CN111903397A - 一种闭锁式育苗系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种闭锁式育苗系统，包括：育苗室、以及分别位于育苗室内的PLC控制器、环境传感器、环境调节执行组件、水肥供给装置和监控显示端；育苗室内布设有多列层层排布的育苗架；水肥供给装置为育苗架自动供水或施肥；环境传感器用于采集育苗室内的当前温度、湿度、CO2浓度、光照强度和介质温湿度；PLC控制器根据当前环境信息与预设值进行比对，控制相应的环境调节执行组件和阀门的开启或关闭；监控显示端用于当前环境信息，并监控环境调节执行组件和水肥供给装置的运行状态，对异常运行状态发出实时警报。本发明具有保温效果好、受外界环境影响小、一体化程度高和自动化程度高的特点，能够提高育苗效率和育苗质量。

Description

一种闭锁式育苗系统
技术领域
本发明涉及育苗技术领域，更具体的说是涉及一种闭锁式育苗系统。
背景技术
目前，我国育苗模式尚处于人工操作和高风险的运行状态。随着自然环境恶化、人口老龄化加剧、土地资源短缺等诸多矛盾凸显，进一步暴露了现行育苗模式存在的问题。此外，由于受气候、设施、育苗人员的技术水平等多种因素的影响，大棚育苗不能保证育出高品质秧苗；温室育苗大棚依靠单层育秧膜保温，棚室内部空间大，尤其是对于昼夜温差大的东北地区，作物生长期短，育苗成为作物稳产、高产的关键因素之一。但是，现有的育苗棚的保温问题和内部环境控制问题严重制约了作物大棚育苗的发展。
因此，如何从根本上解决大棚育苗技术的低质、低效、高风险的问题，提供一种受外界环境影响小、保温效果好、且育苗效率高的闭锁式育苗系统是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种闭锁式育苗系统，具有保温效果好、受外界环境影响小、一体化程度高和自动化程度高的特点，能够提高育苗效率和育苗质量。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种闭锁式育苗系统，包括：育苗室、以及分别位于所述育苗室内的PLC控制器、环境传感器、环境调节执行组件、水肥供给装置和监控显示端；所述PLC控制器分别与所述环境传感器、所述环境调节执行组件、所述水肥供给装置和所述监控显示端电性连接；
其中，所述育苗室内布设有多列层层排布的育苗架；
所述水肥供给装置通过管道为所述育苗架供水或施肥，且所述管道上安装有阀门；所述阀门与所述PLC控制器电性连接；
所述环境传感器用于采集所述育苗室内的当前温度、湿度、CO2浓度、光照强度和介质温湿度，并将采集的环境信息传输至所述PLC控制器；
所述PLC控制器根据当前环境信息与预设值进行比对，控制相应的所述环境调节执行组件和所述阀门的开启或关闭；
所述监控显示端用于显示当前环境信息，并监控所述环境调节执行组件和水肥供给装置的运行状态，对异常运行状态发出实时警报。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，首先，本发明将PLC控制器、环境传感器、环境调节执行组件、水肥供给装置和育苗架均设于同一育苗室内，一体式程度高，实现在育苗室内部进行相关作业，移动距离缩短。其次，本发明将育苗架设置为多层多列的结构，能够极大地节省空间，提高育苗产量。再次，本发明通过PLC控制器对育苗室内的环境信息根据幼苗的不同生长阶段进行统一调控，提高了育苗效率和育苗质量。最后，本发明通过监控显示端能够实时显示育苗室内的环境信息和环境调节执行组件的运行状态，使工作人员对育苗进程一目了然，且无需在现场单独控制某一设备，在监控显示端调控相应设备即可，便于操作，节省人力；同时，本发明通过监控终端对育苗室内的各种异常情况进行实时警报提醒，使工作人员及时处理，避免对幼苗造成损害。
优选的，在上述一种闭锁式育苗系统中，所述育苗室内部由内墙板分隔成培养室、水肥供给室和控制室；所述育苗架分布在所述培养室内的四周；所述水肥供给装置位于所述水肥供给室内；所述PLC控制器和所述监控显示端位于所述控制室内；
