CN109328767A - 热带兰水肥一体化半智能培育设备及其使用方法 - Google Patents

Abstract

热带兰水肥一体化半智能培育设备及其使用方法，包括种植棚，种植棚内设有花盆支架单元、盆内水肥控制单元、棚内温度控制单元、光照控制单元、温湿度采集单元、棚内湿度控制单元和棚内通风单元，温湿度采集单元包括温湿度变送器和检测主机，若干个温湿度变送器分布于种植棚内，均与检测主机电连接，检测主机通过云端服务器与控制终端通讯相连，控制终端与棚内温度控制单元和棚内湿度控制单元控制相连，控制终端接收来自温湿度变送器测量的温湿度信息，并控制棚内温度控制单元和棚内湿度控制单元进行温湿度控制。本发明简单易于实施，易于广泛推广，具备良好的经济价值。

Description

热带兰水肥一体化半智能培育设备及其使用方法

技术领域

本发明属于农业机械设备领域，尤为涉及热带兰水肥一体化半智能培育设备及其使用反方法。

背景技术

热带兰又称为洋兰，兴起于西方，在我国南部地区也有较丰富的资源，其花朵硕大，花形奇特、多姿，花色艳丽，深受人民喜爱。热带兰属气生根系，种植时应选择排水良好、保湿性强、透气性好的基质，如：水草、树皮、椰壳等。栽培管理时，白天生长温度以21~30°为宜，夜间温度15～18℃为宜。夏季生长适宜温度为25～32℃，冬季生长室温需保持在10度以上。热带兰原产地是生长于易受阳光的大树枝上，能耐直射阳光，人工培养时，春夏季需要适当遮光，如若一年四季均暴露在全日照的环境下，虽易开花但其叶片黄瘦，观赏价值大大降低。

现有热带兰培育技术主要有：室外培育及室内培育，其中室外培育主要有室外非附生培育和室外附生培育两种，室外非附生培育如遇极端天气，需紧急将花盆搬运至室内，搬运过程易造成植株损伤，且室外培育由于天气温度、湿度等的不确定性，操作不当甚至投入的成本大于室内培育的成本；室外附生培育，完全依赖外界天气，如遇极端天气植株伤亡较为严重。而对于室内培育，主要以兰棚培育为主，但一般的兰棚其培育设备或空间通常不做任何技术处理，浇水或施肥通常需要人工手动喷洒水肥，这种培育方式人工投入成本较大、培育环境的不完善，严重影响热带兰大批量规模化生产，且现有浇灌方式通常会把热带兰肥料冲出，造成肥料浪费，不仅影响热带兰生长，同时花肥洒落地面不易清理，不利于生产管理。随着室内培育设备及技术的改进，现已有许多智能化生产大棚，但智能化生产大棚的管理及运用过于复杂，不便于普通生产管理人员学习，且智能大棚前期建设投入成本较高，花农接受度较低。因此亟需发明一款简单智能化同时又能让兰花管理员易学易用的培育设备。

发明内容

本发明的目的是提供热带兰水肥一体化半智能培育设备及其使用方法，要解决现有技术中热带兰培育空间过于粗糙，不便管理的技术问题；并解决现有热带兰培育技术过于依赖人工，或过于依赖人工智能，成本过高的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

热带兰水肥一体化半智能培育设备，包括种植棚，其特征在于：所述种植棚内设有花盆支架单元、盆内水肥控制单元、棚内温度控制单元、光照控制单元、温湿度采集单元、棚内湿度控制单元和棚内通风单元，所述温湿度采集单元包括温湿度变送器和检测主机，若干个所述温湿度变送器分布于种植棚内，均与检测主机电连接，所述检测主机通过云端服务器与控制终端通讯相连，所述控制终端与棚内温度控制单元和棚内湿度控制单元控制相连，所述控制终端接收来自温湿度变送器测量的温湿度信息，并控制棚内温度控制单元和棚内湿度控制单元进行温湿度控制；

所述盆内水肥控制单元包括布设在每个热带兰花盆内的一个土壤湿度传感器和一根系水肥滴灌管，水肥滴灌管入水端与储水设备连通，所述储水设备内装载有水或水肥，所述水肥滴灌管通过水泵抽取水或水肥滴灌于热带兰花盆内，每个所述土壤湿度传感器和水泵均与同一个控制模块电连接，所述控制模块通过云端服务器将数据传输到控制终端，控制终端通过控制水泵控制水肥滴灌管滴灌水或水肥。

