CN111142586B - 一种雾培种植装置的控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种雾培种植装置的控制系统，通过采集所述雾培种植装置的种植单元内的实时雾气浓度，并将所述实时雾气浓度发送给控制单元；所述控制单元用于接收并将所述实时雾气浓度与预设的浓度阈值进行比较，当所述实时雾气浓度不在浓度阈值内，控制所述浓度调节组件调节输送到所述种植单元内的雾气流量，将所述雾培种植装置的种植单元内的实时雾气浓度调节到预设的浓度阈值内。相比起现有技术，能更好、更精确地补充水分以及养分，并且还能解决现有的雾培种植装置易导致对种植单元内水分雾或养分雾浓度过高或过低、造成雾化效率低，水分雾气或养分雾气的浪费等问题。

Description

一种雾培种植装置的控制系统

技术领域

本发明涉及植物栽培技术领域，尤其一种雾培种植装置的控制系统。

背景技术

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新型无土栽培模式，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，在自动控制系统的调控下间歇性喷到植物根系上，以提供植物生长所需的水分和养分。雾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。

现有的雾培种植装置存在这样缺陷，由于不能检测雾化种植装置的种植单元内的水分雾气或养分雾的浓度，易导致对种植单元内水分雾或养分雾浓度过高或过低，进而造成雾化效率低，水分雾气或养分雾气的浪费。

因此，如何解决现有的雾培种植装置易导致对种植单元内水分雾或养分雾浓度过高或过低已成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供了雾培种植装置的控制系统，用于解决现有的雾培种植装置易导致对种植单元内水分雾或养分雾浓度过高或过低的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种雾培种植装置的控制系统，包括：浓度采集组件、控制单元以及浓度调节组件；

所述浓度调节组件用于调节输送到雾培种植装置的种植单元内的雾气的流量；

所述浓度采集组件用于采集所述种植单元内的实时雾气浓度，并将所述实时雾气浓度发送给所述控制单元；

所述控制单元用于接收并将所述实时雾气浓度与预设的浓度阈值进行比较，当所述实时雾气浓度不在浓度阈值内，控制所述浓度调节组件调节输送到所述种植单元内雾气的流量，以将种植单元内的实时雾气浓度调节到预设的浓度阈值内。

优选的，所述浓度采集组件为设置在所述雾培种植装置的种植单元内的电导率浓度传感器。

优选的，所述浓度调节组件为设置在所述雾培种植装置的雾气运输管道以及设置在所述雾气运输管道上的电磁阀，所述控制单元与所述电磁阀连接，所述控制单元用于当所述实时雾气浓度高于所述浓度阈值的上限时，控制所述电磁阀调小所述雾气运输管道的连通口径，降低输送到所述种植单元内的雾气流量；当所述实时雾气浓度低于所述浓度阈值的下限时，控制所述电磁阀调大所述雾气运输管道的连通口径，增加输送到所述种植单元内的雾气流量。

优选的，所述雾气运输管道为具有多个不同高度层的螺旋状的运输管，所述运输管在不同高度层的不同方位连通有多个可调节出雾量的喷头。

优选的，所述浓度调节组件包括双向马达、入口与所述雾化器的出口连通的运输内管以及套在所述运输内管上并与所述运输内管同轴心的旋转外管，所述旋转外管上设置有与所述散雾口连通的第一出口，所述运输内管在与第一出口重合处设置有对应大小的第二出口，所述旋转外管与双向马达传动连接，所述双向马达所述控制单元连接，所述控制单元用于当所述养分雾气浓度高于所述第二浓度阈值时，控制所述双向马达调小所述运输内管和旋转外管十字出口的重合度，当低于所述第二浓度阈值时，控制所述双向马达调大所述运输内管和旋转外管十字出口的重合度。

优选的，所述旋转外管的管壁上的不同水平方位上分别设置多个不同高度的第一出口，所述多个第一出口与多个散雾小管一一连通，所述多个散雾小管的管壁上均匀设置有多个散雾口。

