CN112493107A - 一种智能水培系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种智能水培系统，包括水培室、温度调节单元、控制单元、营养液供给单元、可升降地设置于水培室内顶部的光照单元、用于调节光照单元的高度的高度调节单元、用于获取光照单元的当前高度的高度测量单元和设置于水培室内底部的水培槽以及用于检测植物的横向生长状态的横向生长状态检测单元，水培槽包括槽体、滑动密封在槽体内的隔板和用于驱动隔板的动力单元，横向生长状态检测单元设置于所述隔板上，温度调节单元、控制单元、营养液供给单元、光照单元、高度调节单元、高度测量单元和横向生长状态的横向生长状态检测单元均与控制单元电连接。本发明可在对植物潮汐灌溉的同时调节光照单元的高度，有效促进的植物生长。

Description

一种智能水培系统
技术领域
本发明涉及植物培育技术领域，具体涉及一种智能水培系统。
背景技术
水培是一种常见的无土栽培方法。但现有中的水培装置中还存在以下几个主要问题：智能化程度不高，植物根系长期处于营养液中，容易缺氧腐坏，而且采用的光源固定，光效不高，而且植物的生长空间受限，无法根据植物的生长阶段调节光源高度。
发明内容
为了解决背景技术存在的技术问题，本发明提出的一种智能水培系统。
本发明提出的一种智能水培系统，包括：水培室；温度调节单元；控制单元；营养液供给单元；
光照单元，可升降地设置于所述水培室内顶部；
高度调节单元，用于调节所述光照单元的高度；
高度测量单元，用于获取所述光照单元的当前高度；
水培槽，设置于所述水培室内底部；
所述水培槽包括：槽体；
隔板，滑动设置于所述槽体内且与所述槽体内壁密封连接，所述隔板将所述槽体隔成容积可变的第一水培间和容积可变的第二水培间。
动力单元，用于驱动所述隔板沿所述槽体内滑动；
横向生长状态检测单元，设置于所述隔板上，用于检测植物的横向生长状态；
当所述动力单元驱动所述隔板移动以使所述第一水培间的体积增大并使所述第二水培间的容积减小的过程中，所述控制单元指令所述横向生长状态检测单元获取第一横向生长状态信息，所述第一横向生长状态信息为所述第二水培间的植物的蓬径；
当所述动力单元驱动所述隔板移动以使所述第一水培间的体积减小并使所述第二水培间的容积增大的过程中，所述控制单元指令所述横向生长状态检测单元获取第二横向生长状态信息，所述第二横向生长状态信息为所述第一水培间的植物的蓬径；
所述控制单元中预设有光照单元高度调节表，所述控制单元通过所述第一横向生长状态信息和所述第二横向生长状态信息获取横向生长状态信息，所述控制单元通过所述高度测量单元获取所述光照单元的当前高度，并根据所述横向生长状态信息、所述当前高度和所述高度调节表制定光照单元待调节高度，所述控制单元指令控制所述高度调节单元根据所述光照单元待调节高度调节所述光照单元的高度。
优选地，所述控制单元通过比较所述第一横向生长状态信息和所述第二横向生长状态信息确定横向生长状态信息；
当所述第一横向生长状态信息大于所述第二横向生长状态信息时，所述横向生长状态信息为第一横向生长状态信息；
当所述第一横向生长状态信息小于所述第二横向生长状态信息时，所述横向生长状态信息为第二横向生长状态信息；
当所述第一横向生长状态信息等于所述第二横向生长状态信息时，所述横向生长状态信息为第一横向生长状态信息。
优选地，所述横向生长状态检测单元包括：
第一高度采集装置，设置于所述隔板朝向第一水培间的一侧，且高度低于第二水培间的植物的叶片的高度，用于获取第一高度，所述第一高度为所述第一高度采集装置在向所述第二水培间移动的过程中所采集的上方障碍物的高度；
