CN112273025A - 一种分布式立体穴盘育苗水肥精准管控系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种分布式立体穴盘育苗水肥精准管控系统和方法，采用多个补液管道并联，并采用微型网式灌水系统，直接从幼苗根部进行水肥供给，结合中央控制单元的控制，实现了不同营养液原液组分或不同营养液比例配比的集成控制，当同一个育苗间在同一时间段进行多种作物育苗时，可以更灵活的根据作物及不同幼苗阶段进行灌溉施肥；基于环境因子和基质水分构建不同幼苗不同生育阶段水肥决策模型，使不同作物幼苗不同生育阶段获得最佳的水肥需求量，对高产、高效，节水、节肥和保护生态环境具有重要的现实意义。

Description

一种分布式立体穴盘育苗水肥精准管控系统和方法

技术领域

本发明涉及农业设施技术领域，尤其涉及一种分布式立体穴盘育苗水肥精准管控系统和方法。

背景技术

育苗是蔬菜生产中的关键环节，是提供蔬菜生产综合效益的管径技术措施之一。优质秧苗是果蔬早熟、丰产的基础。目前，设施育苗已经形成了一定的产业规模。2014年，全国蔬菜育苗需求量约6833亿株，其中集约化育苗供苗量500亿株，仅是需求量的7.3％，其中优质种苗只占生产种苗量的40％。现有的育苗生产方式存在着产能低、土地利用效率不高等缺陷，无法满足市场需求和节约集约使用土地的国土政策，亟待引入先进生产技术进行产业升级，以扩大产能、提高土地利用效率。所有这些现实情况，都为立体育苗产业及其智能控制系统的发展提供了巨大的市场需求。

立体育苗是采用多层立体苗床，将补光、温度、水分等育苗因子系统结合起来形成的先进育苗技术，可以明显提高空间内的育苗效率，是现代育苗技术的重要体现，也是今后种苗育苗的发展方向之一。营养液供给是保证优质壮苗的必要措施之一，在育苗阶段，优化营养液管理模式及技术调控管理，不仅提高育苗质量，还能够达到节水省肥的目的。设施育苗灌溉方式主要有两种：一种是顶部喷淋方式，敞开式灌溉，喷头至幼苗基质存在一定距离，基质吸收剩余水肥滴落地面，增加空气湿度，有利于绿藻、病原菌的繁殖蔓延；一种是潮汐式灌溉，底部供液，循环闭合式灌溉，基质吸收营养液后，剩余营养液流入回液池，过滤消毒后用于下次灌溉，回液的过滤消毒和回收利用处理较为繁琐，增加运行成本。

立体育苗中往往涉及多种作物，而传统的育苗水肥管理多采用人工配液、营养液单一化、均一化和粗放式管理，未实现对不同作物种类幼苗按需精准水肥供给。

发明内容

本发明实施例提供一种分布式立体穴盘育苗水肥精准管控系统和方法，解决了现有技术中未考虑栽培幼苗种类和不同生育阶段水肥需求规律，往往阴雨天时因蒸发量减少造成育苗基质水分含量过高，以致影响幼苗正常生长的问题。

本发明实施例提供一种分布式立体穴盘育苗水肥精准管控系统，包括环境监测单元、中央控制单元、营养液配比单元、营养液补充单元和分布式育苗单元；

所述分布式育苗单元包括多个，每个所述分布式育苗单元中栽种有相同种类幼苗，所述相同种类幼苗的播种时间和营养液供给方案相同；

所述环境监测单元，用于监测各分布式育苗单元中的空气温湿度信息和基质水分信息；

所述中央控制单元，用于基于不同分布式育苗单元预设的营养液供给方案、播种时间、空气温湿度信息和基质水分信息，生成营养液供给方案；

所述营养液配比单元，用于基于所述营养液供给方案为各所述分布式育苗单元制备营养液；

所述营养液补充单元，用于基于所述营养液配比单元提供的营养液对对应的分布式育苗单元进行灌溉。

作为优选的，所述营养液配比单元包括水源、反渗透水处理设备和营养液配比系统；

所述水源用于提供配制营养液所需的原水；

所述反渗透水处理设备用于除去原水中的离子、有机物和微生物，以得到满足营养液制备所需的纯水；

所述营养液配比系统，用于基于纯水制备营养液。

作为优选的，所述营养液配比系统包括纯水储存桶、果菜营养液配比子系统和叶菜营养液配比子系统；所述果菜营养液配比子系统和所述叶菜营养液配比子系统均包括原液桶、混液桶、营养液配比管道、流量计、吸肥电磁阀、进纯水电磁阀、传感器EC和pH传感器。

