CN109673501A - 一种超声波智能气雾栽培装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超声波智能气雾栽培装置，该超声波智能气雾栽培装置包括用于栽培植物的栽培架体，栽培架体的底部设有营养液槽，营养液槽与栽培架体的内部连通，营养液槽内设有超声波雾化器，栽培架体内设有轴流风扇，栽培架体内还设有温度传感器、湿度传感器、光照强度传感器和植物全光谱生长灯，栽培架体的顶部设有控制器，超声波雾化器、轴流风扇、温度传感器、湿度传感器、光照强度传感器和植物全光谱生长灯均与控制器连接。该超声波智能气雾栽培装置实现了对栽培架体内温度、湿度和光照强度的自动调节，可对植物生长过程实时监测，避免植物生长出现异常。
Description
技术领域
本发明涉及植物无土栽培装置技术领域，具体而言，涉及一种超声波智能气雾栽培装置。
背景技术
我国的无土栽培技术有着悠久的历史。气雾栽培既是一种新型植物培养方法，也是一种无土栽培技术。气雾栽培简称雾培，是一种以雾化营养液方式满足植物根系对水肥需求的栽培模式，其基本原理是使植物的根系悬挂生长在封闭、不透光的环境内，营养液通过特殊设备形成喷雾或雾滴，喷洒到植物根系上，以提供植物生长所需的水分和养分。
气雾栽培与传统土培及普通水培相比，植物根系直接暴露在充满雾化营养的空气中，具有充足的自由伸展空间，可以毫无机械阻力的延伸；营养液雾化过程中不断溶解空气中的氧，可以有效解决普通水培中供氧、供肥的矛盾，具有土壤栽培和普通水培所没有的优势。气雾栽培可提高单位面积内作物的产量，具有产量高、品质好、污染少的优点，可达到高产、优质、高效的目的，符合未来农业生产发展的方向，是实现农业现代化的重要途径。
目前，可依据植物的不同生长特性来调节温度、湿度、光照强度等环境参数的气雾栽培装置还很少，且功能并不完善，大部分气雾栽培装置只是依据人为经验对温湿度进行调节，人力耗费较大，且易出现较大的调节误差。因而，设计出自动调控温度、湿度、光照强度等环境参数的气雾栽培装置尤为必要。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种超声波智能气雾栽培装置，以解决现有技术中的气雾栽培装置需要人工调节温度、湿度、光照强度等环境参数的问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种超声波智能气雾栽培装置，包括用于栽培植物的栽培架体，栽培架体的底部设有营养液槽，营养液槽与栽培架体的内部连通，营养液槽内设有超声波雾化器，栽培架体内设有轴流风扇，栽培架体内还设有温度传感器、湿度传感器、光照强度传感器和植物全光谱生长灯，栽培架体的顶部设有控制器，超声波雾化器、轴流风扇、温度传感器、湿度传感器、光照强度传感器和植物全光谱生长灯均与控制器连接。
进一步地，超声波智能气雾栽培装置还包括植物根系湿度传感器，植物根系湿度传感器安装在栽培架体内且靠近植物的根系处，植物根系湿度传感器与控制器连接。
进一步地，栽培架体包括一不锈钢支撑架，不锈钢支撑架上安装有多块定植板，多块定值板围成多棱柱形，定植板上开设有定植孔，定植孔内放置有定植篮。
进一步地，多块定值板活动设置在营养液槽上，不锈钢支撑架的顶部安装一驱动电机，驱动电机与控制器连接，驱动电机的转轴与多棱柱形的定值板连接，用于驱动定值板在营养液槽上转动。
进一步地，定植板的内侧设有防水回流膜，防水回流膜上对应于定植孔开设有通孔，防水回流膜的底部设有与营养液槽连通的开口。
进一步地，不锈钢支撑架内安装有六块定植板，其中三块彼此相间隔的定植板上均安装一个温度传感器、一个湿度传感器和一个光照强度传感器，另外三块彼此相间隔的定植板上均安装两个植物根系湿度传感器。
进一步地，控制器采用Stm32为主控制板，温度传感器为SM1810B温度传感器，湿度传感器为SM1810B湿度传感器，光照强度传感器为SM2160B RS485总线式光照度传感器，温度传感器、湿度传感器、光照强度传感器和植物根系湿度传感器均通过RS485通讯模块与控制器连接。
进一步地，轴流风扇安装在营养液槽的顶部且正对超声波雾化器设置。
进一步地，控制器通过一无线收发模块与一上位机连接。
应用本发明的技术方案，通过在栽培架体内设置温度传感器、湿度传感器、光照强度传感器和植物全光谱生长灯，将超声波雾化器、轴流风扇、温度传感器、湿度传感器、光照强度传感器和植物全光谱生长灯均与控制器连接，使用时，分别通过温度传感器、湿度传感器和光照强度传感器采集栽培架体内的温度信息、湿度信息和光照强度信息，生成温度信号、湿度信号和光照强度信号，并将该温度信号、湿度信号和光照强度信号传输至控制器，控制器根据温度信号和湿度信号控制超声波雾化器的开闭状态、雾化状态以及轴流风扇的风速，控制器根据光照强度信号控制植物全光谱生长灯的光照强度和时间，进而对栽培架体内的光照强度进行调节。该超声波智能气雾栽培装置实现了对栽培架体内温度、湿度和光照强度的自动调节，可对植物生长过程实时监测，避免植物生长出现异常。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例的超声波智能气雾栽培装置的结构示意图。
