CN110367113A - 一种智能无土栽培温室系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能无土栽培温室系统及其控制方法，包括矩形截面的密封操作温室，操作温室中沿着竖直方向间隔的设置有若干组无土栽培单元，栽培单元包括若干固定安装板及设置在固定安装板上方进行移动补水的水箱，固定安装板水平等间隔的固定设置在操作温室中，固定安装板上放置若干培养盆，固定安装板上方安装有移动件，移动件的上端安装有水箱，水箱的下端设有与固定安装板上的培养盆数目相同的出水口，通过该智能无土栽培温室系统在现有系统的基础上，智能、精准的完成无土栽培的湿度控制，避免了以往系统中大范围洒水或布置繁多水管、喷头的工作，实现同一系统中每个培养植株的个别化需求，推进无土栽培进入更高的智能阶段。

Description

一种智能无土栽培温室系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及无土栽培技术领域，具体是一种智能无土栽培温室系统及其控制方法。

背景技术

无土栽培，是指以水、草炭或森林腐叶土、蛭石等介质作植株根系的基质固定植株，植物根系能直接接触营养液的栽培方法。无土栽培中营养液成分易于控制，且可随时调节。无土栽培是近几十年来发展起来的一种作物栽培的新技术，无土栽培的特点是以人工创造的作物根系生长环境取代土壤环境，它不仅能满足作物对养分、水分、空气等条件的需要，而且对这些条件要求加以控制调节，以促进作物更好地生长，并获得较好的营养生长于生殖生长平衡。所以，无土栽培的作物通常生长发育良好，产量高，品质上乘。

由于无土栽培具备的诸多优点，各种无土栽培系统被研发和投入使用，其核心在于利用先进的传感技术，对无土栽培操作室内的水分、光照、温度、气体浓度等因素进行定量控制。对于无土栽培中极为重要的水分补充(灌溉)控制，现有的系统多采用在操作室顶部设置固定或旋转的喷头进行湿度控制，虽然成本较小但控制精细度较差，还存在一些系统设置密集的管线网和喷头，在每个培养盆上端均安装有喷头，这种操作方式不以利于安装布线，维护和使用成本较高，因而，需要一种智能化的、便捷的无土栽培温室系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智能无土栽培温室系统及其控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种智能无土栽培温室系统，包括矩形截面的密封操作温室，所述操作温室中沿着竖直方向间隔的设置有若干组无土栽培单元，所述栽培单元包括若干固定安装板及设置在固定安装板上方进行移动补水的水箱，固定安装板水平等间隔的固定设置在操作温室中，所述固定安装板上放置若干培养盆，所述固定安装板上方安装有移动件，所述移动件的两端均滑动安装在滑槽上，滑槽固定在操作温室内侧壁上，所述移动件中还设有电性移动结构，所述移动件的上端安装有水箱，水箱的下端设有与固定安装板上的培养盆数目相同的出水口，出水口一一对应的通过水管连接位于培养盆上方的连接口,连接口的下端设有滴管头，连接水箱出水口与连接口的水管上均设有连接控制器的电磁阀，所述滴管头与培养盆之间还设有红外感应元件，所述培养盆中还设有连接控制器的湿度传感器。

作为本发明进一步的方案：所述电性移动结构包括电机、传动带及驱动轮，所述移动件的两端均设有驱动轮，驱动轮通过传动带连接移动件中的电机。

作为本发明再进一步的方案：所述红外感应元件包括设置在培养盆一侧的红外发射器和设置的连接口一侧与红外发射器相对的红外接收器。

作为本发明再进一步的方案：所述连接口的一侧还设有图像采集组件，所述图像采集组件连接控制器的摄像头。

作为本发明再进一步的方案：所述水箱通过软管连接操作温室外的蓄水箱,软管还连接输送泵，所述水箱中设有连接控制器的液位计。

作为本发明再进一步的方案：所述操作温室中若干组无土栽培单元的固定安装板交错设置。

作为本发明再进一步的方案：所述固定安装板的上端设有滑动安装的滑板,滑板安装在固定安装板上的卡槽中，滑板的上端固定安装若干与培养盆下端相匹配的固定座，培养盆固定安装在固定座上，所述滑板对应处的操作温室上设有拉门。