作为优选的，所述分布式育苗单元包括分布式灌溉系统和立体穴盘育苗系统；

所述分布式灌溉系统包括储液罐、EC传感器、叠片过滤器、电磁阀、液位传感器、分布式灌溉干管、分布式灌溉支管和网式微型灌水子系统；

所述立体穴盘育苗系统包括立体育苗架、穴盘和补光灯。

作为优选的，所述立体育苗架包括若干层育苗架，每层所述育苗架可根据幼苗种植方式选择相应规格的穴盘，并配套设置补光灯。

作为优选的，所述储液罐设于所述立体育苗架顶端；所述分布式灌溉系统通过营养液补液管道连接所述营养液配比单元；

所述网式微型灌水子系统包括与所述穴盘规格相匹配的微型灌水毛管和微型灌水器，每个所述网式微型灌水子系统覆盖一个所述穴盘。

作为优选的，所述环境监测单元包括温湿度传感器和基质水分传感器。

作为优选的，所述营养液供给方案包括供给营养液类别、供给营养液浓度、供给时间和供给时长。

本发明实施例提供一种分布式立体穴盘育苗水肥精准管控方法，基于上述各实施例中的分布式立体穴盘育苗水肥精准管控系统，包括：

在每个分布式育苗单元中栽种相同种类幼苗，所述相同种类幼苗的播种时间和营养液供给方案相同；

监测各分布式育苗单元中的空气温湿度信息和基质水分信息；

基于不同分布式育苗单元预设的营养液供给方案、播种时间、空气温湿度信息和基质水分信息，生成营养液供给方案；

基于所述营养液供给方案为各所述分布式育苗单元制备营养液；

基于制备的营养液对对应的分布式育苗单元进行灌溉。

作为优选的，所述营养液供给方案包括供给营养液类别、供给营养液浓度、供给时间和供给时长。

本发明实施例提供一种分布式立体穴盘育苗管网布局方法，包括：

根据立体育苗间各个所述分布式育苗单元的设施蔬菜种类，设置穴盘育苗单元为果菜育苗或叶菜育苗，确定各个分布式育苗单元的供给营养液类别；相同种类幼苗分组基于各个分布式育苗单元作物幼苗的播种时间；

通过所述分布式育苗单元的水力计算，确定分布式供液主管的管径，并根据管道选型配置相应型号叠片过滤器和配件；

通过分析计算所述分布式育苗单元的面积和幼苗需水量设置分布式灌溉系统中储液罐容积，并根据储液罐容积和补液时间计算确定营养液补充管道的进口流量，确定补充管道管径，并配置多路补液管道，各自配置相应的电磁阀和压力表配件；并分别计算不同补液管道水力损失，根据计算结果确定营养液补充单元的水泵参数；

通过分析所述分布式育苗单元数量和轮灌需求，确定反渗透水处理设备制水速率参数。

本发明实施例还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述的分布式立体穴盘育苗水肥精准管控方法或一种分布式立体穴盘育苗管网布局方法的步骤。

本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述的分布式立体穴盘育苗水肥精准管控方法或一种分布式立体穴盘育苗管网布局方法的步骤。

本发明实施例提供的一种分布式立体穴盘育苗水肥精准管控系统和方法，采用多个补液管道并联，并采用微型网式灌水系统，直接从幼苗根部进行水肥供给，结合中央控制单元的控制，实现了不同营养液原液组分或不同营养液比例配比的集成控制，当同一个育苗间在同一时间段进行多种作物育苗时，可以更灵活的根据作物及不同幼苗阶段进行灌溉施肥；基于环境因子和基质水分构建不同幼苗不同生育阶段水肥决策模型，使不同作物幼苗不同生育阶段获得最佳的水肥需求量，对高产、高效，节水、节肥和保护生态环境具有重要的现实意义；改变了目前设施育苗水肥供给单一、粗放的管理模式，实现了多个设施立体育苗单元的集中综合管理，也可以进一步升级实现更大区域的若干个育苗间的作物幼苗水肥一体化的集中综合管理，既便于小范围的控制，也便于宏观控制和生产管理决策。

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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为根据本发明实施例的分布式立体穴盘育苗水肥精准管控系统框图；

图2为根据本发明实施例的分布式立体穴盘育苗管网布局示意图；

图3为根据本发明实施例的分布式网式微型灌水系统示意图；

图4为根据本发明实施例的分布式立体穴盘育苗水肥精准管控方法流程框图；

图5为根据本发明实施例的分布式立体穴盘育苗水肥精准管控方法流程示意图；

图6为本发明实施例提供的一种电子设备的实体结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。

本申请实施例中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。

本申请实施例中的术语“第一”、“第二”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，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。本申请的描述中，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列部件或单元的系统、产品或设备没有限定于已列出的部件或单元，而是可选地还包括没有列出的部件或单元，或可选地还包括对于这些产品或设备固有的其它部件或单元。本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

立体育苗中往往涉及多种作物，而传统的育苗水肥管理多采用人工配液、营养液单一化、均一化和粗放式管理，未实现对不同作物种类幼苗按需精准水肥供给。设施育苗的高科技主要体现在对农业的精准调控以及信息化程度高两个方面，精准育苗是构建节约型现代农业的必然要求。因此，为了解决这些问题，本发明实施例提供一种潮汐育苗营养液精准决策系统和方法，可有效实现立体穴盘育苗灌溉的智能化和精准化，降低综合生产管理成本，降低能耗，减少病虫害，提高劳动效率，充分提高设施育苗效益与效率，既能保证幼苗优质壮苗生产，也能避免水和肥料的浪费，提高水肥的利用效率，实现立体穴盘育苗水肥精准管理，降低能耗，提高劳动效率，提升育苗智能化和自动化水平。以下将通过多个实施例进行展开说明和介绍。