进一步优选地，所述花盆支架单元包括种植棚两侧内壁之间均匀间隔设置的花盆架，所述花盆架两侧、种植棚两侧内壁上均竖向均匀间隔设有花盆托板，所述花盆托板上纵向间隔设有热带兰花盆，所述花盆托板沿花盆架纵向延伸设置，每个所述花盆托板均朝向远离花盆架的方向向下倾斜，且花盆托板边沿设有沿花盆托盘纵向延伸的排水沟，所述排水沟斜向设置。

进一步地，棚内温度控制单元和光照控制单元均布设在光照架上，光照架设于相邻所述花盆架之间。

进一步地，所述光照控制单元包括设于光照架两侧面的用于为热带兰提供光照的发光二极管和控制每侧面板上的发光二极管的第一智能插座。

进一步地，所述棚内温度控制单元包括设于光照架两侧面板的电热棒和控制每侧面板电热棒的第二智能插座，所述第二智能插座通过云端服务器与控制终端通讯相连。

进一步地，所述棚内湿度控制单元包括设于棚内的加湿器和用于控制加湿器的第三智能插座，所述第三智能插座通过云端服务器与控制终端通讯相连。

进一步地，所述棚内通风单元为设于棚内的通风风扇和用于控制通风风扇的第四智能插座，所述第四智能插座通过云端服务器与控制终端通讯相连。

进一步地，包括每个花盆托板底部均布设的一根水管，所述水管上、每个热带兰花盆的正上方均设有一个用于冲洗热带兰茎叶的花洒。

此外，所述土壤湿度传感器的比较器采用LM393芯片，所述控制模块为单片机。

更加优选地，所述温湿度变送器均通过485总线与所述检测主机电连接，所述检测主机为环境监测主机，通过以太网或者GPRS与云端服务器通讯相连。

热带兰水肥一体化半智能培育设备的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、自动水滴灌：所述土壤湿度传感器检测到热带兰花盆内固定肥料湿度信息数值，并将相应数值传输到控制模块，当控制模块接收到的数据信息大于预先设置的湿度信息时，控制模块控制水泵停止工作，反之，则控制水泵进行滴灌工作；

S2、水肥滴灌：管理人员认为需要灌施水肥时，关闭控制模块，在储水设备中灌满水肥，同时打开水泵的总控开关，抽取水肥进行滴灌；

S3、棚内温湿度控制：管理人员在控制终端上的应用软件观察到棚内的温湿度高于或低于热带兰生长所需温度时，在控制终端打开智能插座的控制应用软件，通过控制应用软件关闭或打开第二智能插座，既而关闭或打开电热棒，通过控制应用软件关闭或打开第三智能插座，既而关闭或打开加湿器，以进行棚内的温湿度控制。

与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：

本发明操作简单第一智能插座控制发光二极管以实现棚内昼夜差别，第二智能插座控制电热风扇以实现加热棚内的温度，第三智能插座控制加湿器以实现对棚内湿度的控制，第四智能插座控制加湿器以实现对棚内湿度的控制，同时通过温湿度变送器向检测主机传输采集到的温湿度信息，检测主机将检测到的信息传输到控制终端的APP上，四个智能插座均通过设于控制终端上的APP应用进行控制，工作人员在控制终端观察到温湿度信息后，人为通过APP控制智能插座的开关继而控制相应设备的开启，本发明利用的智能设备较为简单，简单易学，无需生产人员过多的知识储备，同时利用有经验的工作人员进行温湿度控制，相比较纯机械智能控制更有利于提高生产效率。

本发明中的盆内水肥控制单元为纯自动化滴灌系统，单片机对盆内固体肥料的湿度进行分析后决定浇水与否，人为判断盆内是否滴灌水肥，利用同一输水管对固体肥料进行液体肥料和/生长素的输送，安装及操作均简单易懂，易于操作。

本发明具有安全、适用等特点，有很好的推广和实用价值，广泛的推广应用后会产生良好的经济效益。

附图说明

图1为本发明热带兰水肥一体化半智能培育设备的结构示意图；

图2为本发明涉及的各功能单元与控制终端的控制关系的结构框图。

图3为本发明涉及的盆内水肥控制单元的结构框图。

附图标记：1-种植棚；2-花盆架；3-光照架；4-花盆托板；5-排水沟；6-水管；7-热带兰花盆；8-花洒；9-土壤湿度传感器；10-水肥滴灌管；11-控制模块；12-水泵；13-控制终端；14-发光二极管；15-第一智能插座；16-电热棒；17-第二智能插座；18-温湿度变送器；19-检测主机；20-云端服务器；21-加湿器；22-第三智能插座；23-通风风扇；24-第四智能插座。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创新特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本发明进一步说明。

