有营养要素的剩余需求量均为零，停止肥料添加过程。这里主要阐述的是主要肥料氮肥、磷肥等肥料的添加(举例形式)，实际中，各肥料都有多种，可以在添加的过程中进行调整和选择，操作灵活，准确方便，对于微量元素的添加也可以参照这样的操作步骤进行。
值得一提的是，配制营养液的过程中，指导肥料的供给，实现了肥料供给的自动调节，方便高效。并且，各营养要素的剩余需求量均为零时，停止肥料添加，避免了营养液中的某种或多种营养要素过多或不足的情况，实现离子含量的精确控制和调配。
需要说明的是，以上仅为举例说明，并不对本发明的技术方案构成限定。
与现有技术相比，本实施方式中提供的一种营养液的配制方法，当植物的种植环境发生变化时，可以根据目标EC值以及基准EC值，调整基准配方中至少一种营养要素的含量。目标EC值是根据植物的种植环境确定的，更符合植物在特定的种植环境下的生长需求。而调整后的营养液配方的EC值与目标EC值的差值的绝对值不大于预设的误差阈值，所以根据调整后的营养液配方配制的营养液更符合植物生长需求，可以进一步地实现植物的精细化种植，提高植物的产量和成长速度。而且，可以实时记录每一步操作，每一步操作都会有实时提示，不会发生调配失误的情况，而且也利于后续追溯查询。还能在离子浓度调节过程中，依据用户的每一步含量调整，依据电荷守恒及电荷与EC值的关联，自动给出相应的多种可选择的下一步的调配策略，供用户选择，加速了整个调配过程，方便实用。
本发明的第二实施方式涉及一种营养液的配制方法。本实施方式是对第一实施方式的进一步细化，具体说明了步骤103：根据目标EC值以及基准EC值，基于电荷守恒原理调整基准配方中至少一种营养要素的含量，得到调整后的营养液配方。
具体的说，如图2所示，在本实施方式中，包含步骤201至步骤205，其中，步骤201、步骤202和步骤205分别与第一实施方式中的步骤101、步骤102和步骤104大致相同，此处不再赘述。下面主要介绍不同之处：
按照步骤101至步骤102相同的流程执行步骤201至步骤202。
步骤203：计算目标EC值与基准EC值的比值。
具体地说，在该实施例中，在根据植物的种植环境和基准EC值确定目标EC值后，进一步确定目标EC值与基准EC值的比值，即目标EC值/基准EC值＝R。基于EC值与离子浓度的关系，可以通过目标EC值与基准EC值的比值同比例调整营养要素的各含量值，即各离子原浓度*R，此为调节方法之一，保证了EC值满足需求。用户可以通过EC值的调整获得各含量的自动调整结果，作为用户参考，当然还可以选择其他的离子调整方式，例如并非等比例全部离子进行浓度或含量调整，而是选择其中一两种进行调整，具体可以参见其它实施例。
步骤204：根据比值以及电荷守恒原理调整基准配方中N种营养要素的含量，得到调整后的营养液配方。
具体地说，根据调整后的营养要素的含量＝比值乘以基准含量的约束关系，确定调整后的营养要素的含量。根据调整后的营养要素的含量，确定调整后的营养液配方。
值得一提的是，根据基准配方中各营养要素的含量、基准EC值、目标EC值和调整后的营养要素的含量四者的第二约束关系对基准配方进行调整，避免了盲目地尝试调整营养要素的含量，节约了调整配方的时间和精力。
按照步骤104相同的流程执行步骤205。
需要说明的是，以上仅为举例说明，并不对本发明的技术方案构成限定。
与现有技术相比，本实施方式中提供的一种营养液的配制方法，当植物的种植环境发生变化时，根据目标EC值以及基准EC值，以电荷守恒原理为切入点，确定营养液的总电荷量与营养要素的含量的关系，调整基准配方中至少一种营养要素的含量，使得根据调整后的营养液配方配制的营养液的EC值符合要求。目标EC值是根据植物的种植环境确定的，更符合植物在特定的种植环境下的生长需求。而调整后的营养液配方的EC值与目标EC值的差值的绝对值不大于预设的误差阈值，所以根据调整后的营养液配方配制的营养液更符合植物生长需求，可以提高植物的产量和成长速度。除此之外，根据基准配方中各营养要素的含量、基准EC值、目标EC值和调整后的营养要素的含量四者的第二约束关系对基准配方进行调整，避免了盲目地尝试调整营养要素的含量，节约了调整配方的时间和精力。