图1为根据本发明实施例的分布式立体穴盘育苗水肥精准管控系统框图，如图1所示，包括环境监测单元、中央控制单元、营养液配比单元、营养液补充单元和分布式育苗单元；

所述分布式育苗单元包括多个，每个所述分布式育苗单元中栽种有相同种类幼苗，所述相同种类幼苗的播种时间和营养液供给方案相同；

所述环境监测单元，用于监测各分布式育苗单元中的空气温湿度信息和基质水分信息；

所述中央控制单元，用于基于不同分布式育苗单元预设的营养液供给方案、播种时间、空气温湿度信息和基质水分信息，生成营养液供给方案；

所述营养液配比单元，用于基于所述营养液供给方案为各所述分布式育苗单元制备营养液；

所述营养液补充单元，用于基于所述营养液配比单元提供的营养液对对应的分布式育苗单元进行灌溉。

具体的，营养液补充单元，是将营养液配比单元与分布式育苗系统连接组成一个可调节有序补充管道系统。所述环境监测单元，是对育苗间进行环境和基质水分状况监测，及时提供有效数据，为中央控制单元提供数据支撑和决策依据。所述中央控制单元，实现对营养液配比单元、营养液补充单元、分布式育苗单元、环境监测单元的智能综合管理。

根据立体育苗间各个穴盘育苗单元的设施蔬菜种类，设置穴盘育苗单元为果菜育苗或叶菜育苗，确定各个分布式灌溉单元的供给营养液类别。相同种类幼苗分组基于各个分布式育苗单元作物幼苗的播种时间。

通过分布式育苗单元的水力计算，确定分布式供液干管的管径，并根据管道选型配置相应型号叠片过滤器和配件。

通过分析计算分布式育苗单元的面积和幼苗需水量设置分布式储液罐容积，并根据储液罐容积和补液时间计算确定营养液补充管道的进口流量，确定补充管道管径，并配置多路补液管道，各自配置相应的电磁阀和压力表等配件。并分别计算不同补液管道水力损失，根据计算结果选取营养液配比系统的补液水泵。

通过分析分布式育苗单元数量和轮灌需求，确定反渗透水处理设备制水速率等参数。

直接从幼苗根部进行水肥供给，结合中央控制单元的控制，实现了不同营养液原液组分或不同营养液比例配比的集成控制，当同一个育苗间在同一时间段进行多种作物育苗时，可以更灵活的根据作物及不同幼苗阶段进行灌溉施肥；基于环境因子和基质水分构建不同幼苗不同生育阶段水肥决策模型，使不同作物幼苗不同生育阶段获得最佳的水肥需求量，对高产、高效，节水、节肥和保护生态环境具有重要的现实意义；改变了目前设施育苗水肥供给单一、粗放的管理模式，实现了多个设施立体育苗单元的集中综合管理，也可以进一步升级实现更大区域的若干个育苗间的作物幼苗水肥一体化的集中综合管理，既便于小范围的控制，也便于宏观控制和生产管理决策。

在上述实施例的基础上，所述营养液配比单元包括水源1、反渗透水处理设备4和营养液配比系统；

所述水源1用于提供配制营养液所需的原水；

所述反渗透水处理设备4用于除去原水中的离子、有机物和微生物，以得到满足营养液制备所需的纯水；

所述营养液配比系统，用于基于纯水制备营养液。

具体的，营养液配比单元包括水源1、反渗透水处理设备4、营养液配比系统，反渗透水处理设备4，由原水预处理系统、反渗透纯化系统、超纯化后处理系统三部分组成，用以去除自来水中98％以上离子、有机物及100％微生物(理论上)，以满足营养液制备的纯水要求，防止网式灌水毛管和灌水器堵塞。反渗透水处理设备4制水速率由根据育苗间面积和作物需水等确定。

图2为根据本发明实施例的分布式立体穴盘育苗管网布局示意图，如图2中所示，水源1通过水源供水管道2连接反渗透水处理设备4，水源供水管道2上设有总水电磁阀3；反渗透水处理设备4通过纯水管道5连接有纯水储存桶7，纯水储存桶7中设有潜水泵8，纯水管道5中设有纯水电磁阀6；纯水储存桶7连接营养液配比单元。

在上述各实施例的基础上，所述营养液配比单元包括纯水储存桶、果菜营养液配比子系统和叶菜营养液配比子系统；所述果菜营养液配比子系统和所述叶菜营养液配比子系统均包括原液桶、混液桶、营养液配比管道、流量计、吸肥电磁阀、进纯水电磁阀、传感器EC和pH传感器。