作为本发明再进一步的方案：所述驱动轮上设有齿纹，滑槽内设有与驱动轮上齿纹相啮合的齿条。

作为本发明再进一步的方案：所述滑槽上还固定安装有用于进行营养液补充的移动件，操作温室外侧设有营养液存储箱。

本申请的另一个目的在于，提出一种应用于上述智能无土栽培温室系统的控制方法，包括以下步骤：

1、进行培养盆中培养基的制备；

2、将植株栽植到对应的培养盆中，并将拉门将滑板安装到操作温室中，在控制器设定相应的湿度、光照和温度；

3、在控制端监测智能无土栽培温室系统中进行的智能补水、补营养液、光照和温度的调节，并根据拍摄的植株图片进行植株成熟判定；

4、将成熟的植株移出操作温室外，并进行空白培养盆和植株的填补。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过该智能无土栽培温室系统在现有系统的基础上，智能、精准的完成无土栽培的湿度控制，避免了以往系统中大范围洒水或布置繁多水管、喷头的工作，实现同一系统中每个培养植株的个别化需求，推进无土栽培进入更高的智能阶段，本发明结构简单、实用性强、易于使用和推广。

附图说明

图1为智能无土栽培温室系统的结构示意图。

图2为智能无土栽培温室系统的截面结构示意图。

图3为智能无土栽培温室系统中滴管头的结构示意图。

图4为智能无土栽培温室系统中电解水装置的结构示意图。

其中：操作温室1、水箱2、滑槽3、驱动轮4、培养盆5、固定座6、固定安装板7、拉门8、红外发射器9、滴管头10、连接口11、滑板12、蓄水箱13、营养液存储箱14、输送泵15、软管16、液位计17、连接管18、电解水装置19、红外接收器20、移动件21。

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。

实施例1：

请参阅图1～3，本发明实施例中，一种智能无土栽培温室系统，包括矩形截面的密封操作温室1，所述操作温室1中沿着竖直方向间隔的设置有若干组无土栽培单元，所述栽培单元包括若干固定安装板7及设置在固定安装板7上方进行移动补水的水箱2，固定安装板7水平等间隔的固定设置在操作温室1中，所述固定安装板7上放置有用于进行无土栽培的培养盆5，所述固定安装板7上方安装有移动件21，所述移动件21的两端均滑动安装在滑槽3上，滑槽3固定在操作温室1内侧壁上，所述移动件21中还设有电性移动结构，所述电性移动结构包括电机、传动带及驱动轮4，所述移动件21的两端均设有驱动轮4，驱动轮4通过传动带连接移动件21中的电机，由电机工作带动驱动轮4运动，从而有效控制移动件21进行水平运动，所述移动件21的上端安装有水箱2，水箱2的下端设有与固定安装板7上的培养盆5数目相同的出水口，出水口一一对应的通过水管连接位于培养盆5上方的连接口11,连接口11的下端设有滴管头10，连接水箱2出水口与连接口11的水管上均设有连接控制器的电磁阀，所述滴管头10与培养盆5之间还设有红外感应元件，所述红外感应元件包括设置在培养盆5一侧的红外发射器9和设置的连接口11一侧与红外发射器9相对的红外接收器20，所述培养盆5中还设有连接控制器的湿度传感器；在具体的工作时，待栽培的植株栽培在各个培养盆5上，并通过培养盆5中的湿度传感器实时检测各个培养盆5中的湿度情况，当湿度低于设定值需要进行补水时，移动件21中的电性移动结构带动移动件21进行水平移动，通过红外感应元件中的红外发射器9与红外接收器20完成定位，需要补水的培养盆5的一侧的红外发射器9发出红外光线，通过红外接收器20接收使电性移动结构停止工作，静止于需要补水的红外发射器9的上方，并通过打开对应的水管上电磁阀，使水箱2中的水沿着水管与滴管头10滴落，完成精准的补水工作，通过该智能无土栽培温室系统智能、精准的完成无土栽培的湿度控制，避免了以往系统中大范围洒水或布置繁多水管、喷头的工作，实现同一系统中每个培养植株的个别化需求，推进无土栽培进入更高的智能阶段。

具体的，所述连接口11的一侧还设有图像采集组件，所述图像采集组件连接控制器的摄像头，通过摄像头拍摄各个进行补水植株的图片并传递至控制端，使外部人员对植株的无土栽培成长情况进行细致的掌控。

具体的，所述水箱2通过软管16连接操作温室1外的蓄水箱13,软管16还连接输送泵15，用以输送蓄水箱13中的水进入水箱2中进行灌溉，所述水箱2中设有连接控制器的液位计17，在水箱2中的液位计17检测液位较低，需要补水时，通过控制器控制输送泵15工作，进行向水箱2中的输水工作。