优选的，所述控制单元还与一人机界面连接，所述人机界面上设置有浓度阈值设置模块，用于供用户根据雾培种植装置种植的绿植的种类不同设定不同数值范围的浓度阈值。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明中的雾培种植装置的控制系统，通过采集雾培种植装置的种植单元内的实时雾气浓度，并将实时雾气浓度发送给控制单元；控制单元用于接收并将实时雾气浓度与预设的浓度阈值进行比较，当实时雾气浓度不在浓度阈值内，控制浓度调节组件调节输送到所述种植单元内的雾气流量，以将雾培种植装置的种植单元内的实时雾气浓度调节到预设的浓度阈值内。相比起现有技术，能更好、更精确地补充水分以及养分，并且还能解决现有的雾培种植装置易导致对种植单元内水分雾或养分雾浓度过高或过低、造成雾化效率低，水分雾气或养分雾气的浪费的问题。

2、在优选方案中，通过在旋转外管的管壁上的不同水平方位上分别设置有多个不同高度的带孔的散雾小管，能使得雾培种植装置内部的雾化更加均匀，解决现有雾化装置雾滴大，装置内雾化不均匀以及植物根系受雾不均匀、绿植不耐盐碱等问题。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的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是本发明优选实施例中的雾培种植装置外形图；

图2是本发明优选实施例中的雾培种植装置部分特征图；

图3是本发明优选实施例中的雾培种植装置内部结构图；

图4是本发明优选实施例中的营养液配比单元结构简图；

图5是本发明优选实施例中的原液瓶的安装结构图；

图6是图5中A处的局部放大剖切图；

图7是本发明优选实施例中的人机界面自动模式图；

图8是本发明优选实施例中的人机界面手动模式；

图9是本发明优选实施例中的控制单元的连接简图；

图10是本发明优选实施例中的湿度检测电路原理图；

图11是本发明优选实施例中的温度检测电路原理图；

图12是本发明优选实施例中的电导率检测电路原理图；

图13是本发明优选实施例中的超声波雾化器电路原理图；

图14是本发明雾培种植装置的控制系统的结构简图。

其中，图中标号：1、握把；2、箱体；3、温湿度传感器；4、信号接收器；5、触控操作屏；6、防水隔板；7、底箱；8、万向轮；9、支架；10、散雾小管；11、输雾管；12、五孔喷头；13、传输管；14、超声波雾化器；15、隔膜水泵；16、海水淡化器；17、海水箱；18、混合箱；19、第二管道；20、原液瓶；21、营养液存储箱；22、水箱；23、第一电磁阀；24、三通管；25、第二马达；26、固定孔；27、移动架；28、槽孔；29、移动支撑架；30、夹瓶器；31、锁紧块；32、盛液装置；33、夹板；34、夹板支撑架；35、通水销；36、导流孔；37、防水垫片；38、第三管道；39、防漏装置；40、固定垫片；41、第三电磁阀；42、搅拌棒。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

实施例一：

如图14所示，本实施中公开了一种雾培种植装置的控制系统，包括：浓度采集组件、控制单元以及浓度调节组件；

浓度调节组件用于调节输送到雾培种植装置的种植单元内的雾气的流量；

浓度采集组件用于采集种植单元内的实时雾气浓度，并将实时雾气浓度发送给控制单元；

控制单元用于接收并将实时雾气浓度与预设的浓度阈值进行比较，当实时雾气浓度不在浓度阈值内，控制浓度调节组件调节输送到种植单元内雾气的流量，以将种植单元内的实时雾气浓度调节到预设的浓度阈值内。

本发明中的雾培种植装置的控制系统，通过采集雾培种植装置的种植单元内的实时雾气浓度，并将实时雾气浓度发送给控制单元；控制单元用于接收并将实时雾气浓度与预设的浓度阈值进行比较，当实时雾气浓度不在浓度阈值内，控制浓度调节组件调节输送到种植单元内的雾气流量，将雾培种植装置的种植单元内的实时雾气浓度调节到预设的浓度阈值内。相比起现有技术，能更好、更精确地补充水分以及养分，并且还能解决现有的雾培种植装置易导致对种植单元内水分雾或养分雾浓度过高或过低、造成雾化效率低，水分雾气或养分雾气的浪费的问题。