所述营养液配比单元，优选设置在立体育苗室的核心区域，便于链接管道覆盖整个立体育苗室。进一步的营养液配比单元，包括纯水储存桶、果菜营养液配比子系统、叶菜营养液配比子系统，果菜营养液配比子系统、叶菜营养液配比子系统均包括4个原液桶、一个混液桶、营养液配比管道、文丘里、吸肥电磁阀、进纯水电磁阀、EC和pH传感器。

具体的，在本实施例中，如图2中所示，幼苗分为果菜幼苗和叶菜幼苗，该两种幼苗的营养液配比方案不同，因此营养液配比单元包括果菜营养液配比子系统11和叶菜营养液配比子系统12。

其中，果菜营养液配比子系统11包括果菜营养液配比纯水管道9、果菜母液A罐1101、果菜母液B罐1102、果菜母液C罐1103、果菜酸罐1104、果菜文丘里1105、果菜吸肥管道1106、果菜吸肥电磁阀1107、果菜纯水电磁阀1108和果菜混液桶1109；其中果菜营养液配比子系统11通过果菜营养液配比纯水管道9连通至纯水储存桶7；且果菜营养液配比纯水管道9的另一端设于果菜混液桶1109的上部，果菜母液A罐1101、果菜母液B罐1102、果菜母液C罐1103、果菜酸罐1104分别通过果菜文丘里1105连通至果菜混液桶1109，果菜文丘里1105设于果菜吸肥管道1106上，果菜吸肥管道1106连通所述果菜混液桶1109和果菜母液A罐1101、果菜母液B罐1102、果菜母液C罐1103、果菜酸罐1104；果菜混液桶1109下端通过管道连接至营养液补充系统。

其中，叶菜营养液配比子系统12包括叶菜营养液配比纯水管道10、叶菜母液A罐1201、叶菜母液B罐1202、叶菜母液C罐1203、叶菜酸罐1204、叶菜文丘里1205、叶菜吸肥管道1206、叶菜吸肥电磁阀1207、叶菜纯水电磁阀1208和叶菜混液桶1209；其中叶菜营养液配比子系统12通过叶菜营养液配比纯水管道10连通至纯水储存桶7；且叶菜营养液配比纯水管道10的另一端设于叶菜混液桶1209的上部，叶菜母液A罐1201、叶菜母液B罐1202、叶菜母液C罐1203、叶菜酸罐1204分别通过叶菜文丘里1205连通至叶菜混液桶1209，叶菜文丘里1205设于叶菜吸肥管道1206上，叶菜吸肥管道1206连通所述叶菜混液桶1209和叶菜母液A罐1201、叶菜母液B罐1202、叶菜母液C罐1203、叶菜酸罐1204；叶菜混液桶1209下端通过管道连接至营养液补充系统。

在上述各实施例的基础上，营养液补充单元13包括果菜补液水泵1301、果菜流量计1302、果菜压力表1303、果菜补液管道1304、第一分布式灌溉单元果菜补液电磁阀1305、第一分布式灌溉单元叶菜补液电磁阀1306、第二分布式灌溉单元果菜补液电磁阀1307、第二分布式灌溉单元叶菜补液电磁阀1308、叶菜补液水泵1309、叶菜流量计1310、叶菜压力表1311、叶菜补液管道1312；其中，果菜补液管道1304连通果菜混液桶1109和分布式灌溉系统(如图2中第一分布式灌溉单元23)，果菜补液水泵1301、果菜流量计1302、果菜压力表1303、第一分布式灌溉单元果菜补液电磁阀1305、第二分布式灌溉单元果菜补液电磁阀1307设于果菜补液管道1304上；叶菜补液管道1312连通叶菜混液桶和分布式灌溉系统(如图2中第二分布式灌溉单元24)，第一分布式灌溉单元叶菜补液电磁阀1306、第二分布式灌溉单元叶菜补液电磁阀1308、叶菜补液水泵1309、叶菜流量计1310、叶菜压力表1311设于叶菜补液管道1312上。

在上述各实施例的基础上，所述分布式育苗单元包括分布式灌溉系统和立体穴盘育苗系统；

所述分布式灌溉系统包括储液罐、EC传感器、叠片过滤器、电磁阀、液位传感器、分布式灌溉干管、分布式灌溉支管和网式微型灌水子系统；

所述立体穴盘育苗系统包括立体育苗架、穴盘和补光灯。

如图2中所示，在本实施例中，分布式灌溉系统包括两个，即第一分布式灌溉单元23和第二分布式灌溉单元24，第一分布式灌溉单元23和第二分布式灌溉单元24均包括分布式储液罐14、分布式灌溉干管15、叠片过滤器16、分布式灌溉支管17、分布式灌溉电磁阀18、立体育苗架19、补光灯20、网式微型灌水子系统21和穴盘22。

图3为根据本发明实施例的分布式网式微型灌水系统示意图，如图3中所示，网式微型灌水子系统21包括微型灌溉毛管2101、毛管横向接头2102、毛管纵向接头2103、微型灌水器2104、穴盘22和幼苗2201。