图2为沿图1中A-A面的剖视示意图。
图3为本发明实施例的超声波智能气雾栽培装置的内部结构示意图。
图4为本发明实施例的超声波智能气雾栽培装置中不锈钢支撑架的结构示意图。
图5为本发明实施例的超声波智能气雾栽培装置中营养液槽、超声波雾化器和轴流风扇的结构示意图。
图6为本发明实施例的超声波智能气雾栽培装置的电路连接框图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、栽培架体；11、不锈钢支撑架；12、定植板；13、定植孔；20、营养液槽；30、超声波雾化器；40、轴流风扇；50、温度传感器；60、湿度传感器；70、光照强度传感器；80、植物全光谱生长灯；90、控制器；100、植物根系湿度传感器；110、驱动电机；120、防水回流膜；130、无线收发模块；140、上位机。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“一个”或者“一”等类似词语不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。
参见图1至图6，一种本发明实施例的超声波智能气雾栽培装置，该超声波智能气雾栽培装置包括用于栽培植物的栽培架体10，在栽培架体10的底部设置有营养液槽20，营养液槽20与栽培架体10的内部连通，营养液槽20内设有超声波雾化器30，栽培架体10内设有轴流风扇40。在栽培架体10内还设置有温度传感器50、湿度传感器60、光照强度传感器70和植物全光谱生长灯80，在栽培架体10的顶部设置有控制器90，并且超声波雾化器30、轴流风扇40、温度传感器50、湿度传感器60、光照强度传感器70和植物全光谱生长灯80均与控制器90连接。
上述的超声波智能气雾栽培装置，通过在栽培架体10内设置温度传感器50、湿度传感器60、光照强度传感器70和植物全光谱生长灯80，将超声波雾化器30、轴流风扇40、温度传感器50、湿度传感器60、光照强度传感器70和植物全光谱生长灯80均与控制器90连接，使用时，分别通过温度传感器50、湿度传感器60和光照强度传感器70采集栽培架体10内的温度信息、湿度信息和光照强度信息，生成温度信号、湿度信号和光照强度信号，并将该温度信号、湿度信号和光照强度信号传输至控制器90，控制器90根据温度信号和湿度信号控制超声波雾化器30的开闭状态、雾化状态以及轴流风扇40的风速，控制器90根据光照强度信号控制植物全光谱生长灯80的光照强度和时间，进而对栽培架体10内的光照强度进行调节。该超声波智能气雾栽培装置实现了对栽培架体10内温度、湿度和光照强度的自动调节，可对植物生长过程实时监测，避免植物生长出现异常。
参见图1和图3，在本实施例中，智能气雾栽培装置还包括植物根系湿度传感器100，该植物根系湿度传感器100安装在栽培架体10内且靠近植物的根系处安装，植物根系湿度传感器100与控制器90连接。通过设置植物根系湿度传感器100采集植物根系附近的湿度，便于对植物根系处的湿度进行调节和控制，使植物能够在更加适宜的湿度条件下生长。
参见图1、图3和图4，具体来说，栽培架体10包括一个不锈钢支撑架11，在该不锈钢支撑架11内安装有多块定植板12，多块定植板12围成多棱柱形，每块定植板12上开设有多个定植孔13，每个定植孔13内均放置有定植篮(图中未示出)，植物栽培在定植篮内。定植板12采用挤塑板。
为了使植物补光更加均匀，在本实施例中，多块定值板12活动设置在营养液槽20上，在不锈钢支撑架11的顶部安装有一台驱动电机110，该驱动电机110与控制器90连接，驱动电机110的转轴与多棱柱形的定植板12连接，用于驱动定值板12在营养液槽20上转动。如此设置，通过驱动电机110驱动定植板12转动，从而使各个位置的植物所照射到的光照强度相同，有效提高了植物补光的均匀性。定植板12的旋转速度通过控制器90来控制。一般地，转速适宜范围为0.1r/min-10r/min。
为了避免营养液从多块定植板12之间的连接处以及栽培架体10与营养液槽20的连接处外漏，参见图1和图3，在本实施例中，在定植板12的内侧设置有防水回流膜120，该防水回流膜120上对应于定植孔13开设有通孔，防水回流膜120的底部设置有与营养液槽20连通的开口。如此设置，营养液沾在防水回流膜120上后，沿防水回流膜120下落，落回至营养液槽20内进行回收。这样，有效避免了营养液的外漏，提高了营养液的利用率，降低了成本。
具体地，参见图1和图3，在本实施例中，在不锈钢支撑架11内安装有六块定植板12，其中三块彼此相间隔的定植板12上均安装有一个温度传感器50、一个湿度传感器60和一个光照强度传感器70，其中，温度传感器50安装在定植板12的下部，湿度传感器60安装在定植板12的中部，光照强度传感器70安装在定植板12的上部；另外三块彼此相间隔的定植板12上均安装两个植物根系湿度传感器100。该两个植物根系湿度传感器100分别安装在定植板12的上部和下部。如此布置，可以进一步提高温度采集、湿度采集、光照强度采集以及植物根系部湿度采集的准确性。
