CN112166890A - 一种垂直多层植物工厂全流程自动化生产系统 - Google Patents

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Abstract

一种垂直多层植物工厂全流程自动化生产系统，属于农业自动化设备技术领域，系统由水肥管控系统、灌溉喷头、视觉传感器、传感器组、热能管理系统、RBF人工神经网络技术模块、CFD计算流体力学模拟技术模块和控制系统连接组成；通过传感器对温室内环境进行信息采集，向CFD计算流体力学模拟技术模块输入信息，CFD计算流体力学模拟技术模块将模拟结果于传感器采集数据实时进行数据对比，RBF人工神经网络技术模块根据CFD计算流体力学模拟技术模块模拟结果，建立多元智能化执行模型，对视觉传感器所采集的植物生长状态图像进行实时分析，筛选出不良植株，实现了全自动无人育苗与智能工序执行的全流程自动化，实现了作物的高效生产，减少了温室生产的劳动成本。

Description

一种垂直多层植物工厂全流程自动化生产系统
技术领域
本发明属于农业自动化设备技术领域，涉及一种植物工厂自动化生产系统，具体的说是涉及一种垂直多层植物工厂全流程自动化生产系统。
背景技术
植物工厂自动化生产技术是通过环境控制实现农作物高效生产的技术。利用智能计算机和电子传感系统对植物生长的温度、湿度、光照、CO2浓度以及营养液等环境条件进行自动控制。但是目前，垂直多层植物工厂生产工序繁多、工艺复杂，导致加工效率低、能耗高以及自动化水平低等问题。因此设计出一种高效智能的植物工厂全流程自动化生产装置对于温室生产具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提出一种垂直多层植物工厂全流程自动化生产系统，通过执行工序全流程自动化，以实现植物工厂全自动无人育苗。
本发明的技术方案：一种垂直多层植物工厂全流程自动化生产系统，包括温室本体；其特征在于：所述全流程自动化生产系统由水肥管控系统、灌溉喷头、视觉传感器、传感器组、热能管理系统、RBF人工神经网络技术模块、CFD计算流体力学模拟技术模块和控制系统连接组成；所述灌溉喷头、视觉传感器3、传感器组和热能管理系统均设置在温室本体的内部，所述RBF人工神经网络技术模块、CFD计算流体力学模拟技术模块、控制系统连接设置在所述温室本体的一侧外壁，所述水肥管控系统连接设置在所述温室本体的另一侧外壁，所述灌溉喷头设置在所述温室本体内部的上方，所述灌溉喷头与所述水肥管控系统相连，所述视觉传感器设置在所述灌溉喷头的上方。
所述传感器组由至少三组传感器构成，每组传感器均包括温度传感器、气流传感器、二氧化碳传感器和氧气传感器。
所述RBF人工神经网络技术模块、CFD计算流体力学模拟技术模块和控制系统从上至下依次叠加连接在温室本体的外壁上。
所述RBF人工神经网络技术模块设置在温室本体的外部，根据CFD计算流体力学模拟技术模块模拟结果，建立多元智能化执行模型，并对视觉传感器所采集的植物生长状态图像进行分析，筛选出不健康的植株。
所述CFD计算流体力学模拟技术模块设置在温室本体的外部，对传感器采集数据做数据分析，进行全方位、多层次的仿真模拟。
所述控制系统设置在温室本体的外部，接受RBF人工神经网络技术模块操控，控制热能管理模块以及水肥管控模块。
本发明的有益效果为：本发明提出的一种垂直多层植物工厂全流程自动化生产系统，整个系统由水肥管控系统、灌溉喷头、视觉传感器、传感器组、热能管理系统、RBF人工神经网络技术模块、CFD计算流体力学模拟技术模块和控制系统连接组成；通过传感器对温室内环境进行信息采集，向CFD计算流体力学模拟技术模块输入信息，CFD计算流体力学模拟技术模块模拟不同室内外条件垂直栽培系统中的O2、CO2、温度分布特征以及空气流通情况，并将模拟结果于传感器采集数据实时进行数据对比，RBF人工神经网络技术模块根据CFD计算流体力学模拟技术模块模拟结果，以及垂直多层植物工厂热能管理、水肥管控等全流程生产过程中多种参数和各生产工序的动态关联特性，建立多元智能化执行模型；同时RBF人工神经网络技术模块对于视觉传感器所采集的植物生长状态图像进行实时分析，筛选出不良植株，保障温室内植物的健康成长，控制系统接受RBF人工神经网络技术模块操控，控制热能管理模块以及水肥管控模块，将温室内部环境调整至CFD计算流体力学模拟技术模块所模拟最佳状态，实现了植物工厂全自动无人育苗与智能工序执行的全流程自动化，实现了作物的高效生产，减少了温室生产的劳动成本。
附图说明
图1 为本发明系统整体结构示意图。
图中：水肥管控系统1、灌溉喷头2、视觉传感器3、第一传感器组4、热能管理系统5、RBF人工神经网络技术模块6、CFD计算流体力学模拟技术模块7、控制系统8、第二传感器组9、第三传感器组10。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1所示，一种垂直多层植物工厂全流程自动化生产系统，包括温室本体、水肥管控系统1、灌溉喷头2、视觉传感器3、传感器组、热能管理系统5、RBF人工神经网络技术模块6、CFD计算流体力学模拟技术模块7和控制系统8连接组成；灌溉喷头2、视觉传感器3、传感器组和热能管理系统5均设置在温室本体的内部，RBF人工神经网络技术模块6、CFD计算流体力学模拟技术模块7、控制系统8连接设置在温室本体的一侧外壁，水肥管控系统1连接设置在温室本体的另一侧外壁，灌溉喷头2设置在温室本体内部的上方，灌溉喷头2与水肥管控系统1相连，视觉传感器3设置在灌溉喷头2的上方。
如图1所示，一种垂直多层植物工厂全流程自动化生产系统，传感器组由至少三组传感器构成，每组传感器均包括温度传感器、气流传感器、二氧化碳传感器和氧气传感器；RBF人工神经网络技术模块6、CFD计算流体力学模拟技术模块7和控制系统8从上至下依次叠加连接在温室本体的外壁上；RBF人工神经网络技术模块6设置在温室本体的外部，根据CFD计算流体力学模拟技术模块模拟结果，建立多元智能化执行模型，并对视觉传感器所采集的植物生长状态图像进行分析，筛选出不健康的植株；CFD计算流体力学模拟技术模块7设置在温室本体的外部，对传感器采集数据做数据分析，进行全方位、多层次的仿真模拟；控制系统8设置在温室本体的外部，接受RBF人工神经网络技术模块6操控，控制热能管理模块以及水肥管控模块。
如图1所示，一种垂直多层植物工厂全流程自动化生产系统的工作原理如下：通过第一传感器组4、第二传感器组9对温室内环境进行信息采集，向CFD计算流体力学模拟技术模块7输入相关信息；CFD计算流体力学模拟技术模块7位于温室外部，模拟不同室内外条件垂直栽培系统中的O2、CO2、温度分布特征以及空气流通情况，并将模拟结果于传感器采集数据实时进行数据对比，RBF人工神经网络技术模块6位于温室外部，根据CFD计算流体力学模拟技术模块模拟结果，以及垂直多层植物工厂热能管理、水肥管控等全流程生产过程中多种参数和各生产工序的动态关联特性，建立多元智能化执行模型；同时RBF人工神经网络技术模块6对于视觉传感器所采集的植物生长状态图像进行实时分析，筛选出不良植株，保障温室内植物的健康成长。控制系统8接受RBF人工神经网络技术模块6操控，控制热能管理模块以及水肥管控模块，将温室内部环境调整至CFD计算流体力学模拟技术模块所模拟最佳状态，从而实现了植物工厂全自动无人育苗与智能工序执行的全流程自动化的生产目标。