实施例二：

实施例二是实施例一的拓展实施例，其与实施例一的不同之处，对雾培种植装置及其控制系统的结构进行了优化，其具体内容，如下：

其中，在本实施例中，雾化种植的控制系统应用在如图1至3所示的雾培种植装置中，并且，在本实施例中的雾培种植装置上设置有多个浓度调节组件，包括第一浓度调节组件、第二浓度调节组件以及第三浓度调节组件，其中，第一浓度调节组件包括传输管13以及传输管13上的第七电磁阀，第二浓度调节组件包括输雾管11以及第八电磁阀，所第三浓度调节组件包括双向马达、入口与雾化器的出口连通的运输内管以及套在运输内管上并与运输内管同轴心的旋转外管。本实施例中雾气运输管道，是指将雾化器内的雾气输送到散雾口或五孔喷头的管道。在本实施例中，雾化器采用超声波雾化器14，在本实施例，定植单元是指设置在箱体2上由多个用于种植绿植的定植孔围成的空间。

如图1至3所示，雾培种植装置包括底箱7以及设置在底箱7上的方台状的箱体2，以及控制单元，底箱7和箱体2之间设置有防水隔板6，底箱7下部设置有万向轮8，箱体2的外壳由支架9、侧面壁、以及顶板组成，侧面壁上设置多个握把1和多个定植孔，触控操作屏5(即人机界面)设置在箱体2的顶板上，箱体2的顶板上还设置有与控制单元连接的信号接收器4，信号接收器4用于通过远程wifi网络与手机app或其他终端上的人机界面建立通信连接，可以在手机app或其他终端上的人机界面查询雾培种植装置的状态(显示营养液存储箱21内的水位、水温、浓度、定植单元内的温度以及湿度)以及设置控制参数(设定湿度阈值、温度阈值、全光谱灯管的光照强弱等)，箱体2的顶板上还设置有温湿度传感器3(即本发明中的温度传感器和湿度传感器)，箱体2内部包括第一雾化单元和第二雾化单元。

其中，第一雾化单元包括：用于存储淡水的水箱22、与水箱通过第一运输组件连通的超声波雾化器14、以及超声波雾化器14的第一出口连接的喷射组件；第一运输组件和超声波雾化器14均与控制单元连接，控制单元还用于控制第一运输组件将水箱内的水运输到超声波雾化器14中，并控制超声波雾化器14对运输来的水进行雾化。

第一运输组件包括：第一管道、设置在第一管道上的第一电磁阀23、第一水泵；第一水泵的进水口与水箱22的第一出水孔通过第一管道连接、第一水泵的出水口与超声波雾化器14的第一进水口连通；喷射组件包括入口与超声波雾化器14的第一雾化口连接的传输管13以及与传输管13的多个十字出口一一连接的多个五孔喷头12，多个五孔喷头12分别设置在多个定植孔处，传输管13和超声波雾化器14通过第七电磁阀连通，控制单元与五孔喷头12和传输管13上的第七电磁阀连通连接，用于通过控制五孔喷头12开关量和传输管13上的电磁阀的开启程度控制保湿雾气的除雾量；第一水泵用于将水箱22内的淡水抽入到超声波雾化器14中，超声波雾化器14用于将淡水雾化成保湿雾气，并通过传输管13输送给多个定植孔处的五孔喷头12，供五孔喷头12将保湿雾气喷射在栽培在定植孔内绿植的根部，供绿植汲取生长所需的水分。

其中，第一管道和第一水泵间设置有过滤网，过滤网用于过滤杂质，传输管13包括与超声波雾化器14连接的L形连接段，设置在L形连接段上端，与L形连接段连接的下螺旋管段，设置下螺旋管段上端，与下螺旋管段连接的上螺旋管段，下段螺旋管段与连接段有圆角

为过渡连接，下段螺旋管段与上端螺旋管段结束角度与起始角度均为0°，实现平滑连接，上端螺旋管段尾部有堵头，上下螺旋管段选用912软管，五孔喷头12为一种新型五通针孔喷头，分为主喷头和四个副喷头，主喷头可通过旋钮调节出雾量大小，五个喷头均为防脱落锁扣式，为在五个喷嘴上有外螺纹，喷头有内螺纹，实现锁扣。