本发明的第三实施方式涉及一种营养液的配制方法。本实施方式是对第一实施方式的进一步细化，具体说明了步骤103：根据目标EC值以及基准EC值，基于电荷守恒原理调整基准配方中至少一种营养要素的含量，得到调整后的营养液配方。
具体的说，如图3所示，在本实施方式中，包含步骤301至步骤305，其中，步骤301、步骤302和步骤305分别与第一实施方式中的步骤101、步骤102和步骤104大致相同，此处不再赘述。下面主要介绍不同之处：
按照步骤101至步骤102相同的流程执行步骤301至步骤302。
步骤303：根据目标EC值，确定调整后的总电荷量。
具体地说，根据目标EC值，以及目标EC值与调整后的总电荷量之间的第一约束关系，确定调整后的总电荷量。其中，目标EC值和调整后的总电荷量的第一约束关系为：目标EC值＝0.1018*调整后的总电荷量+0.1489。
需要说明的是，根据溶液电荷守恒原理，营养液中的阳离子总电荷等于阴离子总电荷。即调整后的基准配方中阳离子营养要素的总电荷量等于调整后的基准配方中的阴离子营养要素的总电荷量。调整后的总电荷量等于调整后的基准配方中的阴离子营养要素或阳离子营养要素的总电荷量。故总电荷量等于每种阳离子营养要素的摩尔质量乘以该营养要素的价位的总和。
需要说明的是，本实施方式中提及的阳离子营养要素是指在溶液中是正价的营养要素，阴离子营养要素是指在溶液中是负价的营养要素。
需要说明的是，第一约束关系中的具体比例项和常数项的数值是根据EC值原理和统计数据分析推演得到的，而且在长期的模拟种植实验和实际种植过程中，依据该公式进行营养液配方的调配，拥有可靠的产量和品质，验证了其实用性。本领域技术人员可以理解，在实际应用中，由于统计数据的不同或对精度的不同要求，可以在此基础上进行调整，本实施方式不限制第一约束关系中的比例项和常数项的具体数值。
值得一提的是，该第一约束关系简化了EC值的计算过程，使得营养液的配制装置可以根据该第一约束关系调节营养要素的含量，避免了由于盲目调整而浪费时间和精力。优选的，营养液的配制装置将根据该根据第一约束关系确定的营养要素的调整方法显示给用户，根据用户选择的调整方法对营养要素的含量进行调整。
步骤304：根据总电荷量以及电荷守恒原理调整基准配方中至少一种营养要素的含量，得到调整后的营养液配方。
具体地说，在确定调整后的营养液配方的总电荷量后，可以根据该总电荷量，结合植物在特定生长阶段对各种营养要素的需求量的范围，调整至少一种营养要素的含量。
值得一提的是，根据目标EC值确定调整后的总电荷量，根据调整后的总电荷量调整营养要素的含量，为调整营养液的基准配方对应的EC值提供了调整方向，避免了盲目地尝试调整营养要素的含量，节约了调整配方的时间和精力。
按照步骤104相同的流程执行步骤305。
与现有技术相比，本实施方式中提供的一种营养液的配制方法，当植物的种植环境发生变化时，根据目标EC值以及基准EC值，以电荷守恒原理为切入点，确定营养液的总电荷量与营养要素的含量的关系，调整基准配方中至少一种营养要素的含量，使得根据调整后的营养液配方配制的营养液的EC值符合要求。目标EC值是根据植物的种植环境确定的，更符合植物在特定的种植环境下的生长需求。而调整后的营养液配方的EC值与目标EC值的差值的绝对值不大于预设的误差阈值，所以根据调整后的营养液配方配制的营养液更符合植物生长需求，可以提高植物的产量和成长速度。除此之外，根据目标EC值确定调整后的总电荷量，根据调整后的总电荷量调整营养要素的含量，为调整营养液的基准配方对应的EC值提供了调整方向，避免了盲目地尝试调整营养要素的含量，节约了调整配方的时间和精力。
本发明的第四实施方式涉及一种营养液的配制方法。本实施方式是对第一实施方式的进一步细化，具体说明了步骤103：根据目标EC值以及基准EC值，基于电荷守恒原理调整基准配方中至少一种营养要素的含量，得到调整后的营养液配方。
具体的说，如图4所示，在本实施方式中，包含步骤401至步骤407，其中，步骤401、步骤402和步骤407分别与第一实施方式中的步骤101、步骤102和步骤104大致相同，此处不再赘述。下面主要介绍不同之处：
按照步骤101至步骤102相同的流程执行步骤401至步骤402。