第二高度采集装置，设置于所述隔板朝向第二水培间的一侧，且高度低于第一水培间的植物叶片的高度，用于获取第二高度，所述第二高度为所述第二高度采集装置在向所述第一水培间移动的过程中所采集的上方障碍物的高度；
位移检测装置，用于获取所述隔板的移动距离；
当所述动力单元驱动所述隔板移动以使所述第一水培间的体积增大并使所述第二水培间的容积减小的过程中，所述控制单元通过所述第二高度采集装置获取第二高度，并根据所述第二高度和所述光照单元的当前高度制定位移检测装置待工作指令，所述控制单元指令所述位移检测装置根据所述位移检测装置待工作指令进行工作；
当所述第二高度小于所述光照单元的当前高度时，所述控制单元控制所述位移检测装置检测获取所述隔板的第一移动距离，并根据所述隔板的初始位置与所述第二水培间的植物的初始位置和所述第一移动距离得到第一横向生长状态信息；
当所述动力单元驱动所述隔板移动以使所述第一水培间的容积减小并使所述第二水培间的容积增大的过程中，所述控制单元通过所述第一高度采集装置获取第一高度，并根据所述第一高度和所述光照单元的当前高度制定位移检测装置待工作指令，所述控制单元指令所述位移检测装置根据所述位移检测装置待工作指令进行工作；
当所述第一高度值小于所述光照单元的当前高度时，所述控制单元指令控制所述位移检测装置检测获取所述隔板的第二移动距离，并根据所述隔板的初始位置与所述第一水培间的植物的初始位置和所述第二移动距离得到第二横向生长状态信息。
优选地，还包括植物纵向生长状态检测机构，所述植物纵向生长状态检测机构用于获取植物的纵向生长状态信息；
所述控制单元通过所述横向生长状态检测单元获取所述横向生长状态信息，并通过所述植物纵向生长状态检测机构获取所述纵向生长状态信息，所述控制单元根据所述横向生长状态信息和所述纵向生长状态信息得到植物的生长状态信息，所述控制单元根据所述生长状态信息、所述当前高度和所述高度调节表制定光照单元待调节高度，所述控制单元指令控制所述高度调节单元根据所述光照单元待调节高度调节所述光照单元的高度。
优选地，所述光照单元高度调节表中包括与所述生长状态信息一一对应的光照单元待调节高度，所述控制单元根据所述生长状态信息在所述光照单元高度调节表中检索得到与所述生长状态信息对应的光照单元待调节高度。
优选地，所述控制单元中还预设有光强调节表，所述控制单元根据所述生长状态信息和所述光强调节表制定光照单元待调节等级，所述控制单元指令控制所述光照单元根据所述光照单元待调节等级调节所述光照单元的光强。
优选地，所述光强调节表包括与所述生长状态信息一一对应的光照等级，所述光照等级包括光照强度和红蓝光比值，所述控制单元根据所述生长状态信息在所述光强调节表中检索得到与所述生长状态信息对应的光照等级。
本发明提出了一种智能水培系统，具有以下有益效果：
(1)通过动力单元驱动所述隔板往复移动可改变所述第一水培间和所述第二水培间的容积，从而使所述第一水培间和所述第二水培间的营养液液位进行涨落，形成潮汐，可有效促进植物生长，避免植物根系腐坏。
(2)通过设置在所述隔板上的横向生长状态检测单元获取第一横向生长状态信息和第二横向生长状态信息，即所述第一水培间和所述第二水培间的植物的蓬径，从而确定所述整体的横向生长状态信息，并根据所述横向生长状态信息、所述当前高度和所述高度调节表制定光照单元待调节高度，所述控制单元指令控制所述高度调节单元根据所述光照单元待调节高度调节所述光照单元的高度，从而提高所述光照单元对处于不同生长状态的植物的光照效果，而且不会限制植物的生长空间。
附图说明
图1为本发明提出的一种智能水培系统的结构示意图。
