CN111373957A - 一种智能灌溉营养监控系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种智能灌溉营养监控系统和方法，对农作物栽培室中的农作物进行灌溉营养监控，包括农作物检测单元、数据分析模块、单元控制器、营养灌溉单元，本发明使用农作物检测单元对栽培室内的农作物营养成分和栽培室内环境状况进行实时监测，并将监测的数据发送至数据分析模块进行分析得出营养控制策略，单元控制器根据营养控制策略控制营养灌溉单元为农作进行营养补给和环境调控，本方案将农作物本身的营养检测和其生长环境检测结合在一起，在营养和环境自动检测的情况下，还利用检测的数据对农作物的营养和生长环境进行调整，对农作物进行全方位监控，节省研究时间，提高研究效率。

Description

一种智能灌溉营养监控系统和方法
技术领域
本发明涉及智能灌溉技术领域，特别涉及一种智能灌溉营养监控系统和方法。
背景技术
农作物作为人们生活不可缺少的一部分，如何提高农作物的产量，使农作物高产稳产是生物农业技术领域长久研究的问题。在研究农作物生长的时候，常在农作物栽培室中进行，为了使得研究更加效率，设计一种对农作物进行全方位监控的方案能够大大节省研究时间，提高研究效率。
发明内容
本发明的目的在于设计一种对农作物进行全方位监控的方案，节省研究时间，提高研究效率，因此本发明提出一种智能灌溉营养监控系统和方法。
为了实现上述发明目的，本发明实施例提供了以下技术方案：
一种智能灌溉营养监控系统，对农作物栽培室中的农作物进行灌溉营养监控，包括：
农作物检测单元，所述农作物检测单元包括用于检测农作物营养成分的营养检测器，以及用于检测农作栽培室环境状况的环境检测器；
数据分析模块，接收营养检测器和环境检测器发送的数据，并进行分析后得出营养控制策略；
单元控制器，根据数据分析模块得出的营养控制策略控制营养灌溉单元对农作物进行营养补给和环境调控；
营养灌溉单元，所述营养灌溉单元包括用于为农作物进行营养补给的营养补给箱，以及对农作物栽培室进行环境调控的环境调控器。
本方案使用农作物检测单元对栽培室内的农作物营养成分和栽培室内环境状况进行实时监测，并将监测的数据发送至数据分析模块进行分析得出营养控制策略，单元控制器根据营养控制策略控制营养灌溉单元为农作进行营养补给和环境调控，本方案将农作物本身的营养检测和其生长环境检测结合在一起，在营养和环境自动检测的情况下，还利用检测的数据对农作物的营养和生长环境进行调整，对农作物进行全方位监控，节省研究时间，提高研究效率。
为了更好的实现本发明，所述营养检测器包括：
PH值检测器，用于检测农作物基质的酸碱度；
EC值检测器，用于检测农作物基质的可溶性盐浓度。
为了更好的实现本发明，所述环境检测器包括：
光照强度检测器，用于检测农作物栽培室内对农作物实施的光照强度；
土壤湿度检测器，用于检测栽培农作物土壤的湿度；
空气温度检测器，用于检测农作物栽培室内的空气温度；
空气湿度检测器，用于检测农作物栽培室内的空气湿度。
为了更好的实现本发明，所述营养补给箱包括清水箱、碱液箱、酸液箱、多个母液箱，以及与分别与清水箱、碱液箱、酸液箱、多个母液箱通过输送管连接的混合箱，所述混合箱通过一根或多根毛细管将液体输送至农作物的栽培土壤中。
为了更好的实现本发明，所述混合箱中还设置有搅拌器，用于搅拌混合箱中的液体。
为了更好的实现本发明，所述环境调控器包括设置于农作物栽培室内的全光谱灯、加湿器、加热器、排气扇、散热器。
为了更好的实现本发明，所述智能灌溉营养监控系统还包括与数据分析模块连接的数据存储模块，用于存储农作物营养成分和营养控制策略的历史数据。
一种智能灌溉营养监控方法，包括以下步骤：
步骤S1：使用农作物检测单元检测农作物的营养成分和农作物栽培室内的环境状况，并将农作物营养成分的数据和农作物栽培室内的环境状况数据发送至数据分析模块；