本发明中主要通过布置在封闭装置内不同位置的雾化喷头开闭控制出雾量，比之通过风机吹散雾气散播水雾的方式，更容易控制出雾量的大小与分布位置，且风机散雾的方式额外增加许多电子元件，风机等贵重零件长期处于液体侵蚀，对材料要求和密封要求较高，增加成本。并且本发明中通过控制喷头的开合控制出雾量，零件互换性良好，即使元件受损也只需要更换喷头，维修成本很低，制造成本也较低，有利于推广普及。

其中，第二雾化单元包括：用于存储绿植生长所需的营养液的营养液存储箱21、用于将营养液存储箱21内的营养液运输到超声波雾化器14内的第二运输组件，以及与超声波雾化器14的第二出口连接的喷洒组件，第二运输组件与控制单元连通，控制单元还用于控制第二运输组件将营养液运输到超声波雾化器14内，并控制超声波雾化器14将运输来的营养液进行雾化，并将雾化得到的养分雾气通过第二喷洒组件喷洒在定植单元内。

第二运输组件包括第二管道19、以及设置在第二管道19上的第二电磁阀以及隔膜水泵15，隔膜水泵15进水口与营养液存储箱21的出水孔通过第二管道19连接，出水口与超声波雾化器14的第二入水口连接；

喷洒组件包括入口与超声波雾化器14的第二雾化口连接的输雾管11以及与输雾管11的中上段的多个十字出口一一连接的多个散雾小管10，多个散雾小管10分别设置在多个定植孔处，散雾小管10的管壁均匀分布有多个十字散雾口，输雾管11和散雾小管10的口径根据养分雾气的传输速率、颗粒大小以及散雾小管所处高度决定出雾小孔口径设置；隔膜水泵15用于将营养液存储箱21内的营养液抽入到超声波雾化器14中，超声波雾化器14还用于将营养液雾化成的养分雾气，并通过输雾管11输送给多个定植孔处的散雾小管10，供散雾小管10将养分雾气喷射在栽培在定植孔内绿植的根部，供绿植汲取生长所需的养分。输雾管11上开有

十字通孔，共有五层，十字通孔位置在中上，通过沉降使下层也能充满雾，十字通孔与散雾小管10配合，散雾小管10开有成排，且均匀分布在两侧散雾口，可通过旋转散雾小管10控制每层出雾量。

输雾管11通过第八电磁阀(即第二浓度控制单元)与超声雾化器14连接，第八电磁阀与控制单元连接，控制单元还用于通过第八电磁阀控制超声雾化器运输到输雾管的养分雾气流量。

第二雾化单元还设置有第三浓度调节组件：包括双向马达、入口与雾化器的出口连通的运输内管以及套在运输内管上的、与运输内管同轴心的旋转外管。输雾管11包括同轴心的运输内管和旋转外管，旋转外管上设置有多个不同高度的十字出口，十字出口安装有多个散雾小管10，运输内管再与旋转外管的多个不同高度的十字出口重合处设置有对应大小的十字出口，旋转外管与一能带动其绕轴心旋转的双向马达传动连接，双向出轴马达还与一控制单元连接，控制单元用于当养分雾气浓度高于第二浓度阈值时，控制双向马达调小运输内管和旋转外管十字出口的重合度，当低于第二浓度阈值时，控制双向马达调大运输内管和旋转外管十字出口的重合度，进而控制散雾小管10的进雾量；

定植单元内还设置有雾气电导率检测装置，雾气电导率检测装置、第七电磁阀、第八电磁阀以及双向出轴马达均与控制单元连接；

雾气电导率检测装置用于检测种植空间内的保湿雾气和/或养分雾气的实时浓度，并将保湿雾气和/或养分雾气的实时雾气浓度发送给控制单元，控制单元用于接收并将保湿雾气和/或养分雾气的实时浓度与其对应的浓度阈值进行比较，当比较出保湿雾气和/或养分雾气高于其对应浓度阈值，则控制第七电磁阀调小传输管13的输送量和/或控制第八电磁阀调小运输内管的输送量、双向马达调小散雾小管10的进雾量；当比较出保湿雾气和/或养分雾气低于其对应浓度阈值，则控制第七电磁阀调大传输管13的输送量和/或控制第八电磁阀调大运输内管的输送量、双向马达调大散雾小管10的进雾量。