所述分布式灌溉系统，是根据每一个穴盘对应的育苗面积水肥供应需求，设置储液灌的容积。放置位置是立体育苗架顶端，便于实现营养液重力灌溉。所述分布式灌溉系统基于营养液补液管道与营养液配比单元链接。

在上述各实施例的基础上，所述立体育苗架包括若干层育苗架，每层所述育苗架可根据幼苗种植方式选择相应规格的穴盘，并配套设置补光灯。

在上述各实施例的基础上，所述储液罐设于所述立体育苗架顶端；所述分布式灌溉系统通过营养液补液管道连接所述营养液配比单元；

所述网式微型灌水子系统包括与所述立体育苗架规格相匹配的微型灌水毛管和微型灌水器，每个所述网式微型灌水子系统覆盖一个所述穴盘。

网式微型灌水子系统，是根据育苗架中穴盘规格而设置微型灌水毛管和微型灌水器的分布，单个网式微型灌水子系统可设置50个、72个和128个灌水器等。一个网式微型灌水子系统覆盖一个穴盘，放置位置是穴盘上，便于对幼苗根系直接灌溉。所述网式微型灌水子系统以穴盘为单位可进行自由组合。

所述立体育苗架，可以是单层或多层育苗架，每层根据作物和种植方式需求选择相应规格穴盘，并配套设置相应的补光灯，保证满足育苗区域的补光需求。通过管道和分布式灌溉系统连接。所述补光灯底部距离穴盘20cm，可调节光强，以满足幼苗生长光照需求。

首先根据育苗间设施蔬菜种类、育苗时间划分为若干个分布式育苗单元，每个单元根据育苗作物和种植需求配置相应规格穴盘，根据穴盘规格确定微型灌水毛管分布间距和微型灌水器位置和数量，并根据分布式育苗单元单层的穴盘数量和灌水器流量等确定分布式灌溉支管，根据管道选型配置相应电磁阀和配套管件。根据立体育苗间各个穴盘育苗单元的设施蔬菜种类，设置穴盘育苗单元为果菜育苗或叶菜育苗，确定各个分布式灌溉单元的供给营养液类别。相同种类幼苗分组基于各个分布式育苗单元作物幼苗的播种时间。

通过分布式育苗单元的水力计算，确定分布式供液干管的管径，并根据管道选型配置相应型号叠片过滤器和配件。

过分析计算分布式育苗单元的面积和幼苗需水量设置分布式储液罐容积，并根据储液罐容积和补液时间计算确定营养液补充管道的进口流量，确定补充管道管径，并配置多路补液管道，各自配置相应的电磁阀和压力表等配件。并分别计算不同补液管道水力损失，根据计算结果选取营养液补充单元的补液水泵。

根据分布式育苗单元数量和轮灌需求，确定反渗透水处理设备制水速率等参数。

并采用微型网式灌水系统，直接从幼苗根部进行水肥供给，结合中央控制单元的控制，实现了不同营养液原液组分或不同营养液比例配比的集成控制，当同一个育苗间在同一时间段进行多种作物育苗时，可以更灵活的根据作物及不同幼苗阶段进行灌溉施肥；基于环境因子和基质水分构建不同幼苗不同生育阶段水肥决策模型，使不同作物幼苗不同生育阶段获得最佳的水肥需求量，对高产、高效，节水、节肥和保护生态环境具有重要的现实意义；改变了目前设施育苗水肥供给单一、粗放的管理模式，实现了多个设施立体育苗单元的集中综合管理，也可以进一步升级实现更大区域的若干个育苗间的作物幼苗水肥一体化的集中综合管理，既便于小范围的控制，也便于宏观控制和生产管理决策。

获取各个分布式育苗单元的营养液供给方案，所述营养液供给方案基于环境监测参数、幼苗生长发育规律和各个分布式育苗单元的播种时间等得到，所述营养液供给方案包括供给营养液类别、供给营养液浓度、供给时间和供给时长。

获取分布式储液罐、混液桶、纯水储存桶的液位，基于所述营养液供给方案，对水源进行反渗透水处理，并进行营养液配比、供给，以实现不同幼苗分组的轮灌。

根据所述营养液供给方案进行营养液配比并对各个分布式育苗单元进行灌溉，若灌溉量达到营养液供给方案的预设条件，则停止灌溉。

获取分布式立体穴盘育苗水肥精准管控系统中的多种作物幼苗分类，根据立体育苗间各个穴盘育苗单元的设施蔬菜种类，设置穴盘育苗单元为果菜或叶菜育苗，确定各个分布式灌溉单元的供给营养液类别、供给浓度、供给时间t1和时长t2。当前时刻达到供给时间t1是进行灌溉，判断是果菜幼苗灌溉和/或叶菜幼苗灌溉，并基于果菜幼苗和/或叶菜幼苗的生育期、储液罐液位和EC判断是否满足灌溉需求；若不满足灌溉需求，则启动果菜/叶菜进纯水电磁阀、吸肥电磁阀、果菜/叶菜补液电磁阀进行营养液补给。若判断果菜储液罐/叶菜储液罐中的营养液满足灌溉需求，则直接进行灌溉；若判断获知灌溉时间到达t2，则关闭果菜/叶菜电磁阀，关闭果菜补液电磁阀/叶菜补液电磁阀，关闭果菜/叶菜纯水电磁阀，关闭果菜/叶菜吸肥电磁阀，灌溉结束。