步骤S2：数据分析模块根据农作检测单元发送的数据，针对农作物的种类，分析出适合该农作物的营养控制策略；
步骤S3：单元控制器根据数据分析模块得出的营养控制策略控制营养灌溉单元对农作物进行营养补给和环境调控；
步骤S4：营养灌溉单元根据单元控制器的控制，对农作物进行营养补给，以及对农作物栽培室进行环境调控。
为了更好的实现本发明，所述步骤S1具体包括：
使用营养检测器中的PH值检测器和EC值检测器分别检测农作物基质的酸碱度和可溶性盐浓度；
使用环境检测器检测栽培农作物土壤的湿度，以及农作物栽培室内的光照强度、空气温度、空气湿度；
将检测的农作物基质的酸碱度、可溶性盐浓度、农作物土壤湿度，以及农作物栽培室内的光照强度、空气温度、空气湿度发送至数据分析模块。
为了更好的实现本发明，还包括步骤S5：数据分析模块将接收到的农作物营养成分、农作物栽培室环境状况存储于数据存储模块中，以及将分析得出的营养控制策略也发送至数据存储模块中。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明使用农作物检测单元对栽培室内的农作物营养成分和栽培室内环境状况进行实时监测，并将监测的数据发送至数据分析模块进行分析得出营养控制策略，单元控制器根据营养控制策略控制营养灌溉单元为农作进行营养补给和环境调控，本发明将农作物本身的营养检测和其生长环境检测结合在一起，在营养和环境自动检测的情况下，还利用检测的数据对农作物的营养和生长环境进行调整，对农作物进行全方位监控，节省研究时间，提高研究效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明智能灌溉营养监控系统模块框图；
图2为本发明农作物检测单元模块框图；
图3为本发明营养补给箱模块示意图；
图4为本发明环境调控器模块示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中附图，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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
实施例1：
本发明通过下述技术方案实现，如图1所示，一种智能灌溉营养监控系统，对农作物栽培室中的农作物进行灌溉营养监控，包括农作物检测单元、数据分析模块、单元控制器、营养灌溉单元，其中：
所述农作物检测单元包括营养检测器、环境检测器，所述营养检测器用于检测农作物营养成分，所述环境检测器用于检测农作栽培室环境状况。
数据分析模块，用于接收营养检测器和环境检测器发送的数据，并进行分析后得出营养控制策略。
单元控制器，用于根据数据分析模块得出的营养控制策略控制营养灌溉单元对农作物进行营养补给和环境调控。
营养灌溉单元，所述营养灌溉单元包括用于为农作物进行营养补给的营养补给箱，以及对农作物栽培室进行环境调控的环境调控器。
数据存储模块，与数据分析模块连接，用于存储农作物营养成分和营养控制策略的历史数据。
详细来说，如图2所示，所述营养检测器包括PH值检测器、EC值检测器，所述PH值检测器用于检测农作物基质的酸碱度，所述EC值检测器用于检测农作物基质的可溶性盐浓度，即营养检测器检测的农作物营养成分包括农作物基质的酸碱度和可溶性盐浓度。
如图2所示，所述环境检测器包括光照强度检测器、土壤湿度检测器、空气温度检测器、空气湿度检测器，所述光照强度检测器用于检测农作物栽培室内对农作物实施的光照强度，所述土壤湿度检测器用于检测栽培农作物土壤的湿度，所述空气温度检测器用于检测农作物栽培室内的空气温度，所述空气湿度检测器用于检测农作物栽培室内的空气湿度，即环境检测器检测的农作物栽培室内的环境状况包括光照强度、土壤湿度、空气温度、空气湿度。