即第一雾化单元即储水单元，第二雾化单元即营养液存储单元，当安装在装置内部的电导率检测装置检测到雾气浓度高于预设值时，将信号传输给控制单元，控制单元通过控制第一第二雾化单元喷头的孔径大小，达到增加水雾量降低养分雾出雾量以达到总体雾气浓度的目的。当电导率低于预设值时则第二雾化单元更改孔径大小升高养分雾出雾量，降低水雾出雾量，达到升高总体雾气电导率的目的，两者相辅相成，有控制系统互相调节，确保水雾和养分雾的利用最大化，从而达到节水节肥的目的。

其次，在一些极端情况下诸如需要清洗装置内部时，本发明直接将营养液喷口关闭即可得到纯净的清水清理内部。

水箱22内设置有第二温度传感器和加热棒，湿度传感器和第一温度传感器、第二温度传感器、第一电磁阀23、加热棒均与控制单元连接，控制单元还与驱动第一水泵的第一马达连接，控制单元还与超声波雾化器14连接；

湿度传感器和第一温度传感器用于采集种植在定植单元上的绿植根部的实时湿度和实时温度，并将实时湿度和实时温度发送给控制单元，控制单元将实时温度和实时温度分别与预设的湿度阈值和温度阈值进行比较，当实时湿度和实时温度低于预设的湿度阈值和温度阈值时，则控制加热棒对水箱22内的淡水进行加热，并控制第二温度传感器实时监测水箱22内的实时水温，当水箱22内的水温到达预设的水温阈值时，关闭加热棒，并控制第一电磁阀23连通第一管道，控制第一马达驱动第一水泵从水箱22内抽取淡水给超声波雾化器14，控制超声波雾化器14开始雾化淡水，进而通过传输管13和五孔喷头12将保湿雾气输送给绿植；当实时湿度和实时温度等于或大于预设的湿度阈值和温度阈值时，关闭第一电磁阀23、第一马达以及超声波雾化器14。

营养液存储箱21内均设置有水位传感器和电导率探头，水位传感器、电导率探头以及第二电磁阀均与控制单元连接，控制单元还与驱动隔膜水泵15的第二马达25连接，电导率探头用于计算营养液存储箱21的当前营养液的浓度，并将当前营养液的浓度输送给控制单元，控制单元还用于根据绿植当前成长阶段所需的养分和营养液存储箱21当前营养液的浓度计算当前营养液的预设使用量，并控制第二电磁阀连通第二管道19，控制第二马达25驱动隔膜水泵15从营养液存储箱21内抽取淡水给超声波雾化器14，控制超声波雾化器14开始雾化当前营养液，进而通过输雾管11和散雾小管10将养分雾气输送给绿植；并控制水位传感器监测第二电磁阀开启后营养液存储箱21的实时水位，并通过实时水位计算当前营养液的实时使用量，当实时使用量等于预设使用量时，关闭第二电磁阀、第二马达25和超声波雾化器14。

本发明可以通过不同位置五孔喷头12和散雾小管10的开闭可以实现针对装置不同区域的植物精准给养，当因为某些外界原因该装置各面的植物出现差异时，可通过不同位置的喷头精准调控，确保各植物长势趋于相同。

在优选方案中,如图3至图4所示，还包括一营养液配比单元，营养液配比单元包括：

多个原液瓶，分别通过多个第三运输组件与多个原液瓶20连接的混合箱18，混合箱18通过第四运输组件与水箱22的连通，第三运输组件上和第四运输组件上均设置有流量传感器，混合箱18还与营养液存储箱21连接，流量传感器、第三运输组件和第四运输组件均控制单元连接；

第三运输组件包括第三管道38以及设置在第三管道38上的第三电磁阀41，混合箱18设置有多个原液入口，且多个原液入口与多个原液瓶20通过多个第三管道38一一对应连通，第三管道38上均设置有流量传感器和第三电磁阀41，混合箱18内设置有搅拌棒42；

第四运输组件包括第四管道以及设置在第四管道上的第四电磁阀，混合箱18内还设置有一入水口，入水口通过第四管道与水箱22的出水口连接，混合箱18的出口与营养液存储箱21连接，搅拌棒42、流量传感器、第三电磁阀41和第四电磁阀均控制单元连接；