在一次营养要素的含量的调整过程中，执行以下步骤。
步骤403：根据目标EC值和基准EC值，调整基准配方中至少一种阳离子营养要素的含量。
具体地说，由于目标EC值是根据植物的种植环境确定的，在调整基准配方时，参照植物的种植环境中，调整基准配方中至少一种阳离子营养要素的含量。
需要说明的是，本实施方式中提及的阳离子营养要素是指在溶液中是正价的营养要素，阴离子营养要素是指在溶液中是负价的营养要素。
步骤404：根据至少一种阳离子营养要素的含量以及电荷守恒原理，调整基准配方中至少一种阴离子营养要素的含量。
具体地说，根据至少一种阳离子营养要素，从记录的多种肥料的信息中选择包含至少一种阳离子营养要素的至少一种肥料；对于选择的至少一种肥料中的每一种肥料，分别进行以下计算：根据选择的肥料的信息确定至少一种阴离子营养要素；根据选择的肥料的信息、至少一种阳离子营养要素调整后的含量以及电荷守恒原理，确定至少一种阴离子营养要素调整后的含量。
值得一提的是，根据至少一种阳离子营养要素和肥料的信息，提供至少一种阴离子营养要素的调整方案，保持了营养液电中性。
步骤405：根据调整的至少一种阳离子营养要素的含量和至少一种阴离子营养要素的含量，确定调整后的营养液配方。
需要说明的是，本领域技术人员可以理解，在实际应用中，也可以根据目标EC值和基准EC值，调整基准配方中至少一种阴离子营养要素的含量；根据至少一种阴离子营养要素的含量以及电荷守恒原理，调整基准配方中至少一种阳离子营养要素的含量；根据调整的至少一种阴离子营养要素的含量和至少一种阳离子营养要素的含量，确定调整后的营养液配方，本实施方式不限制调整阳离子营养要素的含量和阴离子营养要素的含量的先后顺序。
值得一提的是，在调整至少一种带电荷的营养要素的含量后，调整与其相对应的带相反电荷的营养要素的含量，确保配制出来的营养液呈电中性。
步骤406：判断调整后的营养液配方的EC值与目标EC值的差值的绝对值是否不大于预设的误差阈值。
具体地说，若判定为大于误差阈值，返回步骤403，重新进行营养要素的含量的调整过程。若判定为不大于误差阈值，结束调整过程，执行步骤407。
需要说明的是，重新进行营养要素的含量的调整过程可以是在某次的调整记录的基础上进行调整，也可以是根据基准配方重新进行调整，本实施方式不限制重新进行调整过程时依据的配方。
需要说明的是，在确定调整后的营养液配方的EC值大于误差阈值，可发出报警提示，及时提醒用户重新进行调整，避免了配制出营养液后才发现营养液的EC值不符合要求的情况。
具体实现中，植物的种植环境为井水，通过营养液的配制装置识别井水中的阴离子和阳离子，得知该井水含有0.25毫摩尔/升的钠离子，0.125毫摩尔/升的钙离子，0.125毫摩尔/升的镁离子，0.25毫摩尔/升的硝酸根离子，0.25毫摩尔/升的碳酸氢根离子，EC值为0.1mS/cm。营养液的基准配方的基准EC值为2mS/cm，铵根离子的基准含量为1.25毫摩尔/升，钾离子的基准含量为7.24毫摩尔/升，钙离子的基准含量为3.62毫摩尔/升，镁离子的基准含量为1.36毫摩尔/升，硝酸根离子的基准含量为14.48毫摩尔/升，硫酸根离子的基准含量为1.36毫摩尔/升，磷离子的基准含量为1.25毫摩尔/升，根据井水的EC值和基准EC值，确定配置后营养液的目标EC值为1.9mS/cm，误差阈值为0.1mS/cm。EC值为由于井水中含有钙离子，在一次调整过程中，将基准配方中各营养要素的含量减去井水中相应的营养要素的含量，得到调整后的各营养要素含量。其中，井水中的各营养要素的含量的通过四舍五入使其精确到小数点后两位。此时，调整后的铵根离子的含量为1.25毫摩尔/升，钾离子的含量为7.24毫摩尔/升，钙离子的含量为3.49毫摩尔/升，镁离子的含量为1.23毫摩尔/升，硝酸根离子的含量为14.23毫摩尔/升，硫酸根离子的含量为1.36毫摩尔/升，磷离子的含量为1.25毫摩尔/升，氢离子的含量为0.25毫摩尔/升。根据调整后的营养要素的含量确定该营养液配方的EC值为1.98mS/cm，与目标EC值的差值的绝对值小于误差阈值，所以停止调整过程。
按照步骤104相同的流程执行步骤407。