在上述各实施例的基础上，所述环境监测单元包括温湿度传感器和基质水分传感器。

在上述各实施例的基础上，所述营养液供给方案包括供给营养液类别、供给营养液浓度、供给时间和供给时长。

第二方面，本发明实施例提供一种分布式立体穴盘育苗水肥精准管控方法，图4为根据本发明实施例的分布式立体穴盘育苗水肥精准管控方法流程框图，图5为根据本发明实施例的分布式立体穴盘育苗水肥精准管控方法流程示意图，如图4和图5中所示，基于上述各实施例中的分布式立体穴盘育苗水肥精准管控系统，包括：

在每个分布式育苗单元中栽种相同种类幼苗，所述相同种类幼苗的播种时间和营养液供给方案相同；

监测各分布式育苗单元中的空气温湿度信息和基质水分信息；

基于不同分布式育苗单元预设的营养液供给方案、播种时间、空气温湿度信息和基质水分信息，生成营养液供给方案；

基于所述营养液供给方案为各所述分布式育苗单元制备营养液；

基于制备的营养液对对应的分布式育苗单元进行灌溉。

作为优选的，所述营养液供给方案包括供给营养液类别、供给营养液浓度、供给时间和供给时长。

具体的，包括：

1)获取分布式立体穴盘育苗水肥精准管控系统中的多种作物幼苗分类，根据立体育苗间各个穴盘育苗单元的设施蔬菜种类，设置穴盘育苗单元为果菜或叶菜育苗，确定各个分布式灌溉单元的供给营养液类别、供给浓度、供给时间t1和时长t2。当前时刻达到供给时间t1是进行灌溉，判断是果菜幼苗灌溉和/或叶菜幼苗灌溉，并基于果菜幼苗和/或叶菜幼苗的生育期、储液罐液位和EC判断是否满足灌溉需求；若不满足灌溉需求，则启动果菜/叶菜进纯水电磁阀、吸肥电磁阀、果菜/叶菜补液电磁阀进行营养液补给。若判断果菜储液罐/叶菜储液罐中的营养液满足灌溉需求，则直接进行灌溉；若判断获知灌溉时间到达t2，则关闭果菜/叶菜电磁阀，关闭果菜补液电磁阀/叶菜补液电磁阀，关闭果菜/叶菜纯水电磁阀，关闭果菜/叶菜吸肥电磁阀，灌溉结束。

2)获取分布式立体穴盘育苗水肥精准管控系统中的相同种类幼苗分组，所述相同种类幼苗分组基于各个分布式育苗单元作物幼苗的播种时间。

3)获取各个分布式育苗单元的营养液供给方案，所述营养液供给方案基于环境监测参数、幼苗生长发育规律和各个分布式育苗单元的播种时间等得到，所述营养液供给方案包括供给营养液类别、供给营养液浓度、供给时间和供给时长。

4)根据所述营养液供给方案进行营养液配比并对各个分布式育苗单元进行灌溉，若灌溉量达到营养液供给方案的预设条件，则停止灌溉。

5)获取分布式储液罐、混液桶、纯水储存桶的液位，基于所述营养液供给方案，对水源进行反渗透水处理，并进行营养液配比、供给，以实现不同幼苗分组的轮灌。

本发明实施例提供一种分布式立体穴盘育苗管网布局方法，包括：

根据立体育苗间各个所述分布式育苗单元的设施蔬菜种类，设置穴盘育苗单元为果菜育苗或叶菜育苗，确定各个分布式育苗单元的供给营养液类别；相同种类幼苗分组基于各个分布式育苗单元作物幼苗的播种时间；

通过所述分布式育苗单元的水力计算，确定分布式供液主管的管径，并根据管道选型配置相应型号叠片过滤器和配件；

通过分析计算所述分布式育苗单元的面积和幼苗需水量设置分布式灌溉系统中储液罐容积，并根据储液罐容积和补液时间计算确定营养液补充管道的进口流量，确定补充管道管径，并配置多路补液管道，各自配置相应的电磁阀和压力表配件；并分别计算不同补液管道水力损失，根据计算结果确定营养液补充单元的水泵参数；

通过分析所述分布式育苗单元数量和轮灌需求，确定反渗透水处理设备制水速率参数。

综上所述，本发明实施例提供的一种分布式立体穴盘育苗水肥精准管控系统和方法，采用多个补液管道并联，并采用微型网式灌水系统，直接从幼苗根部进行水肥供给，结合中央控制单元的控制，实现了不同营养液原液组分或不同营养液比例配比的集成控制，当同一个育苗间在同一时间段进行多种作物育苗时，可以更灵活的根据作物及不同幼苗阶段进行灌溉施肥；基于环境因子和基质水分构建不同幼苗不同生育阶段水肥决策模型，使不同作物幼苗不同生育阶段获得最佳的水肥需求量，对高产、高效，节水、节肥和保护生态环境具有重要的现实意义；改变了目前设施育苗水肥供给单一、粗放的管理模式，实现了多个设施立体育苗单元的集中综合管理，也可以进一步升级实现更大区域的若干个育苗间的作物幼苗水肥一体化的集中综合管理，既便于小范围的控制，也便于宏观控制和生产管理决策。