如图4所示，所述环境调控器包括设置于农作物栽培室内的全光谱灯、加湿器、加热器、排气扇、散热器，数据分析模块根据环境检测器检测的数据进行分析后得出的营养控制策略，可按照营养控制策略控制全光谱灯、加湿器、加热器、排气扇、散热器的开启或关闭，以保证农作物栽培室内的环境适于该农作物良好生长。
如图3所示，所述营养补给箱包括清水箱、碱液箱、酸液箱、多个母液箱，以及与分别与清水箱、碱液箱、酸液箱、多个母液箱通过输送管连接的混合箱，所述混合箱通过一根或多根毛细管将液体输送至农作物的栽培土壤中。多个所述母液箱内分别放置不同的营养液，本发明不对具体如何调配营养液让农作物生长得更好做出描述，其也不为本发明的保护点，且针对不同的农作物具有不同的营养调配方案，属于生物科学领域技术人员所熟知的技术，因此不在此进行叙述。
所述混合箱中还设置有搅拌器，酸液、碱液和母液在通常情况下都需要清水按找比例混合使用，因此在混合箱中设置搅拌器用于搅拌混合箱中的液体。
需要说明的是，单元控制器在控制营养补给箱输送至混合箱中的液体流量时，可通过向阀门发送不同的电信号以控制阀门开度和开启时间，即可控制液体输送的流量。
基于上述系统，本发明还提出一种智能灌溉营养监控方法，包括以下步骤：
步骤S1：使用农作物检测单元检测农作物的营养成分和农作物栽培室内的环境状况，并将农作物营养成分的数据和农作物栽培室内的环境状况数据发送至数据分析模块。
使用营养检测器中的PH值检测器和EC值检测器分别检测农作物基质的酸碱度和可溶性盐浓度；使用环境检测器检测栽培农作物土壤的湿度，以及农作物栽培室内的光照强度、空气温度、空气湿度；将检测的农作物基质的酸碱度、可溶性盐浓度、农作物土壤湿度，以及农作物栽培室内的光照强度、空气温度、空气湿度发送至数据分析模块。
步骤S2：数据分析模块根据农作检测单元发送的数据，针对农作物的种类，分析出适合该农作物的营养控制策略。
步骤S3：单元控制器根据数据分析模块得出的营养控制策略控制营养灌溉单元对农作物进行营养补给和环境调控。
步骤S4：营养灌溉单元根据单元控制器的控制，对农作物进行营养补给，以及对农作物栽培室进行环境调控。
当数据分析模块得出的营养控制策略显示农作物基质的酸碱度较低，则单元控制器控制碱液箱的阀门开度，使得碱液箱内的碱液通过输送管输送至混合箱中，再控制清水箱的阀门开度，使得清水通过输送管输送至混合箱中，控制搅拌器搅拌混合箱中的液体后，开启混合箱的阀门，使混合箱中的液体通过毛细管输送至栽培农作物的土壤中。
当数据分析模块得出的营养控制策略显示农作物基质的酸碱度较高，则单元控制器控制酸液箱的阀门开度，使得酸液箱内的酸液通过输送管输送至混合箱中，再控制清水箱的阀门开度，使得清水通过输送管输送至混合箱中，控制搅拌器搅拌混合箱中的液体后，开启混合箱的阀门，使混合箱中的液体通过毛细管输送至栽培农作物的土壤中。
当数据分析模块得出的营养控制策略显示农作物基质的可溶性盐浓度低于正常范围值时，则控制母液箱和清水箱的阀门开度，使得母液和清水通过输送管输送至混合箱中，控制搅拌器搅拌混合箱中的液体后，开启混合箱的阀门，使得混合箱中的液体通过毛细管输送至栽培农作物的土壤中。
当数据分析模块得出的营养控制策略显示农作物栽培室内的光照强度较低时，控制全光谱灯提高光合辐射；若光照强度较高时，控制全光谱灯降低光合辐射。
当数据分析模块得出的营养控制策略显示栽培农作物的土壤湿度较低时，控制清水箱的阀门开度，使得清水通过输送管输送至混合箱后，混合箱直接通过毛细管将清水输送至土壤中。
当数据分析模块得出的营养控制策略显示农作物栽培室内的空气温度较高时，控制散热器开启，以降低农作物栽培室内的温度；若空气温度较低，则控制加热器开启，以提升农作物栽培室内的温度。
当数据分析模块得出的营养控制策略显示农作物栽培室内的空气湿度较高时，控制排气扇开启，以降低农作物栽培室内的湿度；当空气湿度较低时，则控制加湿器开启，以提升农作物栽培室内的湿度。