与现有技术相比，本实施方式中提供的一种营养液的配制方法，当植物的种植环境发生变化时，根据目标EC值以及基准EC值，以电荷守恒原理为切入点，确定营养液的总电荷量与营养要素的含量的关系，调整基准配方中至少一种营养要素的含量，使得根据调整后的营养液配方配制的营养液的EC值符合要求。目标EC值是根据植物的种植环境确定的，更符合植物在特定的种植环境下的生长需求。而调整后的营养液配方的EC值与目标EC值的差值的绝对值不大于预设的误差阈值，所以根据调整后的营养液配方配制的营养液更符合植物生长需求，可以提高植物的产量和成长速度。除此之外，在调整至少一种带电荷的营养要素的含量后，调整与其相对应的带相反电荷的营养要素的含量，确保配制出来的营养液呈电中性。对调整后的营养液配方的EC值进行监控，使得营养要素的调整导致EC值不在预设范围内时，可以重新调整。
上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包括相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。
本发明第五实施方式涉及一种营养液的配制装置，如图5所示，包括：获取模块501、确定模块502、配制模块503。
获取模块501用于获取营养液的基准配方以及基准配方对应的基准可溶盐浓度EC值，其中，基准配方包含植物在特定生长阶段所需的N种营养要素的基准含量。
确定模块502用于根据植物的种植环境以及基准EC值，确定配制后营养液需要达到的目标EC值；根据目标EC值以及基准EC值，基于电荷守恒原理调整基准配方中至少一种营养要素的含量，得到调整后的营养液配方，调整后的营养液配方的EC值与目标EC值的差值的绝对值不大于预设的误差阈值。
配制模块503用于根据调整后的营养液配方配制营养液。
不难发现，本实施方式为与第一实施方式相对应的系统实施例，本实施方式可与第一实施方式互相配合实施。第一实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一实施方式中。
值得一提的是，本实施方式中所涉及到的各模块均为逻辑模块，在实际应用中，一个逻辑单元可以是一个物理单元，也可以是一个物理单元的一部分，还可以以多个物理单元的组合实现。此外，为了突出本发明的创新部分，本实施方式中并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的单元引入，但这并不表明本实施方式中不存在其它的单元。
本发明第六实施方式涉及一种营养液的配制装置。第六实施方式是对第五实施方式的进一步细化，具体说明了确定模块502的作用。
本实施方式中，确定模块502具体用于：计算目标EC值与基准EC值的比值，根据比值以及电荷守恒原理调整基准配方中N种营养要素的含量，得到调整后的营养液配方。
由于第二实施方式与本实施方式相互对应，因此本实施方式可与第二实施方式互相配合实施。第二实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，在第二实施方式中所能达到的技术效果在本实施方式中也同样可以实现，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第二实施方式中。
本发明第七实施方式涉及一种营养液的配制设备，如图6所示，包括。包括至少一个处理器601；以及，与至少一个处理器601通信连接的存储器602；其中，存储器602存储有可被至少一个处理器601执行的指令，指令被至少一个处理器601执行，以使至少一个处理器能够执行如上述实施方式的营养液的配制方法。
该营养液的配制设备中包括一个或多个处理器601以及存储器602，图6中以一个处理器601为例。处理器601、存储器602可以通过总线或者其他方式连接，图6中以通过总线连接为例。存储器602作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块，如本申请实施方式中的本次添加的肥料的信息、M种营养要素本次的添加量，以及本次添加后N种营养要素的剩余需求量就存储于存储器602中。处理器601通过运行存储在存储器602中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行设备的各种功能应用以及数据处理，即实现上述营养液的配制方法。