本发明的各实施方式可以任意进行组合，以实现不同的技术效果。

图6为本发明实施例提供的一种电子设备的实体结构示意图，如图6所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)610、通信接口(Communications Interface)620、存储器(memory)630和通信总线640，其中，处理器610，通信接口620，存储器630通过通信总线640完成相互间的通信。处理器610可以调用存储器630中的逻辑指令，以执行一种分布式立体穴盘育苗水肥精准管控方法，该方法包括：

在每个分布式育苗单元中栽种相同种类幼苗，所述相同种类幼苗的播种时间和营养液供给方案相同；

监测各分布式育苗单元中的空气温湿度信息和基质水分信息；

基于不同分布式育苗单元预设的营养液供给方案、播种时间、空气温湿度信息和基质水分信息，生成营养液供给方案；

基于所述营养液供给方案为各所述分布式育苗单元制备营养液；

基于制备的营养液对对应的分布式育苗单元进行灌溉。

此外，上述的存储器630中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

另一方面，本发明实施例还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法实施例所提供的一种分布式立体穴盘育苗水肥精准管控方法或一种分布式立体穴盘育苗管网布局方法，其中分布式立体穴盘育苗水肥精准管控方法包括：

在每个分布式育苗单元中栽种相同种类幼苗，所述相同种类幼苗的播种时间和营养液供给方案相同；

监测各分布式育苗单元中的空气温湿度信息和基质水分信息；

基于不同分布式育苗单元预设的营养液供给方案、播种时间、空气温湿度信息和基质水分信息，生成营养液供给方案；

基于所述营养液供给方案为各所述分布式育苗单元制备营养液；

基于制备的营养液对对应的分布式育苗单元进行灌溉。

一种分布式立体穴盘育苗管网布局方法，包括：

根据立体育苗间各个所述分布式育苗单元的设施蔬菜种类，设置穴盘育苗单元为果菜育苗或叶菜育苗，确定各个分布式育苗单元的供给营养液类别；相同种类幼苗分组基于各个分布式育苗单元作物幼苗的播种时间；

通过所述分布式育苗单元的水力计算，确定分布式供液主管的管径，并根据管道选型配置相应型号叠片过滤器和配件；

通过分析计算所述分布式育苗单元的面积和幼苗需水量设置分布式灌溉系统中储液罐容积，并根据储液罐容积和补液时间计算确定营养液补充管道的进口流量，确定补充管道管径，并配置多路补液管道，各自配置相应的电磁阀和压力表配件；并分别计算不同补液管道水力损失，根据计算结果确定营养液补充单元的水泵参数；

通过分析所述分布式育苗单元数量和轮灌需求，确定反渗透水处理设备制水速率参数。

又一方面，本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的一种分布式立体穴盘育苗水肥精准管控方法

或一种分布式立体穴盘育苗管网布局方法，其中分布式立体穴盘育苗水肥精准管控方法包括：

在每个分布式育苗单元中栽种相同种类幼苗，所述相同种类幼苗的播种时间和营养液供给方案相同；

监测各分布式育苗单元中的空气温湿度信息和基质水分信息；

基于不同分布式育苗单元预设的营养液供给方案、播种时间、空气温湿度信息和基质水分信息，生成营养液供给方案；

基于所述营养液供给方案为各所述分布式育苗单元制备营养液；

基于制备的营养液对对应的分布式育苗单元进行灌溉。

一种分布式立体穴盘育苗管网布局方法，包括：

根据立体育苗间各个所述分布式育苗单元的设施蔬菜种类，设置穴盘育苗单元为果菜育苗或叶菜育苗，确定各个分布式育苗单元的供给营养液类别；相同种类幼苗分组基于各个分布式育苗单元作物幼苗的播种时间；

通过所述分布式育苗单元的水力计算，确定分布式供液主管的管径，并根据管道选型配置相应型号叠片过滤器和配件；

通过分析计算所述分布式育苗单元的面积和幼苗需水量设置分布式灌溉系统中储液罐容积，并根据储液罐容积和补液时间计算确定营养液补充管道的进口流量，确定补充管道管径，并配置多路补液管道，各自配置相应的电磁阀和压力表配件；并分别计算不同补液管道水力损失，根据计算结果确定营养液补充单元的水泵参数；

通过分析所述分布式育苗单元数量和轮灌需求，确定反渗透水处理设备制水速率参数。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种分布式立体穴盘育苗水肥精准管控系统，其特征在于，包括环境监测单元、中央控制单元、营养液配比单元、营养液补充单元和分布式育苗单元；