控制单元用于根据绿植所需的营养液浓度和使用量，营养液存储箱21的原营养液的浓度和水位计算配比出满足绿植所需的营养液浓度和使用量还需添加的各种原液用量和/或淡水量，进而控制还需添加的各种原液用量和/或淡水量所对应的第三电磁阀41和/或第四电磁阀，使对应的各种原液瓶20和/或淡水将对应使用量的原液和/或淡水输送到混合箱18，并控制搅拌棒42搅拌均匀混合箱18内的各种原液和/或淡水，进而将搅拌均匀混合箱18内的各种原液和/或淡水与营养液存储箱21内的原营养液混合，得到满足绿植所需的营养液浓度和使用量。

现有装置是通过提前加营养液和水在一容器中混合后固定浓度的营养液体后再雾化喷出，且现有装置的电导率检测装置主要安装在混合营养液的容器中，而不是植物的种植空间内，需要调控营养液浓度时只能首先调整营养液混合容器中的营养液浓度，而此时植物种植空间必定还存在残留的营养液起雾，因而无法做到及时的调控，且营养液混合容器和种植空间的营养液浓度存在差异和较长的反馈时间，本发明在种植空间中还设置一电导率检测装置直接检测保湿雾气和养分雾气在种植空间中浓度，反馈时间相对较短，更易精细化操作。

其中，原液瓶的安装结构如图5所示，包括底板、升降机构、夹紧装置、盛乘液装置、固定装置，其中夹紧装置包括夹板支撑架34、移动架27以及夹板33，夹板支撑架34固定住夹板33，夹板33由两块锁紧块31组成，用于形成夹具对营养液瓶进行夹紧，夹板33上开有8*50mm的槽，锁紧块31可通过槽进行移动，插入GB/T5782-2000型号M8螺栓锁住，限制其在X轴上的位移，两块锁紧块31上设置有夹瓶器30，两块锁紧块31固定在固定装置中，夹板支撑架34通过M8固定孔26与移动架27相互固定，移动支撑架29与移动架27形成间隙配合，可在Z方向移动90mm，移动支撑架29开有槽孔28通过M5螺栓固定移动架27的位置并且固定盛液装置32，盛液装置32与夹紧后的原液瓶20同轴心，如图6所示，盛液装置32从局部放大剖切图中有通水销35，通过导流孔36将营养液流向第三管道38，有固定垫片40固定通水销35与第三管道38过盈配合，移动支撑架29下设置有防漏装置39，防漏装置39中间开有且深3mm的

通孔和/>

沉孔、防水垫片37。底板做总的支撑，固定装置固定水管。

在优选方案中，如图3所示，还包括一海水淡化单元，海水淡化单元包括：用于存储海水的海水箱17、入水口与海水箱17的输出口连接的海水淡化器16，海水淡化器16的出水口与水箱22的入水口连通。

在优选方案中，如图3所示，还包括回流收集单元，回流收集单元包括三通管24，以及与三通管24的上管道连接的亚克力板，三通管24的第一下管道通过第五电磁阀与水箱22连接，三通24管的第二下管道通过第六电磁阀与营养液存储箱21连接；第五电磁阀和第六电磁阀均与控制单元连接，控制单元还用于在第一雾化单元工作时，控制第五电磁阀连通第一下管道和水箱22，以使汇集在亚克力板的淡水通过上管道和第一下管道回流到水箱22内；还用于在第二雾化单元工作时，控制第六电磁阀连通第二下管道和营养液存储箱21，以使汇集在亚克力板的淡水通过上管道和第二下管道回流到营养液存储箱21内；

在优选方案中，还包括一设置在多个定植孔旁边的多个光照模块，光照模块包括全光谱灯管以及一端固定在雾培种植装置上，另一端与全光谱灯管连接，用于支撑全光谱灯管的伸缩杆，全光谱灯管与控制单元连接，控制单元还用于根据种植的绿植的光照需求调节全光谱灯管的光照强弱。

优选的，如图7至图8所示，人机界面与控制单元连接，用于供用户设定湿度阈值、温度阈值、全光谱灯管的光照强弱；显示营养液存储箱21内的水位、水温、浓度、定植单元内的温度以及湿度。