Claims (6)

1.一种垂直多层植物工厂全流程自动化生产系统，包括温室本体；其特征在于：所述全流程自动化生产系统由水肥管控系统(1)、灌溉喷头(2)、视觉传感器(3)、传感器组、热能管理系统(5)、RBF人工神经网络技术模块(6)、CFD计算流体力学模拟技术模块(7)和控制系统(8)连接组成；所述灌溉喷头(2)、视觉传感器(3)、传感器组和热能管理系统(5)均设置在温室本体的内部，所述RBF人工神经网络技术模块(6)、CFD计算流体力学模拟技术模块(7)、控制系统(8)连接设置在所述温室本体的一侧外壁，所述水肥管控系统(1)连接设置在所述温室本体的另一侧外壁，所述灌溉喷头(2)设置在所述温室本体内部的上方，所述灌溉喷头(2)与所述水肥管控系统(1)相连，所述视觉传感器(3)设置在所述灌溉喷头(2)的上方。
2.根据权利要求1所述的一种垂直多层植物工厂全流程自动化生产系统，其特征在于：所述传感器组由至少三组传感器构成，每组传感器均包括温度传感器、气流传感器、二氧化碳传感器和氧气传感器。
3.根据权利要求1所述的一种垂直多层植物工厂全流程自动化生产系统，其特征在于：所述RBF人工神经网络技术模块(6)、CFD计算流体力学模拟技术模块(7)和控制系统(8)从上至下依次叠加连接在温室本体的外壁上。
4.根据权利要求3所述的一种垂直多层植物工厂全流程自动化生产系统，其特征在于：所述RBF人工神经网络技术模块(6)设置在温室本体的外部，根据CFD计算流体力学模拟技术模块模拟结果，建立多元智能化执行模型，并对视觉传感器所采集的植物生长状态图像进行分析，筛选出不健康的植株。
5.根据权利要求3所述的一种垂直多层植物工厂全流程自动化生产系统，其特征在于：所述CFD计算流体力学模拟技术模块(7)设置在温室本体的外部，对传感器采集数据做数据分析，进行全方位、多层次的仿真模拟。
6.根据权利要求3所述的一种垂直多层植物工厂全流程自动化生产系统，其特征在于：所述控制系统(8)设置在温室本体的外部，接受RBF人工神经网络技术模块(6)操控，控制热能管理模块以及水肥管控模块。
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