所述育苗室的外墙板表面包覆有由隔热材料构成的保温层，且其与地面和房顶接触的位置处均涂覆有密封胶；所述育苗室的房顶中央开设有多个通风口。
本发明通过将内墙板将育苗室分隔成多个独立空间，使培养室内的幼苗不受PLC控制器和水肥供给装置运行时产生的热量和灰尘影响。同时，本发明通过对育苗室外墙涂覆保温材料和密封胶，保证育苗室内的温湿度不易受到外界环境影响。
优选的，在上述一种闭锁式育苗系统中，所述环境传感器包括大气温度传感器、大气湿度传感器、光照传感器、CO2传感器、介质温度传感器和介质湿度传感器；所述大气温度传感器、所述大气湿度传感器、所述光照传感器、所述CO2传感器、所述介质温度传感器和所述介质湿度传感器分别与所述PLC控制器电性连接。
优选的，在上述一种闭锁式育苗系统中，所述环境调节执行组件包括空调机组、电加热器、风机、加湿器、补光装置和CO2发生器；所述空调机组、所述电加热器、所述风机、所述加湿器、所述补光装置和所述CO2发生器分别与所述PLC控制器电性连接；所述PLC控制器根据所述育苗架中幼苗的不同生长阶段控制和调节相应的环境调节执行组件的运行状态。
本发明通过PLC控制器设定幼苗生长所需的最适环境参数，控制相应环境调节执行组件高效调节育苗室内的环境，提供幼苗在不同生长阶段所需的最适生长环境，确保育苗质量。
优选的，在上述一种闭锁式育苗系统中，所述空调机组用于对所述育苗室进行温度调节或除湿；所述电加热器用于对所述育苗室内空气进行加温；对所述风机的排气口通过风道与所述育苗室的通风口连通，用于对所述育苗室进行除湿或通风；所述加湿器用于对所述育苗室内空气进行加湿；所述CO2发生器用于调节所述育苗室内空气中CO2的浓度；所述补光装置用于调节所述育苗室内的幼苗生长所需的PPFD。
PPFD指的是光量子通量密度，指光合有效辐射中的光通量密度，它表示单位时间单位面积上在400～700nm波长范围内入射的光量子数。本发明通过调节育苗室内的光照、温湿度以及CO2浓度，确保幼苗一直处于最适宜的生长环境，使幼苗的生长期缩短，提高育苗效率。
优选的，在上述一种闭锁式育苗系统中，所述补光装置设置有多个，每个所述补光装置一一对应安装在每层所述育苗架上，且光源朝向所述育苗架内的幼苗；每个所述补光装置均包括电性连接的灯组和光源板；每组所述灯组分别包括两路串联灯组，且两路串联灯组的补光灯交替布置；所述光源板上安装有两个手动开关；两个所述手动开关分别对应控制两路所述串联灯组的开启或关闭。
本发明通过手动单独控制一路串联灯组的开启，也可以控制两路串联灯组同时开启，实现对光照强度和光照时间的手动控制。本发明通过两路串联灯组中补光灯的交替布置，保证开启某一路串联灯组时光源的均匀性。
优选的，在上述一种闭锁式育苗系统中，每层所述育苗架上均安装有控制器；每个所述控制器均包括漏电保护器和定时器；所述漏电保护器和所述定时器分别与所述光源板电性连接；所述定时器与所述PLC控制器电性连接；所述PLC控制器根据预设光照周期控制所述定时器的开启或关闭。
本发明还可以通过PLC控制器控制定时器的开启周期，实现自动控制光照周期，进而控制光照环境的目的，无需人工控制，简化了育苗过程。
优选的，在上述一种闭锁式育苗系统中，每层所述育苗架上均安装有高度调节装置；所述高度调节装置用于调节所述灯组距所述育苗架内幼苗的距离；所述灯组一一对应安装在每层的所述高度调节装置上；所述高度调节装置的可调范围为5-30cm。
本发明通过高度调节装置调节光源至幼苗的距离，实现对光照强度的调节，以满足不同环境下幼苗所需的最适光照强度。
优选的，在上述一种闭锁式育苗系统中，所述水肥供给装置包括储水罐、回收罐和至少一个供液罐；所述阀门包括供水阀门和三通阀；
所述储水罐内设置有水泵和第一加热器；所述第一加热器用于将水加热至预设温度；所述水泵的进水口与所述储水罐连通，出水口通过供水管延伸至所述育苗架；所述供水阀门安装在所述供水管靠近所述储水罐的一端，并与所述PLC控制器电性连接；所述PLC控制器根据所述介质湿度传感器所采集的土壤湿度信息与预设值进行比对，并在低于预设值时开启所述供水阀门，并控制所述供水阀门的开启时间；