具体的，所述操作温室1中还设有光照控制组件、温度控制组件等，其利用关照传感器、温度传感器与设置在操作温室1内的照明灯、加热板等进行光照和温度等因素的控制，其与现有技术应用相同，在此不再加以赘述。

具体的，高度不同的固定安装板7交错设置，使固定安装板7上的植株均可受到顶部的光照，保证气流的顺畅，便于大量植株稳定的栽培。

具体的，所述固定安装板7的上端设有滑动安装的滑板12,滑板12安装在固定安装板7上的卡槽中，滑板12的上端固定安装若干与培养盆5下端相匹配的固定座6，培养盆5固定安装在固定座6上，所述滑板12对应处的操作温室1上设有拉门8，工作时拉动滑板12，将滑板12和多个培养盆5移出操作温室1外，便于无土栽培的进行。

具体的，为了保证移动件21的稳定移动，避免惯性等因素导致的误差，所述驱动轮4上设有齿纹，滑槽3内设有与驱动轮4上齿纹相啮合的齿条，从而增大驱动轮4运行的摩擦力，抵消移动件21运动的惯性。

此外，所述滑槽3上还固定安装有用于进行营养液补充的移动件21，营养液补充与水分补充采用同原理机构，通过养液补充的精准补充，进一步提升智能无土栽培温室系统的智能型。

实施例2：

一种基于实施例1的智能无土栽培温室系统的控制方法，包括以下步骤：

1、进行培养盆5中培养基的制备(其制备根据不同的无土栽培植株特性而存在差异，多利用动物粪便、益生菌剂等原料混合发酵而成)；

2、将植株栽植到对应的培养盆5中，并将拉门8将滑板12安装到操作温室1中，在控制器设定相应的湿度、光照和温度；

3、在控制端监测智能无土栽培温室系统中进行的智能补水、补营养液、光照和温度的调节，并根据拍摄的植株图片进行植株成熟判定；

4、将成熟的植株移出操作温室1外，并进行空白培养盆5和植株的填补。

实施例3：

请参阅图4，本发明实施例在实施例1的基础上，对一种智能无土栽培温室系统及其控制方法进行功能升级，具体为：

所述水箱2的一侧还通过连接管18连接电解水装置19，电解水装置19中设有储水腔室和连接电源的电极，通过点解水产生氢气，氢气通过电解水装置19上端的排气口进入操作温室1内，使操作温室1内形成富含氢气的环境，显著的增加植株生长速速和维生素含量，提高无土栽培的效率。

需要特别说明的是，电解水装置19及其他用电组件的电源可为移动蓄电池，在水箱2无需进行工作位于操作温室1一段时，可利用电源线或无线充电线圈等为其充电，从而避免了在操作温室1进行大量的电源线排布工作，便于操作温室1的安装和使用。