存储器602可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储选项列表等。此外，存储器602可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施方式中，存储器602可选包括相对于处理器601远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至外接设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
一个或者多个模块存储在存储器602中，当被一个或者多个处理器601执行时，执行上述任意方法实施方式中的营养液的配制方法。
上述产品可执行本申请实施方式所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果，未在本实施方式中详尽描述的技术细节，可参见本申请实施方式所提供的方法。
本发明第八实施方式涉及一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序。计算机程序被处理器执行时实现上述方法实施例。
即，本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (12)

1.一种营养液的配制方法，其特征在于，包括：
获取营养液的基准配方以及所述基准配方对应的基准可溶盐浓度EC值，其中，所述基准配方包含植物在特定生长阶段所需的N种营养要素的基准含量；
根据所述植物的种植环境以及所述基准EC值，确定配制后所述营养液需要达到的目标EC值；
根据所述目标EC值以及所述基准EC值，基于电荷守恒原理调整所述基准配方中至少一种营养要素的含量，得到调整后的营养液配方，所述调整后的营养液配方的EC值与所述目标EC值的差值的绝对值不大于预设的误差阈值；
根据所述调整后的营养液配方配制营养液。
2.根据权利要求1所述的营养液的配制方法，其特征在于，所述根据所述目标EC值以及所述基准EC值，基于电荷守恒原理调整所述基准配方中至少一种营养要素的含量，得到调整后的营养液配方，具体包括：
计算所述目标EC值与所述基准EC值的比值，根据所述比值以及电荷守恒原理调整所述基准配方中N种营养要素的含量，得到调整后的营养液配方。
3.根据权利要求1所述的营养液的配制方法，其特征在于，所述根据所述目标EC值以及所述基准EC值，基于电荷守恒原理调整所述基准配方中至少一种营养要素的含量，得到调整后的营养液配方，具体包括：
根据所述目标EC值，确定调整后的总电荷量；
根据所述总电荷量以及电荷守恒原理调整所述基准配方中至少一种营养要素的含量，得到调整后的营养液配方。
4.根据权利要求1所述的营养液的配制方法，其特征在于，所述根据所述目标EC值以及所述基准EC值，基于电荷守恒原理调整所述基准配方中至少一种营养要素的含量，得到调整后的营养液配方，具体包括：
在一次营养要素的含量的调整过程中，根据所述目标EC值和所述基准EC值，调整所述基准配方中至少一种阳离子营养要素和/或阴离子营养要素的含量；获得调整后的正电荷总量和/或负电荷总量，依据电荷守恒原理，调整所述基准配方中至少一种阴离子营养要素和/或阳离子营养要素的含量；通过阴阳离子电荷平衡，确定所述调整后的营养液配方；
判断所述调整后的营养液配方的EC值与所述目标EC值的差值的绝对值是否不大于预设的误差阈值；
若判定为大于所述误差阈值，重新进行所述营养要素的含量的调整过程；若判定为不大于所述误差阈值，结束调整过程。
5.根据权利要求3所述的营养液的配制方法，其特征在于，所述根据所述目标EC值，确定调整后的总电荷量，具体包括：
根据所述目标EC值，以及所述目标EC值与所述调整后的总电荷量之间的第一约束关系，确定所述调整后的总电荷量，其中，所述第一约束关系为：所述目标EC值＝0.1018*所述调整后的总电荷量+0.1489；其中，所述调整后的总电荷量等于所述调整后的基准配方中的阳离子所述营养要素的总电荷量，或，所述总电荷量等于所述调整后的基准配方中的阴离子所述营养要素的总电荷量。