图2为本发明中提出的一种智能水培系统的框架示意图。
具体实施方式
参照图1和图2，本发明提出的一种智能水培系统，包括：水培室1；温度调节单元；控制单元；营养液供给单元；
光照单元5，可升降地设置于所述水培室1内顶部；
高度调节单元6，用于调节所述光照单元5的高度；
高度测量单元，用于获取所述光照单元5的当前高度；
水培槽，设置于所述水培室1内底部；
所述水培槽包括：槽体2；
隔板3，滑动设置于所述槽体2内且与所述槽体2内壁密封连接，所述隔板3将所述槽体2隔成容积可变的第一水培间和容积可变的第二水培间。
动力单元，用于驱动所述隔板3沿所述槽体2内滑动；
横向生长状态检测单元，设置于所述隔板3上，用于检测植物的横向生长状态；
当所述动力单元驱动所述隔板3移动以使所述第一水培间的体积增大并使所述第二水培间的容积减小的过程中，所述控制单元指令所述横向生长状态检测单元获取第一横向生长状态信息，所述第一横向生长状态信息为所述第二水培间的植物的蓬径；
当所述动力单元驱动所述隔板3移动以使所述第一水培间的体积减小并使所述第二水培间的容积增大的过程中，所述控制单元指令所述横向生长状态检测单元获取第二横向生长状态信息，所述第二横向生长状态信息为所述第一水培间的植物的蓬径；
所述控制单元中预设有光照单元5高度调节表，所述控制单元通过所述第一横向生长状态信息和所述第二横向生长状态信息获取横向生长状态信息，所述控制单元通过所述高度测量单元获取所述光照单元5的当前高度，并根据所述横向生长状态信息、所述当前高度和所述高度调节表制定光照单元5待调节高度，所述控制单元指令控制所述高度调节单元6根据所述光照单元5待调节高度调节所述光照单元5的高度。
本发明通过所述动力单元通过所述隔板3往复移动可改变所述第一水培间和所述第二水培间的容积，从而使所述第一水培间和所述第二水培间的营养液液位进行涨落，形成潮汐，避免植物根系长期处于营养液中导致的腐坏，可有效促进植物生长；而且，在对植物进行潮汐灌溉的同时可通过设置在所述隔板3上的横向生长状态检测单元获取第一横向生长状态信息和第二横向生长状态信息，即所述第一水培间和所述第二水培间的植物的蓬径，从而确定所述整体的横向生长状态信息，并根据所述横向生长状态信息、所述当前高度和所述高度调节表制定光照单元5待调节高度，所述控制单元指令控制所述高度调节单元6根据所述光照单元5待调节高度调节所述光照单元5的高度，从而提高所述光照单元5对处于不同生长状态的植物的光照效果，而且不会限制植物的生长空间。
为了获取植物的横向生长状态信息，在具体实施方式中，所述控制单元通过比较所述第一横向生长状态信息和所述第二横向生长状态信息确定横向生长状态信息；
当所述第一横向生长状态信息大于所述第二横向生长状态信息时，所述横向生长状态信息为第一横向生长状态信息；
当所述第一横向生长状态信息小于所述第二横向生长状态信息时，所述横向生长状态信息为第二横向生长状态信息；
当所述第一横向生长状态信息等于所述第二横向生长状态信息时，所述横向生长状态信息为第一横向生长状态信息。
在本实施方式中，所述横向生长状态检测单元包括：
第一高度采集装置4，设置于所述隔板3朝向第一水培间的一侧，且高度低于第二水培间的植物的叶片的高度，用于获取第一高度，所述第一高度为所述第一高度采集装置4在向所述第二水培间移动的过程中所采集的上方障碍物的高度；
第二高度采集装置，设置于所述隔板3朝向第二水培间的一侧，且高度低于第一水培间的植物叶片的高度，用于获取第二高度，所述第二高度为所述第二高度采集装置在向所述第一水培间移动的过程中所采集的上方障碍物的高度；