所述供液罐内安装有多个蠕动泵和第二加热器；所述蠕动泵和所述第二加热器分别与所述PLC控制器电性连接；所述PLC控制器控制所述蠕动泵对水肥进行多次预设时间段的混合；所述PLC控制器控制所述第二加热器将水肥加热至预设温度；
所述供液罐的供液口通过供液管延伸至所述育苗架；所述回收罐的进液口处安装有排液管，所述排液管与所述供液管连通；所述三通阀安装在所述排液管与所述供液管交汇的位置处，用于转换液体的流动方向，并与所述PLC控制器电性连接；
所述PLC控制器在完成预设时间的供液后控制所述三通阀的切换，将所述供液管中的剩余水肥回流至所述回收罐中。
本发明通过储水罐实现对幼苗的供水作业；通过供液管实现对幼苗的施肥作业；通过回收罐对管道内的剩余水肥进行回收；自动化程度高。
优选的，在上述一种闭锁式育苗系统中，还包括监控显示端；所述监控显示端与所述PLC控制器电性连接；所述监控显示端用于显示所述环境传感器所采集的当前环境信息，并监控所述环境调节执行组件和水肥供给装置的运行状态。
优选的，在上述一种闭锁式育苗系统中，所述育苗室内还安装有多个摄像头；所述摄像头与所述监控显示端电性连接；所述摄像头用于采集各个育苗架中幼苗的全景图像，并将其传输至所述监控显示端进行显示。
本发明通过摄像头实时采集幼苗的生长状态图像，使工作人员在育苗室外部也能了解育苗情况，无需频繁进出育苗室，也一定程度上减少了育苗室与外界进行环境交换的情况，保证育苗室内环境的稳定性。
优选的，在上述一种闭锁式育苗系统中，还包括用户终端；所述用户终端与所述监控显示端无线连接；所述用户终端用于获取所述监控显示端发送的所述育苗室内的当前环境信息、所述环境调节执行组件和所述水肥供给装置的运行状态以及各所述育苗架中幼苗的生长状态图像。
本发明通过用户终端与监控显示端无线连接，使工作人员无需在现场，也能够实时获取育苗室情况，节省了人力物力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明提供的原理框图；
图2附图为本发明提供的育苗室的内部结构平面示意图；
图3附图为本发明提供的补光装置手动控制的原理框图；
图4附图为本发明提供的补光装置自动控制的原理框图；
图5附图为本发明提供的水肥供给装置的结构示意图。
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。
如图1-2所示，本发明实施例公开了一种闭锁式育苗系统，包括：育苗室1、以及分别位于育苗室1内的PLC控制器2、环境传感器3、环境调节执行组件4、水肥供给装置5和监控显示端6；PLC控制器2分别与环境传感器3、环境调节执行组件4、水肥供给装置5和监控显示端6电性连接；
其中，育苗室1内布设有多列层层排布的育苗架11；
水肥供给装置5通过管道为育苗架1供水或施肥，且管道上安装有阀门；阀门与PLC控制器2电性连接；
环境传感器3用于采集育苗室1内的当前温度、湿度、CO2浓度、光照强度和介质温湿度，并将采集的环境信息传输至PLC控制器2；介质可以是土壤或营养液；
PLC控制器2根据当前环境信息与预设值进行比对，控制相应的环境调节执行组件4和阀门的开启或关闭；
监控显示端6用于显示当前环境信息，并监控环境调节执行组件4和水肥供给装置5的运行状态，对异常运行状态发出实时警报。
首先，本发明将PLC控制器2、环境传感器3、环境调节执行组件4、水肥供给装置5和育苗架11均设于同一育苗室1内，一体式程度高，实现在育苗室1内部进行相关作业，移动距离缩短。其次，本发明将育苗架11设置为多层多列的结构，能够极大地节省空间，提高育苗产量。再次，本发明通过PLC控制器2对育苗室内的环境信息根据幼苗的不同生长阶段进行统一调控，提高了育苗效率和育苗质量。最后，本发明通过监控显示端6能够实时显示育苗室1内的环境信息和环境调节执行组件4的运行状态，使工作人员对育苗进程一目了然，无需在现场单独控制某一设备，在监控显示端调控相应设备即可，便于操作，节省人力；同时，本发明通过监控终端6对育苗室1内的各种异常情况进行实时警报提醒，使工作人员及时处理，避免对幼苗造成损害。