步骤S5：数据分析模块将接收到的农作物营养成分、农作物栽培室环境状况存储于数据存储模块中，以及将分析得出的营养控制策略也发送至数据存储模块中。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种智能灌溉营养监控系统，对农作物栽培室中的农作物进行灌溉营养监控，其特征在于：包括：
农作物检测单元，所述农作物检测单元包括用于检测农作物营养成分的营养检测器，以及用于检测农作栽培室环境状况的环境检测器；
数据分析模块，接收营养检测器和环境检测器发送的数据，并进行分析后得出营养控制策略；
单元控制器，根据数据分析模块得出的营养控制策略控制营养灌溉单元对农作物进行营养补给和环境调控；
营养灌溉单元，所述营养灌溉单元包括用于为农作物进行营养补给的营养补给箱，以及对农作物栽培室进行环境调控的环境调控器。
2.根据权利要求1所述的一种智能灌溉营养监控系统，其特征在于：所述营养检测器包括：
PH值检测器，用于检测农作物基质的酸碱度；
EC值检测器，用于检测农作物基质的可溶性盐浓度。
3.根据权利要求1所述的一种智能灌溉营养监控系统，其特征在于：所述环境检测器包括：
光照强度检测器，用于检测农作物栽培室内对农作物实施的光照强度；
土壤湿度检测器，用于检测栽培农作物土壤的湿度；
空气温度检测器，用于检测农作物栽培室内的空气温度；
空气湿度检测器，用于检测农作物栽培室内的空气湿度。
4.根据权利要求1所述的一种智能灌溉营养监控系统，其特征在于：所述营养补给箱包括清水箱、碱液箱、酸液箱、多个母液箱，以及与分别与清水箱、碱液箱、酸液箱、多个母液箱通过输送管连接的混合箱，所述混合箱通过一根或多根毛细管将液体输送至农作物的栽培土壤中。
5.根据权利要求4所述的一种智能灌溉营养监控系统，其特征在于：所述混合箱中还设置有搅拌器，用于搅拌混合箱中的液体。
6.根据权利要求1所述的一种智能灌溉营养监控系统，其特征在于：所述环境调控器包括设置于农作物栽培室内的全光谱灯、加湿器、加热器、排气扇、散热器。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种智能灌溉营养监控系统，其特征在于：所述智能灌溉营养监控系统还包括与数据分析模块连接的数据存储模块，用于存储农作物营养成分和营养控制策略的历史数据。
8.一种智能灌溉营养监控方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤S1：使用农作物检测单元检测农作物的营养成分和农作物栽培室内的环境状况，并将农作物营养成分的数据和农作物栽培室内的环境状况数据发送至数据分析模块；
步骤S2：数据分析模块根据农作检测单元发送的数据，针对农作物的种类，分析出适合该农作物的营养控制策略；
步骤S3：单元控制器根据数据分析模块得出的营养控制策略控制营养灌溉单元对农作物进行营养补给和环境调控；
步骤S4：营养灌溉单元根据单元控制器的控制，对农作物进行营养补给，以及对农作物栽培室进行环境调控。
9.根据权利要求9所述的一种智能灌溉营养监控方法，其特征在于：所述步骤S1具体包括：
使用营养检测器中的PH值检测器和EC值检测器分别检测农作物基质的酸碱度和可溶性盐浓度；
使用环境检测器检测栽培农作物土壤的湿度，以及农作物栽培室内的光照强度、空气温度、空气湿度；
将检测的农作物基质的酸碱度、可溶性盐浓度、农作物土壤湿度，以及农作物栽培室内的光照强度、空气温度、空气湿度发送至数据分析模块。
10.根据权利要求9所述的一种智能灌溉营养监控方法，其特征在于：还包括步骤S5：数据分析模块将接收到的农作物营养成分、农作物栽培室环境状况存储于数据存储模块中，以及将分析得出的营养控制策略也发送至数据存储模块中。
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