本发明中的控制单元的连接简图如图9至图13所示，本发明中触控操作屏5(即人机界面)使用大彩串口屏模组，使用RS232串行通讯接口与主控系统(即控制单元)电路板相连，主控系统的中央处理器使用STC32F407VGT6芯片，水位传感器采用WJ-1型全自动水位水泵控制器，监控超声波雾化部分、营养液配比部分水位；水温传感器采用数字化DS18B20水温传感器，测量的温度范围为-55℃～+125℃，在-10～+85℃范围内，精度为0.5℃。光照单元主要由程序控制，通过波宽控制调光(PWM),将电源方波数位化，并控制方波的占空比，从而控制电流来达到调节灯光的目的；空气温湿度传感器3采用DHT11，空气温度测量范围为0～50℃，温度测量误差为2℃，湿度的测量范围为20％～95％，湿度测量误差为5％；电导率传感器使用TDS模块，工作电压为3.3V～5V，输出信号0～2.3V，工作电流3～6mA，TDS测量范围为0～1000ppm，TDS测量精度：10％F.S.。模块接口使用PH2.0-3P；电磁阀均使用DN08，2分，DC12V常闭电磁阀。

本发明中的雾培种植装置工作原理如下：

海水淡化器16将来自海水箱17内的海水淡化处理后，通过水管连接到水箱22中，水箱22内装有液位传感器、水温传感器(第二温度传感器)、水泵和加热棒，可以调节水箱22内的水位和温度，水箱22再通过第一水泵和隔膜水泵15分别连接到营养液配比单元和雾化器，在对果蔬的营养液供给中，先通过控制三个原液瓶20的加入量，来满足不同果蔬的营养液浓度需求，经过搅拌棒42搅拌均匀后，通过第二雾化单元给装置上部分种植篮内的果蔬提供养分。在对果蔬的生长所需的温湿度供给中，通过智能雾化种植顶部的空气温湿度传感器3采集的数据反馈，当温湿度低于设定下限时，智能雾化种植自动开启供雾和开启加热棒工作，当温湿度高于设定上限时暂停供雾，实现节能的自动化供雾。在营养液和淡水的回流收集中，采用营养液和淡水的分开重力回流技术，在智能雾化种植的上下部分之间有一层开好孔位，分隔上下区间的亚克力板，通过控制回流收集中三通管的通断顺序，实现营养液和淡水的分开回流收集。装置上部分的全光谱LED调光，采用程序调节光照强弱和固定灯管的伸缩杆相结合，达到控制光照的目的。装置上方配置触控显示屏，触控显示屏与核心控制板(即控制单元)相连，核心控制板(箱)又与电磁阀、营养液配比部分、超声波雾化部分、水泵、全光谱LED植物灯、水温传感器、空气温湿度传感器3等相连。通过触控显示屏，可以显示当前装置上层内部的温湿度、水箱22温度和电导率。水箱22内的电导率探头通过测量营养液的导电率，可换算成溶液的浓度，进而实时监测营养液浓度，并将相关数据传送到核心控制板，核心控制板再通过控制营养液配比装置及电磁阀调节营养液浓度，通过水位传感器监测水箱内液体体积，反馈到核心控制板，再通过控制电磁阀控制水箱22进水。还可以利用触控显示屏，通过核心控制板，控制全光谱LED亮度、开关、定时开关；控制水泵进行水循环的速率。装置还可以通过无线接收模块，对全光谱LED、超声波雾化部分、营养液配比部分、水泵、电磁阀等的工作状态。

综上，本发明中的雾培种植装置的控制系统，通过采集雾培种植装置的种植单元内的实时雾气浓度，并将实时雾气浓度发送给控制单元；控制单元用于接收并将实时雾气浓度与预设的浓度阈值进行比较，当实时雾气浓度不在浓度阈值内，控制浓度调节组件调节输送到种植单元内的雾气流量，将雾培种植装置的种植单元内的实时雾气浓度调节到预设的浓度阈值内。相比起现有技术，能更好、更精确地补充水分以及养分，并且还能解决现有的雾培种植装置易导致对种植单元内水分雾或养分雾浓度过高或过低、造成雾化效率低，水分雾气或养分雾气的浪费等问题。

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 (6)