具体的，育苗室1内部由内墙板分隔成培养室12、水肥供给室13和控制室14；育苗架11分布在培养室12内的四周；水肥供给装置5位于水肥供给室13内；PLC控制器2位于控制室14内；
育苗室1的外墙板表面包覆有由隔热材料构成的保温层，且其与地面和房顶接触的位置处均涂覆有密封胶；育苗室1的房顶中央开设有多个通风口。
本发明通过将内墙板将育苗室1分隔成多个独立空间，使培养室12内的幼苗不受PLC控制器2和水肥供给装置5运行时产生的热量和灰尘影响。同时，本发明通过对育苗室1外墙涂覆保温材料和密封胶，保证育苗室1内的温湿度不易受到外界环境影响。
本发明闭锁式育苗系统能够适用于对多种作物的育苗，且同时适用于无土育苗和有土育苗。本实施例以水稻育苗进行举例说明，建造的闭锁式水稻立体育苗室1的面积为33m2，墙体结构选用聚苯乙烯泡沫夹芯彩钢板，并采用15cm左右的隔热材料覆盖墙体，它能够大大减少通过壁板的传热，并能防止室外气温比室内气温低而造成板壁内侧的结露。按要求构建在钢筋混凝土结构的基础上及浸锌钢管结构的骨架上，按照洁净板材的安装工艺进行拼装安装，考虑到外围结构的保温要求、强度要求和标准生产的尺寸，选择外围结构材料为d＝100mm。外围尺寸为600cm*550cm*300cm，门采用保温材料配有专用钢型材门框，周边安装橡胶密封条，墙与棚顶、墙与地面采用专业直角形彩钢板交接密封并使用密封胶保证育苗室的闭锁性，地面底层要铺上一层5cm厚苯板，上面水泥砂浆地面，然后在铺贴上地砖，以达到减少系统内环境与地面的传热和防尘、防潮、防静电、方便清洁、施工简单，维护方便等功能。育苗室1内放置4个多层立体育苗架11，育苗架11尺寸均为2800mmx730mmx2600mm，每个育苗架11分为2列4层，每层育苗架11上方均匀安装6支长120cm的灯具。育苗室内部上方中心位置安装1台吊扇(旋转速度可调)，保证室内空气的流动。排风设备安装在育苗室内部北侧上方，利用风道将风机与4个通风口(通风口尺寸大小可调)依次连接起来，定期打开排风设备使育苗室内通风换气。
与传统的温室育苗相比，本发明实施例具有以下特点：
1)本发明闭锁式立体育苗室与温室生产同等数量的秧苗相比，占地面积是温室平面的1/7，初期设备投资与温室大体相同。由于占地面积小，内部设备的搬运、作业等相关的移动距离被缩短，降低了搬运设备费、搬运费、人工费和土地等费用。
2)本发明自动控制育苗室内部环境，不受外界气象条件的影响，容易准确控制育苗环境。能够控制成长进程，使得秧苗的生长均匀，提高秧苗的质量，增加商品价值，秧苗的质量高，可以促进栽植后的成长，增大收获量。
3)育苗室为闭锁式，害虫侵入室内的可能性极低，几乎可以不使用农药。
4)育苗室由于采用15cm左右的隔热材料覆盖墙壁，通过墙壁向外扩散的热量极少，最冷时的加热费用也只用温室的百分之几。寒地温室的冬季取暖费约占生产费用的10～15％。
5)制冷时的相对湿度稳定，由植物以及栽培地的蒸发产生，气温为25℃时，总是维持在70％左右。这个适度最适合苗的生产。
在一个实施例中，环境传感器3包括大气温度传感器31、大气湿度传感器32、光照传感器33、CO2传感器34、介质温度传感器35和介质湿度传感器36；大气温度传感器31、大气湿度传感器32、光照传感器33、CO2传感器34、介质温度传感器35和介质湿度传感器36分别与PLC控制器2电性连接。
环境调节执行组件4包括空调机组41、电加热器42、风机43、加湿器44、补光装置45和CO2发生器46；空调机组41、电加热器42、风机43、加湿器44、补光装置45和CO2发生器46分别与PLC控制器2电性连接；PLC控制器2根据育苗架11中幼苗的不同生长阶段控制和调节相应的环境调节执行组件4的运行状态。
其中，空调机组41用于对育苗室1进行温度调节或除湿；电加热器42用于对育苗室1内空气进行加温；对风机43的排气口通过风道与育苗室1的通风口连通，用于对育苗室1进行除湿或通风；加湿器44用于对育苗室1内空气进行加湿；CO2发生器46用于调节育苗室1内空气中CO2的浓度；补光装置45用于调节育苗室1内的幼苗生长所需的PPFD。