在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。

热带兰水肥一体化半智能培育设备，包括种植棚1，种植棚1内设有花盆支架单元、盆内水肥控制单元、棚内温度控制单元、光照控制单元、温湿度采集单元、棚内湿度控制单元和棚内通风单元，温湿度采集单元包括温湿度变送器18和检测主机19，若干个温湿度变送器18分布于种植棚1内，均与检测主机19电连接检测主机19通过云端服务器20与控制终端13通讯相连，控制终端13与棚内温度控制单元和棚内湿度控制单元控制相连，控制终端13接收来自温湿度变送器18测量的温湿度信息，并控制棚内温度控制单元和棚内湿度控制单元进行温湿度控制，温湿度变送器18均通过485总线与检测主机19电连接，检测主机19为环境监测主机，通过以太网或者GPRS与云端服务器20通讯相连，一个检测主机19可以连接32台温湿度变送器18，具体应用时可以根据需要设置温湿度变送器18的个数，本发明涉及到温湿度变送器18和检测主机19均由山东仁科测控技术有限公司生产制作而成，控制终端13为手机、平板电脑或台式计算机，一个检测主机19和相应应用软件连接后，连接多少台温湿度变送器18，即在应用软件显示多少台，同时可以给每台台温湿度变送器18进行编号，以便和下方的棚内温度控制单元和棚内湿度控制单元对应。

如图3所示，盆内水肥控制单元包括布设在每个热带兰花盆7内的一个土壤湿度传感器9和一根水肥滴灌管10，水肥滴灌管10入水端与储水设备连通，储水设备内装载有水或水肥，水肥滴灌管10通过水泵12抽取水或水肥滴灌于热带兰花盆7内，每个土壤湿度传感器9和水泵12均与同一个控制模块11电连接，控制模块12通过云端服务器20将数据传输到控制终端13，控制终端13通过控制水泵12控制水肥滴灌管10滴灌水或水肥，每个水泵12还均与同一个总控制开关相连，此总控制开关主要用于当需要滴灌水肥时，关闭控制模块12，打开总控制开关用于滴灌水肥，水肥的滴灌通常没有水份滴灌频繁，因此总控制开关通常处于关闭状态以便控制模块12行使智能化滴灌水的功能，图3中没有画出总控制开关图示，总控制开关与水泵之间的控制关系较为常见，因此不在此处详述；土壤湿度传感器9的比较器采用LM393芯片，控制模块11为单片机，单片机型号随机可选，控制模块11直接控制水泵12，继而控制浇水与否，花盆中固体肥料中的设置的湿度阈值通过土壤湿度传感器9上的电位器调节控制，湿度低于设定值时DO输出高电平，湿度高于设定值时DO输出低电平，数字输出与控制模块11的单片机相连，通过AD转换，可以获得固体肥料土壤湿度更准确的数值，控制终端13上安装有相应的软件以观察和收集相应的水肥浇灌数据。