1.一种雾培种植装置的控制系统，其特征在于，包括：浓度采集组件、控制单元以及浓度调节组件；

所述浓度调节组件用于调节输送到雾培种植装置的种植单元内的雾气的流量；

所述浓度采集组件用于采集所述种植单元内的实时雾气浓度，并将所述实时雾气浓度发送给所述控制单元；

所述控制单元用于接收并将所述实时雾气浓度与预设的浓度阈值进行比较，当所述实时雾气浓度不在浓度阈值内，控制所述浓度调节组件调节输送到所述种植单元内雾气的流量，以将种植单元内的实时雾气浓度调节到预设的浓度阈值内；

所述浓度采集组件为设置在所述雾培种植装置的种植单元内的电导率浓度传感器；

还包括一营养液配比单元，营养液配比单元包括：

多个原液瓶，分别通过多个第三运输组件与多个原液瓶连接的混合箱，混合箱通过第四运输组件与水箱的连通，第三运输组件上和第四运输组件上均设置有流量传感器，混合箱还与营养液存储箱连接，流量传感器、第三运输组件和第四运输组件均控制单元连接；

其中，原液瓶包括底板、升降机构、夹紧装置、盛乘液装置、固定装置，其中夹紧装置包括夹板支撑架、移动架以及夹板，夹板支撑架固定住夹板，夹板由两块锁紧块组成，用于形成夹具对营养液瓶进行夹紧，夹板上开有槽，锁紧块可通过槽进行移动，插入螺栓锁住，限制其在X轴上的位移，两块锁紧块上设置有夹瓶器，两块锁紧块固定在固定装置中，夹板支撑架通过固定孔与移动架相互固定，移动支撑架与移动架形成间隙配合，可在Z方向移动，移动支撑架开有槽孔通过螺栓固定移动架的位置并且固定盛液装置，盛液装置与夹紧后的原液瓶同轴心，盛液装置有通水销，通过导流孔将营养液流向第三管道，有固定垫片固定通水销与第三管道过盈配合，移动支撑架下设置有防漏装置。

2.根据权利要求1所述的雾培种植装置的控制系统，其特征在于，所述浓度调节组件为设置在所述雾培种植装置的雾气运输管道以及设置在所述雾气运输管道上的电磁阀，所述控制单元与所述电磁阀连接，所述控制单元用于当所述实时雾气浓度高于所述浓度阈值的上限时，控制所述电磁阀调小所述雾气运输管道的连通口径，降低输送到所述种植单元内的雾气流量；当所述实时雾气浓度低于所述浓度阈值的下限时，控制所述电磁阀调大所述雾气运输管道的连通口径，增加输送到所述种植单元内的雾气流量。

3.根据权利要求2所述的雾培种植装置的控制系统，其特征在于，所述雾气运输管道为具有多个不同高度层的螺旋状的运输管，所述运输管在不同高度层的不同方位连通有多个可调节出雾量的喷头。

4.根据权利要求1所述的雾培种植装置的控制系统，其特征在于，所述浓度调节组件包括双向马达、入口与雾化器的出口连通的运输内管以及套在所述运输内管上并与所述运输内管同轴心的旋转外管，所述旋转外管上设置有与散雾口连通的第一出口，所述运输内管在与第一出口重合处设置有对应大小的第二出口，所述旋转外管与双向马达传动连接，所述双向马达所述控制单元连接，所述控制单元用于当养分雾气浓度高于第二浓度阈值时，控制所述双向马达调小所述运输内管和旋转外管十字出口的重合度，当低于所述第二浓度阈值时，控制所述双向马达调大所述运输内管和旋转外管十字出口的重合度。

5.根据权利要求4所述的雾培种植装置的控制系统，其特征在于，所述旋转外管的管壁上的不同水平方位上分别设置多个不同高度的第一出口，所述多个第一出口与多个散雾小管一一连通，所述多个散雾小管的管壁上均匀设置有多个散雾口。

6.根据权利要求5所述的雾培种植装置的控制系统，其特征在于，所述控制单元还与一人机界面连接，所述人机界面上设置有浓度阈值设置模块，用于供用户根据雾培种植装置种植的绿植的种类不同设定不同数值范围的浓度阈值。

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