本发明利用计算机技术以及现代控制理论实现对环境湿度、光照、环境温度、CO2浓度及土壤介质温度、介质水分等自动控制和调节，是保障闭锁式育苗栽培试验成功的关键。根据秧苗的生长特性，创造出适宜秧苗生长的最佳环境。本装置内的采用集中控制方式控制育苗室内的环境，可编程PLC控制器2作为核心元器件，通过可编程PLC控制器2的A/D单元对各种环境因子进行数据采集，CPU单元依据参数设置值对各种环境因子进行计算，控制各环境调节执行组件4，达到各种环境因子适应秧苗生长环境的最佳要求。育苗室采用密闭结构，育苗室内通风、循环供液，以最大限度减少育苗室内CO2和水蒸汽的损失，节省资源，保护环境。环境控制系统可实现对育苗室内温度、相对湿度、CO2浓度、光照、水肥等因子进行在线综合调控和高精度控制，给秧苗提供最佳的生长环境。光源控制系统由日光灯和不同LED光源组成，光源高度可调整，可实现光的高精度控制；
进行温度调节时，本发明育苗室1采用1套负载可调节式空调机组41以及两个电加热器42(功率为2000W)进行温度调节。电源插座分自动控制和手动控制两种，手动控制插座的电源常开。自动控制的插座连接电热器。内置空调的制冷和加热功能互锁，两者同时打开时只能有一个功能启用。根据秧苗不同生长阶段所需的温度对PLC控制器2进行设定。当检测温度值与设定温度值差异时，控制相应环境调节执行组件4自动开启，根据数值差异的大小，对其进行调整以达到平衡。
为满足水稻育苗过程中需要的温度，采用1套负载可调节式空调机组41以及2个电加热器42进行温度调节，根据秧苗不同生长阶段所需的温度在监控显示端6上进行设定。当检测温度值与设定温度值差异时，PLC控制器2控制环境调节执行组件4自动开启，根据数值差异的大小，对相关环境进行调整以达到平衡。
而在湿度方面，空气湿度环境对秧苗的生长有很大的影响，不同的秧苗种类对相对湿度有不同要求，本发明通过空调制冷或风机二种方式进行除湿，一是湿度大的空气通过空调制冷后温度会大幅度的下降，空气湿度处于过饱和状态，多余水蒸汽冷凝析出，空气湿度降低。二是湿度大时可以通过风机排风进行除湿，但是除湿的同时也减低了室内的温度，会促使空调机组41或电加热器42工作，这样不但改变秧苗得生长环境参数，而且增加了电量的消耗。所以该方式只在温湿度都高于设定值的情况下才能使用。
CO2浓度调节过程为：首先空调机组41吹风，通过空调过滤器经顶部通风管道进入育苗室1内，空气经过吊扇(速度可调)回旋混匀后由于负压作用在育苗架11的苗床上形成水平气流，经风机43通过风道抽出闭锁室，完成一个循环。CO2气体由钢瓶经减压阀、流量计、电磁阀，直接进入到育苗室1中，通过吊扇与室内空气混合。通过CO2传感器检测育苗室内CO2浓度，将检测到被控环境因子的模拟信号转换成数字信号，通过育苗室控制系统的监控显示端6显示当前检测的CO2浓度，实现在线检测；并根据试验设计的CO2浓度上限、下限值，通过控制CO2发生器46中电磁阀开启和断开功能来实现自动控制CO2浓度。本发明空调制冷时产生的凝结水，可以回收再利用，可作为秧苗的灌溉用水，给水的标准量为温室的百分之几。本发明几乎不受外界气象条件的影响，环境控制装置简单，且不会产生含肥料、农药的污染水。
在其他实施例中，如图3所示，补光装置45设置有多个，每个补光装置45一一对应安装在每层育苗架11上，且光源朝向育苗架11内的幼苗；每个补光装置45均包括电性连接的灯组451和光源板452；每组灯组451分别包括两路串联灯组，且两路串联灯组的补光灯交替布置；光源板452上安装有两个手动开关4521；两个手动开关4521分别对应控制两路串联灯组的开启或关闭。本发明通过手动单独控制一路串联灯组的开启，也可以控制两路串联灯组同时开启，实现对光照强度和光照时间的手动控制。本发明通过两路串联灯组中补光灯的交替布置，保证开启某一路串联灯组时光源的均匀性。
更有利的，如图4所示，每层育苗架11上均安装有控制器453；每个控制器453均包括漏电保护器4531和定时器4532；漏电保护器4531和定时器4532分别与光源板452电性连接；定时器4532与PLC控制器2电性连接；PLC控制器2根据预设光照周期控制定时器4532的开启或关闭。本发明还可以通过PLC控制器2控制定时器4532的开启周期，实现自动控制光照周期，进而控制光照环境的目的，无需人工控制，简化了育苗过程。