花盆支架单元包括种植棚1两侧内壁之间均匀间隔设置的花盆架2，花盆架2两侧、种植棚1两侧内壁上均竖向均匀间隔设有花盆托板4，花盆托板4上纵向间隔设有热带兰花盆7，包括每个花盆托板4底部均布设的一根水管6，水管6上、每个热带兰花盆7的正上方均设有一个用于冲洗热带兰茎叶的花洒8，花洒浇水容易造成水溢流，花盆托板4不易被清理，且浪费水资源，因此花洒8非用于浇水，花洒一次开启时间10分钟左右，或根据需要设置开启时间，一般一个月开启一次，主要用于清扫热带兰上盐分与灰尘，有助于植株的呼吸作用，花盆托板4沿花盆架2纵向延伸设置，每个花盆托板4均朝向远离花盆架2的方向向下倾斜，倾斜角度不易过大，且花盆托板4边沿设有沿花盆托盘4纵向延伸的排水沟5，排水沟5斜向设置，花盆托板4两端设有封板，封板的作用是花盆托板4上的水仅仅能通过排水沟5排出方便收集，以便回收再利用，同时方便棚内环境管理，封板之间可以设置拦截绳，用于拦截热带兰花盆7，棚内温度控制单元和光照控制单元均布设在光照架3上，光照架3设于相邻花盆架2之间，如图2所示，光照控制单元包括设于光照架3两侧面的用于为热带兰提供光照的发光二极管14和控制每侧面板上的发光二极管14的第一智能插座15，棚内温度控制单元包括设于光照架3两侧面板的电热棒16和控制每侧面板电热棒16的第二智能插座17，第二智能插座17通过云端服务器20与控制终端13通讯相连，花盆架2和光照架3主体结构相同，均包括并排设置的两排主龙骨，两主龙骨之间竖向间隔设有分隔板，分隔板用于放置智能插座，两主龙骨之间的空间为排线或排水管空间，主龙骨可以是钢框架也可以是钢板，钢板上应设有用于穿过水管或电线的孔洞，花盆架2上的主龙骨上布设的是花盆托板4，光照架3上的主龙骨上布设的是电热棒16和发光二极管14，发光二极管14成排设置，一般一排花盆托板4对应一排发光二极管14，电热棒16放置在光照架3顶部，不应对准花盆放置，以免对热带兰产生伤害，根据热带兰喜热喜光的特性，本发明不设置制冷设备，本发明在亚热带地区，例如南宁实施本发明时时，在11、12、1和2月需要加热装置，其他常温即可满足生产需要，同时12月和1月份中有时湿度过大，需要开启电热棒16和通风装置以除湿，本发明应用于大棚中时，应注意预留人行走通道，发光二极管14主要作用是在短日照期延长光照，以便春节也能向市场供应热带兰产品。

如图2所示，棚内湿度控制单元包括设于棚内的加湿器21和用于控制加湿器21的第三智能插座22，第三智能插座22通过云端服务器20与控制终端13通讯相连，棚内通风单元为设于棚内的通风风扇23和用于控制通风风扇21的第四智能插座24，通风风扇21一般常年开启，但风速不易过大，第四智能插座24通过云端服务器20与控制终端13通讯相连，本发明涉及到智能插座是和控制终端13上的上的相应的应用软件通讯相连的，所有智能插座和一个应用软件通讯相连，也即本发明应用在控制终端13上的软件应用有三种，一种用于连接智能插座，一种用于连接水肥控制单元的控制模块12，一种用于连接温湿度采集单元的检测主机19，在进行相应的操作时，切换相应的软件即可。

热带兰水肥一体化半智能培育设备的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、自动水滴灌：所述土壤湿度传感器9检测到热带兰花盆7内固定肥料湿度信息数值，并将相应数值传输到控制模块11，当控制模块11接收到的数据信息大于预先设置的湿度信息时，控制模块11控制水泵12停止工作，反之，则控制水泵12进行滴灌工作；

S2、水肥滴灌：管理人员认为需要灌施水肥时，关闭控制模块11，在储水设备中灌满水肥，同时打开水泵12的总控开关，抽取水肥进行滴灌；

S3、棚内温湿度控制：管理人员在控制终端13上的应用软件观察到棚内的温湿度高于或低于热带兰生长所需温度时，在控制终端13打开智能插座的控制应用软件，通过控制应用软件关闭或打开第二智能插座17，既而关闭或打开电热棒16，通过控制应用软件关闭或打开第三智能插座24，既而关闭或打开加湿器21，以进行棚内的温湿度控制。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.热带兰水肥一体化半智能培育设备，包括种植棚（1），其特征在于：所述种植棚（1）内设有花盆支架单元、盆内水肥控制单元、棚内温度控制单元、光照控制单元、温湿度采集单元、棚内湿度控制单元和棚内通风单元，所述温湿度采集单元包括温湿度变送器（18）和检测主机（19），若干个所述温湿度变送器（18）分布于种植棚（1）内，均与检测主机（19）电连接，所述检测主机（19）通过云端服务器（20）与控制终端（13）通讯相连，所述控制终端（13）与棚内温度控制单元和棚内湿度控制单元控制相连，所述控制终端（13）接收来自温湿度变送器（18）测量的温湿度信息，并控制棚内温度控制单元和棚内湿度控制单元进行温湿度控制；