本发明的工作原理是：所述操作温室1中沿着竖直方向间隔的设置有若干组无土栽培单元，所述栽培单元包括若干固定安装板7及设置在固定安装板7上方进行移动补水的水箱2，固定安装板7水平等间隔的固定设置在操作温室1中，所述固定安装板7上放置有用于进行无土栽培的培养盆5，所述固定安装板7上方安装有移动件21，所述移动件21的两端均滑动安装在滑槽3上，滑槽3固定在操作温室1内侧壁上，所述移动件21中还设有电性移动结构，所述电性移动结构包括电机、传动带及驱动轮4，所述移动件21的两端均设有驱动轮4，驱动轮4通过传动带连接移动件21中的电机，由电机工作带动驱动轮4运动，从而有效控制移动件21进行水平运动；所述移动件21的上端安装有水箱2，水箱2的下端设有与固定安装板7上的培养盆5数目相同的出水口，出水口一一对应的通过水管连接位于培养盆5上方的连接口11,连接口11的下端设有滴管头10，连接水箱2出水口与连接口11的水管上均设有连接控制器的电磁阀，所述滴管头10与培养盆5之间还设有红外感应元件，所述红外感应元件包括设置在培养盆5一侧的红外发射器9和设置的连接口11一侧与红外发射器9相对的红外接收器20，所述培养盆5中还设有连接控制器的湿度传感器；在具体的工作时，待栽培的植株栽培在各个培养盆5上，并通过培养盆5中的湿度传感器实时检测各个培养盆5中的湿度情况，当湿度低于设定值需要进行补水时，移动件21中的电性移动结构带动移动件21进行水平移动，通过红外感应元件中的红外发射器9与红外接收器20完成定位，需要补水的培养盆5的一侧的红外发射器9发出红外光线，通过红外接收器20接收使电性移动结构停止工作，静止于需要补水的红外发射器9的上方，并通过打开对应的水管上电磁阀，使水箱2中的水沿着水管与滴管头10滴落，完成精准的补水工作，通过该智能无土栽培温室系统智能、精准的完成无土栽培的湿度控制，避免了以往系统中大范围洒水或布置繁多水管、喷头的工作，实现同一系统中每个培养植株的个别化需求，推进无土栽培进入更高的智能阶段。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种智能无土栽培温室系统，包括矩形截面的密封操作温室(1)，其特征在于，所述操作温室(1)中沿着竖直方向间隔的设置有若干组无土栽培单元，所述栽培单元包括若干固定安装板(7)及设置在固定安装板(7)上方进行移动补水的水箱(2)，固定安装板(7)水平等间隔的固定设置在操作温室(1)中，所述固定安装板(7)上放置若干培养盆(5)，所述固定安装板(7)上方安装有移动件(21)，所述移动件(21)的两端均滑动安装在滑槽(3)上，滑槽(3)固定在操作温室(1)内侧壁上，所述移动件(21)中还设有电性移动结构，所述移动件(21)的上端安装有水箱(2)，水箱(2)的下端设有与固定安装板(7)上的培养盆(5)数目相同的出水口，出水口一一对应的通过水管连接位于培养盆(5)上方的连接口(11),连接口(11)的下端设有滴管头(10)，连接水箱(2)出水口与连接口(11)的水管上均设有连接控制器的电磁阀，所述滴管头(10)与培养盆(5)之间还设有红外感应元件，所述培养盆(5)中还设有连接控制器的湿度传感器。

2.根据权利要求1所述的智能无土栽培温室系统，其特征在于，所述电性移动结构包括电机、传动带及驱动轮(4)，所述移动件(21)的两端均设有驱动轮(4)，驱动轮(4)通过传动带连接移动件(21)中的电机。

3.根据权利要求1所述的智能无土栽培温室系统，其特征在于，所述红外感应元件包括设置在培养盆(5)一侧的红外发射器(9)和设置的连接口(11)一侧与红外发射器(9)相对的红外接收器(20)。

4.根据权利要求1所述的智能无土栽培温室系统，其特征在于，所述连接口(11)的一侧还设有图像采集组件，所述图像采集组件连接控制器的摄像头。

5.根据权利要求1所述的智能无土栽培温室系统，其特征在于，所述水箱(2)通过软管(16)连接操作温室(1)外的蓄水箱(13),软管(16)还连接输送泵(15)，所述水箱(2)中设有连接控制器的液位计(17)。

6.根据权利要求1所述的智能无土栽培温室系统，其特征在于，所述操作温室(1)中若干组无土栽培单元的固定安装板(7)交错设置。

7.根据权利要求1所述的智能无土栽培温室系统，其特征在于，所述固定安装板(7)的上端设有滑动安装的滑板(12),滑板(12)安装在固定安装板(7)上的卡槽中，滑板(12)的上端固定安装若干与培养盆(5)下端相匹配的固定座(6)，培养盆(5)固定安装在固定座(6)上，所述滑板(12)对应处的操作温室(1)上设有拉门(8)。

8.根据权利要求2所述的智能无土栽培温室系统，其特征在于，所述驱动轮(4)上设有齿纹，滑槽(3)内设有与驱动轮(4)上齿纹相啮合的齿条。

9.根据权利要求1所述的智能无土栽培温室系统，其特征在于，所述滑槽(3)上还固定安装有用于进行营养液补充的移动件(21)，操作温室(1)外侧设有营养液存储箱(14)。

10.一种智能无土栽培温室系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)、进行培养盆中培养基的制备；

2)、将植株栽植到对应的培养盆中，并将拉门将滑板安装到操作温室中，在控制器设定相应的湿度、光照和温度；

3)、在控制端监测智能无土栽培温室系统中进行的智能补水、补营养液、光照和温度的调节，并根据拍摄的植株图片进行植株成熟判定；

4)、将成熟的植株移出操作温室外，并进行空白培养盆5和植株的填补。