本发明采用定时分段控制，育苗架11的每一层均匀布置6盏补光灯，分2段控制，可实现奇数灯和偶数灯同时开启和关闭，每个光源板452外侧安装2个手动开关，同时每个育苗架11自带控制器453，控制器453由漏电保护器4531和定时器4532组成，定时器4532只控制该育苗架补光灯的开启，本发明可以采用手动或自动两种方式控制光照周期，达到控制光照环境的目的。本发明通过控制育苗室内光照条件，使光照环境适合光合作用，使幼苗白天和夜间均能进行光合作用，且光合成的有效放射利用率为温室的2倍左右，大大缩短了幼苗的生长周期。
更有利的，每层育苗架11上均安装有高度调节装置；高度调节装置用于调节灯组451距育苗架11内幼苗的距离；灯组451一一对应安装在每层的高度调节装置上；高度调节装置的可调范围为5-30cm。
本发明的高度调节装置可以是铁链的链节和挂钩组合，使光照距离可以在5～30cm之间任意调节所示，能够最大限度地满足不同植物生长所需的PPFD，提高光能利用率。
本发明通过调节育苗室1内的光照、温湿度以及CO2浓度，确保幼苗一直处于最适宜的生长环境，使幼苗的生长期缩短，传统育苗棚的育苗周期为30天，采用本发明闭锁式育苗系统可以使育苗周期缩短为15天，大大提高了育苗效率。
在一个实施例中，水肥供给装置5包括储水罐51、回收罐52和至少一个供液罐53；阀门包括供水阀门54和三通阀55；
储水罐51内设置有水泵511和第一加热器512；第一加热器512用于将水加热至预设温度；水泵511的进水口与储水罐51连通，出水口通过供水管512延伸至育苗架11；供水阀门54安装在供水管512靠近储水罐51的一端，并与PLC控制器2电性连接；PLC控制器2根据介质湿度传感器36所采集的土壤湿度信息与预设值进行比对，并在低于预设值时开启供水阀门54，并控制供水阀门54的开启时间；
供液罐53内安装有多个蠕动泵531和第二加热器532；蠕动泵531和第二加热器532分别与PLC控制器2电性连接；PLC控制器2控制蠕动泵531对水肥进行多次预设时间段的混合；PLC控制器2控制第二加热器532将水肥加热至预设温度；
供液罐53的供液口通过供液管533延伸至育苗架11；回收罐52的进液口处安装有排液管521，排液管521与供液管533连通；三通阀53安装在排液管521与供液管533交汇的位置处，用于转换液体的流动方向，并与PLC控制器2电性连接；
PLC控制器2在完成预设时间的供液后控制三通阀53的切换，将供液管533中的剩余水肥回流至回收罐52中。
本实施例中，供液罐53设置有两个，每个供液罐53中安装4个蠕动泵531，供液阀可以是手动阀，也可以是电磁阀；采用手动阀时，需要人为控制供液时间；本实施例采用电磁阀，并将其与PLC控制器2电性连接，通过PLC控制器2控制电磁阀的开启或关闭。首先通过控制4个蠕动泵531的工作时间来配制好水肥，其次在供液之前供液罐53中的第二加热器532自动运行控制水肥的温度，达到设定温度值时，打开蠕动泵531增压，混合开始。水肥在蠕动泵531的作用下进行循环混合，充分混合之后(混合时间设定范围0～100s)，打开供液阀，水肥通过供液管道对育苗架11开始供液。供液采用定时控制，育苗架11每层的供液时间设定为0～10min范围，具体的时间要求根据试验的设计方案设定。供液完成后，供液管中的剩余水肥在重力作用下通过排液管521流回回收罐52，完成了水肥的供液循环。回收的水肥经过处理后检测可以再次利用则排放到储水罐51，重新和水肥配置后可以再次通过供液罐53供给秧苗。
在其他实施例中，育苗室内还安装有多个摄像头7；摄像头7与监控显示端6电性连接；摄像头7用于采集各个育苗架11中幼苗的全景图像，并将其传输至监控显示端6进行显示。本发明通过摄像头7实时采集幼苗的生长状态图像，使工作人员在育苗室1外部也能了解育苗情况，无需频繁进出育苗室1，也一定程度上减少了育苗室1与外界进行环境交换的情况，保证育苗室1内环境的稳定性。