6.根据权利要求4所述的营养液的配制方法，其特征在于，所述获得调整后的正电荷总量，依据电荷守恒原理，调整所述基准配方中至少一种阴离子营养要素的含量，具体包括：
根据所述至少一种阳离子营养要素，从记录的多种肥料的信息中选择包含所述至少一种阳离子营养要素的至少一种肥料；
对于选择的所述至少一种肥料中的每一种肥料，分别进行以下计算：
根据选择的肥料的信息确定所述至少一种阴离子营养要素；
根据所述选择的肥料的信息、所述至少一种阳离子营养要素调整后的含量以及电荷守恒原理，确定所述至少一种阴离子营养要素调整后的含量。
7.根据权利要求4所述的营养液的配制方法，其特征在于，所述确定所述调整后的营养液配方之后，所述营养液的配制方法还包括：
若确定所述调整后的营养液配方的EC值大于所述误差阈值，则发出报警提示。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的营养液的配制方法，其特征在于，所述根据所述调整后的营养液配方配制所述营养液，具体包括：
在一次肥料添加过程中，获取上一次肥料添加后所述调整后的营养液配方中N种营养要素的剩余需求量，其中，所述剩余需求量为：根据所述N种营养要素的调整后的含量以及已经添加的各种营养要素的含量确定；
根据所述剩余需求量，确定本次添加的肥料的信息，以及确定所述肥料包含的T种营养要素本次的添加量，其中，T≤N，T为正整数，所述T种营养要素本次的添加量根据上一次肥料添加后的所述剩余需求量确定；
根据上一次肥料添加后所述N种营养要素的剩余需求量以及所述T种营养要素本次的添加量，确定本次添加后所述N种营养要素的剩余需求量；
判断本次添加后所述N种营养要素的剩余需求量是否均为零，若是，停止肥料添加，若不是，继续下一次肥料添加过程，直至所述N种营养要素的剩余需求量为零。
9.一种营养液的配制装置，其特征在于，包括：获取模块、确定模块、配制模块；
所述获取模块用于获取营养液的基准配方以及所述基准配方对应的基准可溶盐浓度EC值，其中，所述基准配方包含植物在特定生长阶段所需的N种营养要素的基准含量；
所述确定模块用于根据所述植物的种植环境以及所述基准EC值，确定配制后所述营养液需要达到的目标EC值；根据所述目标EC值以及所述基准EC值，基于电荷守恒原理调整所述基准配方中至少一种营养要素的含量，得到调整后的营养液配方，所述调整后的营养液配方的EC值与所述目标EC值的差值的绝对值不大于预设的误差阈值；
所述配制模块用于根据所述调整后的营养液配方配制所述营养液。
10.根据权利要求9所述的营养液的配制装置，其特征在于，所述确定模块具体用于：
计算所述目标EC值与所述基准EC值的比值，根据所述比值以及电荷守恒原理调整所述基准配方中N种营养要素的含量，得到调整后的营养液配方。
11.根据权利要求9所述的营养液的配制装置，其特征在于，所述确定模块具体用于：
根据所述目标EC值，确定调整后的总电荷量；根据所述总电荷量以及电荷守恒原理调整所述基准配方中至少一种营养要素的含量，得到调整后的营养液配方。
12.根据权利要求9所述的营养液的配制装置，其特征在于，所述确定模块具体用于：
在一次营养要素的含量的调整过程中，根据所述目标EC值和所述基准EC值，调整所述基准配方中至少一种阳离子营养要素和/或阴离子营养要素的含量；获得调整后的正电荷总量和/或负电荷总量，依据电荷守恒原理，调整所述基准配方中至少一种阴离子营养要素和/或阳离子营养要素的含量；通过阴阳离子电荷平衡，确定所述调整后的营养液配方；
判断所述调整后的营养液配方的EC值与所述目标EC值的差值的绝对值是否不大于预设的误差阈值；
若判定为大于所述误差阈值，重新进行所述营养要素的含量的调整过程；若判定为不大于所述误差阈值，结束调整过程。
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180504

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