所述分布式育苗单元包括多个，每个所述分布式育苗单元中栽种有相同种类幼苗，所述相同种类幼苗的播种时间和营养液供给方案相同；

所述环境监测单元，用于监测各分布式育苗单元中的空气温湿度信息和基质水分信息；

所述中央控制单元，用于基于不同分布式育苗单元预设的营养液供给方案、播种时间、空气温湿度信息和基质水分信息，生成营养液供给方案；

所述营养液配比单元，用于基于所述营养液供给方案为各所述分布式育苗单元制备营养液；

所述营养液补充单元，用于基于所述营养液配比单元提供的营养液对对应的分布式育苗单元进行灌溉。

2.根据权利要求1所述的分布式立体穴盘育苗水肥精准管控系统，其特征在于，所述营养液配比单元包括水源、反渗透水处理设备和营养液配比系统；

所述水源用于提供配制营养液所需的原水；

所述反渗透水处理设备用于除去原水中的离子、有机物和微生物，以得到满足营养液制备所需的纯水；

所述营养液配比系统，用于基于纯水制备营养液；

所述营养液配比系统包括纯水储存桶、果菜营养液配比子系统和叶菜营养液配比子系统；所述果菜营养液配比子系统和所述叶菜营养液配比子系统均包括原液桶、混液桶、营养液配比管道、流量计、吸肥电磁阀、进纯水电磁阀、传感器EC和pH传感器。

3.根据权利要求1所述的分布式立体穴盘育苗水肥精准管控系统，其特征在于，所述分布式育苗单元包括分布式灌溉系统和立体穴盘育苗系统；

所述分布式灌溉系统包括储液罐、EC传感器、叠片过滤器、电磁阀、液位传感器、分布式灌溉干管、分布式灌溉支管和网式微型灌水子系统；

所述立体穴盘育苗系统包括立体育苗架、穴盘和补光灯。

4.根据权利要求3所述的分布式立体穴盘育苗水肥精准管控系统，其特征在于，所述立体育苗架包括若干层育苗架，每层所述育苗架可根据幼苗种植方式选择相应规格的穴盘，并配套设置补光灯。

5.根据权利要求3所述的分布式立体穴盘育苗水肥精准管控系统，其特征在于，所述储液罐设于所述立体育苗架顶端；所述分布式灌溉系统通过营养液补液管道连接所述营养液配比单元；

所述网式微型灌水子系统包括与所述穴盘规格相匹配的微型灌水毛管和微型灌水器，每个所述网式微型灌水子系统覆盖一个所述穴盘。

6.根据权利要求1所述的分布式立体穴盘育苗水肥精准管控系统，其特征在于，所述环境监测单元包括温湿度传感器和基质水分传感器；

所述营养液补充单元用于将所述营养液配比单元与所述分布式育苗单元连接以组成一个可调节有序补充管道系统；

所述营养液补充单元包括果菜营养液补充子系统和叶菜营养液补充子系统；所述果菜营养液补充子系统和所述叶菜营养液补充子系统均包括补液水泵、流量计、压力表、补液管道和电磁阀；所述营养液补充单元根据需求为每个所述分布式育苗单元进行果菜营养液灌溉或叶菜营养液灌溉。

7.根据权利要求1所述的分布式立体穴盘育苗水肥精准管控系统，其特征在于，所述营养液供给方案包括供给营养液类别、供给营养液浓度、供给时间和供给时长。

8.一种分布式立体穴盘育苗水肥精准管控方法，其特征在于，包括：

在每个分布式育苗单元中栽种相同种类幼苗，所述相同种类幼苗的播种时间和营养液供给方案相同；

监测各分布式育苗单元中的空气温湿度信息和基质水分信息；

基于不同分布式育苗单元预设的营养液供给方案、播种时间、空气温湿度信息和基质水分信息，生成营养液供给方案；

基于所述营养液供给方案为各所述分布式育苗单元制备营养液；

基于制备的营养液对对应的分布式育苗单元进行灌溉。

9.一种分布式立体穴盘育苗管网布局方法，其特征在于，包括：

根据立体育苗间各个所述分布式育苗单元的设施蔬菜种类，设置穴盘育苗单元为果菜育苗或叶菜育苗，确定各个分布式育苗单元的供给营养液类别；相同种类幼苗分组基于各个分布式育苗单元作物幼苗的播种时间；

通过所述分布式育苗单元的水力计算，确定分布式供液主管的管径，并根据管道选型配置相应型号叠片过滤器和配件；

通过分析计算所述分布式育苗单元的面积和幼苗需水量设置分布式灌溉系统中储液罐容积，并根据储液罐容积和补液时间计算确定营养液补充管道的进口流量，确定补充管道管径，并配置多路补液管道，各自配置相应的电磁阀和压力表配件；并分别计算不同补液管道水力损失，根据计算结果确定营养液补充单元的水泵参数；

通过分析所述分布式育苗单元数量和轮灌需求，确定反渗透水处理设备制水速率参数。

10.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求8或9所述方法的步骤。

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