在另一个实施例中，还包括用户终端8；用户终端8与监控显示端6无线连接；用户终端8用于获取监控显示端6发送的育苗室1内的当前环境信息、环境调节执行组件4和水肥供给装置5的运行状态以及各育苗架11中幼苗的生长状态图像。本发明通过用户终端8与监控显示端6无线连接，使工作人员无需在现场，也能够实时获取育苗室1情况，节省了人力物力。
为了进一步优化上述技术方案，还包括服务器，服务器分别与监控显示端6和/或用户终端8无线连接；服务器包括秧苗图库、知识库和比对模块；秧苗图库中存储有多种作物不同生长阶段的图像信息；知识库中存储有多种作物的不同生长阶段所对应的最佳环境参数；比对模块获取监控显示端6发送的秧苗的生长状态图像以及当前的环境信息参数，并调取秧苗图库中的图像信息进行比对，判断秧苗当前的生长阶段，并调取知识库中与秧苗当前生长阶段对应的最佳环境参数，使之与当前的环境信息参数进行比对，生成指导建议，最后将指导建议发送至用户终端8和/或监控显示端6。这样，工作人员可以根据指导建议对育苗室内的各项环境参数进行调整，使秧苗处于最适宜的环境中，进一步提高了育苗效率。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种闭锁式育苗系统，其特征在于，包括：育苗室(1)、以及分别位于所述育苗室(1)内的PLC控制器(2)、环境传感器(3)、环境调节执行组件(4)、水肥供给装置(5)和监控显示端(6)；所述PLC控制器(2)分别与所述环境传感器(3)、所述环境调节执行组件(4)、所述水肥供给装置(5)和所述监控显示端(6)电性连接；
其中，所述育苗室(1)内布设有多列层层排布的育苗架(11)；
所述水肥供给装置(5)通过管道为所述育苗架(1)供水或施肥，且所述管道上安装有阀门；所述阀门与所述PLC控制器(2)电性连接；
所述环境传感器(3)用于采集所述育苗室(1)内的当前温度、湿度、CO2浓度、光照强度和介质温湿度，并将采集的环境信息传输至所述PLC控制器(2)；
所述PLC控制器(2)根据当前环境信息与预设值进行比对，控制相应的所述环境调节执行组件(4)和所述阀门的开启或关闭；
所述监控显示端(6)用于显示当前环境信息，并监控所述环境调节执行组件(4)和水肥供给装置(5)的运行状态，对异常运行状态发出实时警报。
2.根据权利要求1所述的一种闭锁式育苗系统，其特征在于，所述育苗室(1)内部由内墙板分隔成培养室(12)、水肥供给室(13)和控制室(14)；所述育苗架(11)分布在所述培养室(12)内的四周；所述水肥供给装置(5)位于所述水肥供给室(13)内；所述PLC控制器(2)和所述监控显示端(6)位于所述控制室(14)内；
所述育苗室(1)的外墙板表面包覆有由隔热材料构成的保温层，且其与地面和房顶接触的位置处均涂覆有密封胶；所述育苗室(1)的房顶中央开设有多个通风口。
3.根据权利要求1所述的一种闭锁式育苗系统，其特征在于，所述环境传感器(3)包括大气温度传感器(31)、大气湿度传感器(32)、光照传感器(33)、CO2传感器(34)、介质温度传感器(35)和介质湿度传感器(36)；所述大气温度传感器(31)、所述大气湿度传感器(32)、所述光照传感器(33)、所述CO2传感器(34)、所述介质温度传感器(35)和所述介质湿度传感器(36)分别与所述PLC控制器(2)电性连接。
4.根据权利要求3所述的一种闭锁式育苗系统，其特征在于，所述环境调节执行组件(4)包括空调机组(41)、电加热器(42)、风机(43)、加湿器(44)、补光装置(45)和CO2发生器(46)；所述空调机组(41)、所述电加热器(42)、所述风机(43)、所述加湿器(44)、所述补光装置(45)和所述CO2发生器(46)分别与所述PLC控制器(2)电性连接；所述PLC控制器(2)根据所述育苗架(11)中幼苗的不同生长阶段控制和调节相应的环境调节执行组件(4)的运行状态；