所述盆内水肥控制单元包括布设在每个热带兰花盆（7）内的一个土壤湿度传感器（9）和一根水肥滴灌管（10），水肥滴灌管（10）入水端与储水设备连通，所述储水设备内装载有水或水肥，所述水肥滴灌管（10）通过水泵（12）抽取水或水肥滴灌于热带兰花盆（7）内，每个所述土壤湿度传感器（9）和水泵（12）均与同一个控制模块（11）电连接，所述控制模块（12）通过云端服务器（20）将数据传输到控制终端（13），控制终端（13）通过控制水泵（12）控制水肥滴灌管（10）滴灌水或水肥。

2.如权利要求1所述的热带兰水肥一体化半智能培育设备，其特征在于：所述花盆支架单元包括种植棚（1）两侧内壁之间均匀间隔设置的花盆架（2），所述花盆架（2）两侧、种植棚（1）两侧内壁上均竖向均匀间隔设有花盆托板（4），所述花盆托板（4）上纵向间隔设有热带兰花盆（7），所述花盆托板（4）沿花盆架（2）纵向延伸设置，每个所述花盆托板（4）均朝向远离花盆架（2）的方向向下倾斜，且花盆托板（4）边沿设有沿花盆托盘（4）纵向延伸的排水沟（5），所述排水沟（5）斜向设置。

3.如权利要求1所述的热带兰水肥一体化半智能培育设备，其特征在于：棚内温度控制单元和光照控制单元均布设在光照架（3）上，光照架（3）设于相邻所述花盆架（2）之间。

4.如权利要求3所述的热带兰水肥一体化半智能培育设备，其特征在于：所述光照控制单元包括设于光照架（3）两侧面的用于为热带兰提供光照的发光二极管（14）和控制每侧面板上的发光二极管（14）的第一智能插座（15）。

5.如权利要求3所述的热带兰水肥一体化半智能培育设备，其特征在于：所述棚内温度控制单元包括设于光照架（3）两侧面板的电热棒（16）和控制每侧面板电热棒（16）的第二智能插座（17），所述第二智能插座（17）通过云端服务器（20）与控制终端（13）通讯相连。

6.如权利要求1所述的热带兰水肥一体化半智能培育设备，其特征在于：所述棚内湿度控制单元包括设于棚内的加湿器（21）和用于控制加湿器的第三智能插座（22），所述第三智能插座（22）通过云端服务器（20）与控制终端（13）通讯相连。

7.如权利要求1所述的热带兰水肥一体化半智能培育设备，其特征在于：所述棚内通风单元为设于棚内的通风风扇（23）和用于控制通风风扇（21）的第四智能插座（24），所述第四智能插座（24）通过云端服务器（20）与控制终端（13）通讯相连。

8.如权利要求2所述的热带兰水肥一体化半智能培育设备，其特征在于：包括每个花盆托板（4）底部均布设的一根水管（6），所述水管（6）上、每个热带兰花盆（7）的正上方均设有一个用于冲洗热带兰茎叶的花洒（8）。

9.如权利要求1所述的热带兰水肥一体化半智能培育设备，其特征在于：所述土壤湿度传感器（9）的比较器采用LM393芯片，所述控制模块（11）为单片机；温湿度变送器（18）均通过485总线与所述检测主机（19）电连接，所述检测主机（19）为环境监测主机，通过以太网或者GPRS与云端服务器（20）通讯相连。

10.如权利要求1~9任意一项所述的热带兰水肥一体化半智能培育设备的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、自动水滴灌：所述土壤湿度传感器（9）检测到热带兰花盆（7）内固定肥料湿度信息数值，并将相应数值传输到控制模块（11），当控制模块（11）接收到的数据信息大于预先设置的湿度信息时，控制模块（11）控制水泵（12）停止工作，反之，则控制水泵（12）进行滴灌工作；

S2、水肥滴灌：管理人员认为需要灌施水肥时，关闭控制模块（11），在储水设备中灌满水肥，同时打开水泵（12）的总控开关，抽取水肥进行滴灌；

S3、棚内温湿度控制：管理人员在控制终端（13）上的应用软件观察到棚内的温湿度高于或低于热带兰生长所需温度时，在控制终端（13）打开智能插座的控制应用软件，通过控制应用软件关闭或打开第二智能插座（17），既而关闭或打开电热棒（16），通过控制应用软件关闭或打开第三智能插座（24），既而关闭或打开加湿器（21），以进行棚内的温湿度控制。