在本实施例中，控制器90采用Stm32为主控制板，温度传感器50采用SM1810B温度传感器，湿度传感器60采用SM1810B湿度传感器，光照强度传感器70采用SM2160B RS485总线式光照度传感器，并且温度传感器50、湿度传感器60、光照强度传感器70和植物根系湿度传感器100均通过RS485通讯模块与控制器90连接，采用工业通用的MODBUS-RTU协议，波特率9600。
超声波雾化器30雾化营养液后，营养液雾滴是常温的，常温雾滴不能上升，必须借助轴流风扇40把雾滴往上部吹，才能使根系吸收到营养液雾滴。为了更好地将营养液雾滴吹到栽培架体10内，参见图1、图2和图5，在本实施例中，将轴流风扇40安装在营养液槽20的顶部且正对超声波雾化器30处。这样，经过雾化的营养液可以立即被轴流风扇40吹入栽培架体10内。通过调节轴流风扇40的风速大小可以调节营养液雾滴的通过量大小。
参见图6，在本实施例中，控制器90还通过一个无线收发模块130与一个上位机140(电脑Web端、手机APP端)连接。能在电脑Web端和手机APP端实现数据的实时采集及调控。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (9)
1.一种超声波智能气雾栽培装置，包括用于栽培植物的栽培架体(10)，所述栽培架体(10)的底部设有营养液槽(20)，所述营养液槽(20)与所述栽培架体(10)的内部连通，所述营养液槽(20)内设有超声波雾化器(30)，所述栽培架体(10)内设有轴流风扇(40)，其特征在于，所述栽培架体(10)内还设有温度传感器(50)、湿度传感器(60)、光照强度传感器(70)和植物全光谱生长灯(80)，所述栽培架体(10)的顶部设有控制器(90)，所述超声波雾化器(30)、所述轴流风扇(40)、所述温度传感器(50)、所述湿度传感器(60)、所述光照强度传感器(70)和所述植物全光谱生长灯(80)均与所述控制器(90)连接。
2.根据权利要求1所述的智能气雾栽培装置，其特征在于，所述超声波智能气雾栽培装置还包括植物根系湿度传感器(100)，所述植物根系湿度传感器(100)安装在所述栽培架体(10)内且靠近植物的根系处，所述植物根系湿度传感器(100)与所述控制器(90)连接。
3.根据权利要求2所述的超声波智能气雾栽培装置，其特征在于，所述栽培架体(10)包括一不锈钢支撑架(11)，所述不锈钢支撑架(11)内安装有多块定植板(12)，多块所述定植板(12)围成多棱柱形，所述定植板(12)上开设有定植孔(13)，所述定植孔(13)内放置有定植篮。
4.根据权利要求3所述的超声波智能气雾栽培装置，其特征在于，多块所述定植板(12)活动设置在所述营养液槽(20)上，所述不锈钢支撑架(11)的顶部安装一驱动电机(110)，所述驱动电机(110)与所述控制器(90)连接，所述驱动电机(110)的转轴与所述多棱柱形的定植板(12)连接，用于驱动所述定植板(12)在所述营养液槽(20)上转动。
5.根据权利要求3所述的超声波智能气雾栽培装置，其特征在于，所述定植板(12)的内侧设有防水回流膜(120)，所述防水回流膜(120)上对应于所述定植孔(13)开设有通孔，所述防水回流膜(120)的底部设有与所述营养液槽(20)连通的开口。
6.根据权利要求3所述的超声波智能气雾栽培装置，其特征在于，所述不锈钢支撑架(11)内安装有六块所述定植板(12)，其中三块彼此相间隔的所述定植板(12)上均安装一个所述温度传感器(50)、一个所述湿度传感器(60)和一个所述光照强度传感器(70)，另外三块彼此相间隔的所述定植板(12)上均安装两个所述植物根系湿度传感器(100)。
7.根据权利要求2所述的超声波智能气雾栽培装置，其特征在于，所述控制器(90)采用Stm32为主控制板，所述温度传感器(50)为SM1810B温度传感器，所述湿度传感器(60)为SM1810B湿度传感器，所述光照强度传感器(70)为SM2160B RS485总线式光照度传感器，所述温度传感器(50)、所述湿度传感器(60)、所述光照强度传感器(70)和所述植物根系湿度传感器(100)均通过RS485通讯模块与所述控制器(90)连接。
8.根据权利要求1所述的超声波智能气雾栽培装置，其特征在于，所述轴流风扇(40)安装在所述营养液槽(20)的顶部且正对所述超声波雾化器(30)设置。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的超声波智能气雾栽培装置，其特征在于，所述控制器(90)通过一无线收发模块(130)与一上位机(140)连接。
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