所述空调机组(41)用于对所述育苗室(1)进行温度调节或除湿；所述电加热器(42)用于对所述育苗室(1)内空气进行加温；对所述风机(43)的排气口通过风道与所述育苗室(1)的通风口连通，用于对所述育苗室(1)进行除湿或通风；所述加湿器(44)用于对所述育苗室(1)内空气进行加湿；所述CO2发生器(46)用于调节所述育苗室(1)内空气中CO2的浓度；所述补光装置(45)用于调节所述育苗室(1)内的幼苗生长所需的PPFD。
5.根据权利要求4所述的一种闭锁式育苗系统，其特征在于，所述补光装置(45)设置有多个，每个所述补光装置(45)一一对应安装在每层所述育苗架(11)上，且光源朝向所述育苗架(11)内的幼苗；每个所述补光装置(45)均包括电性连接的灯组(451)和光源板(452)；每组所述灯组(451)分别包括两路串联灯组，且两路串联灯组的补光灯交替布置；所述光源板(452)上安装有两个手动开关(4521)；两个所述手动开关(4521)分别对应控制两路所述串联灯组的开启或关闭。
6.根据权利要求5所述的一种闭锁式育苗系统，其特征在于，每层所述育苗架(11)上均安装有控制器(453)；每个所述控制器(453)均包括漏电保护器(4531)和定时器(4532)；所述漏电保护器(4531)和所述定时器(4532)分别与所述光源板(452)电性连接；所述定时器(4532)与所述PLC控制器(2)电性连接；所述PLC控制器(2)根据预设光照周期控制所述定时器(4532)的开启或关闭。
7.根据权利要求5所述的一种闭锁式育苗系统，其特征在于，每层所述育苗架(11)上均安装有高度调节装置；所述高度调节装置用于调节所述灯组(451)距所述育苗架(11)内幼苗的距离；所述灯组(451)一一对应安装在每层的所述高度调节装置上；所述高度调节装置的可调范围为5-30cm。
8.根据权利要求4所述的一种闭锁式育苗系统，其特征在于，所述水肥供给装置(5)包括储水罐(51)、回收罐(52)和至少一个供液罐(53)；所述阀门包括供水阀门(54)和三通阀(55)；
所述储水罐(51)内设置有水泵(511)和第一加热器(512)；所述第一加热器(512)用于将水加热至预设温度；所述水泵(511)的进水口与所述储水罐(51)连通，出水口通过供水管(512)延伸至所述育苗架(11)；所述供水阀门(54)安装在所述供水管(512)靠近所述储水罐(51)的一端，并与所述PLC控制器(2)电性连接；所述PLC控制器(2)根据所述介质湿度传感器(36)所采集的土壤湿度信息与预设值进行比对，并在低于预设值时开启所述供水阀门(54)，并控制所述供水阀门(54)的开启时间；
所述供液罐(53)内安装有多个蠕动泵(531)和第二加热器(532)；所述蠕动泵(531)和所述第二加热器(532)分别与所述PLC控制器(2)电性连接；所述PLC控制器(2)控制所述蠕动泵(531)对水肥进行多次预设时间段的混合；所述PLC控制器(2)控制所述第二加热器(532)将水肥加热至预设温度；
所述供液罐(53)的供液口通过供液管(533)延伸至所述育苗架(11)；所述回收罐(52)的进液口处安装有排液管(521)，所述排液管(521)与所述供液管(533)连通；所述三通阀(53)安装在所述排液管(521)与所述供液管(533)交汇的位置处，用于转换液体的流动方向，并与所述PLC控制器(2)电性连接；
所述PLC控制器(2)在完成预设时间的供液后控制所述三通阀(53)的切换，将所述供液管(533)中的剩余水肥回流至所述回收罐(52)中。
9.根据权利要求1所述的一种闭锁式育苗系统，其特征在于，所述育苗室内还安装有多个摄像头(7)；所述摄像头(7)与所述监控显示端(6)电性连接；所述摄像头(7)用于采集各个育苗架(11)中幼苗的全景图像，并将其传输至所述监控显示端(6)进行显示。
10.根据权利要求9所述的一种闭锁式育苗系统，其特征在于，还包括用户终端(8)；所述用户终端(8)与所述监控显示端(6)无线连接；所述用户终端(8)用于获取所述监控显示端(6)发送的所述育苗室(1)内的当前环境信息、所述环境调节执行组件(4)和所述水肥供给装置(5)的运行状态以及各所述育苗架(11)中幼苗的生长状态图像。
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