位移检测装置，用于获取所述隔板3的移动距离；
当所述动力单元驱动所述隔板3移动以使所述第一水培间的体积增大并使所述第二水培间的容积减小的过程中，所述控制单元通过所述第二高度采集装置获取第二高度，并根据所述第二高度和所述光照单元5的当前高度制定位移检测装置待工作指令，所述控制单元指令所述位移检测装置根据所述位移检测装置待工作指令进行工作；
当所述第二高度小于所述光照单元5的当前高度时，所述控制单元控制所述位移检测装置检测获取所述隔板3的第一移动距离，并根据所述隔板3的初始位置与所述第二水培间的植物的初始位置和所述第一移动距离得到第一横向生长状态信息；
当所述动力单元驱动所述隔板3移动以使所述第一水培间的容积减小并使所述第二水培间的容积增大的过程中，所述控制单元通过所述第一高度采集装置4获取第一高度，并根据所述第一高度和所述光照单元5的当前高度制定位移检测装置待工作指令，所述控制单元指令所述位移检测装置根据所述位移检测装置待工作指令进行工作；
当所述第一高度值小于所述光照单元5的当前高度时，所述控制单元指令控制所述位移检测装置检测获取所述隔板3的第二移动距离，并根据所述隔板3的初始位置与所述第一水培间的植物的初始位置和所述第二移动距离得到第二横向生长状态信息。
为了更为精准地获取植物的生长状态，在进一步地具体实施方式中，还包括植物纵向生长状态检测机构，所述植物纵向生长状态检测机构用于获取植物的纵向生长状态信息；
所述控制单元通过所述横向生长状态检测单元获取所述横向生长状态信息，并通过所述植物纵向生长状态检测机构获取所述纵向生长状态信息，所述控制单元根据所述横向生长状态信息和所述纵向生长状态信息得到植物的生长状态信息，所述控制单元根据所述生长状态信息、所述当前高度和所述高度调节表制定光照单元5待调节高度，所述控制单元指令控制所述高度调节单元6根据所述光照单元5待调节高度调节所述光照单元5的高度。
为了对不同生长状态的植物进行精准光照，从而进一步促进植物生长，在本实施方式中，所述光照单元5高度调节表中包括与所述生长状态信息一一对应的光照单元5待调节高度，所述控制单元根据所述生长状态信息在所述光照单元5高度调节表中检索得到与所述生长状态信息对应的光照单元5待调节高度。
为了提高所述光照单元5的光照对不同生长状态的植物的促进效果，在进一步地具体实施方式中，所述控制单元中还预设有光强调节表，所述控制单元根据所述生长状态信息和所述光强调节表制定光照单元5待调节等级，所述控制单元指令控制所述光照单元5根据所述光照单元5待调节等级调节所述光照单元5的光强。
为了进一步提高所述光照单元5的光照对植物的促进效果，在本实施方式中，所述光强调节表包括与所述生长状态信息一一对应的光照等级，所述光照等级包括光照强度和红蓝光比值，所述控制单元根据所述生长状态信息在所述光强调节表中检索得到与所述生长状态信息对应的光照等级。通过改变所述光照单元5的光强和红蓝光比值可以更好地促进植物生长。
在本实施方式中，所述第一高度采集装置4和所述第二高度采集装置为红外距离传感器或超声波距离传感器或基于视觉的高度检测装置。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种智能水培系统，其特征在于，包括：水培室(1)；温度调节单元；控制单元；营养液供给单元；
光照单元(5)，可升降地设置于所述水培室(1)内顶部；
高度调节单元(6)，用于调节所述光照单元(5)的高度；
高度测量单元，用于获取所述光照单元(5)的当前高度；
水培槽，设置于所述水培室(1)内底部；
所述水培槽包括：槽体(2)；
隔板(3)，滑动设置于所述槽体(2)内且与所述槽体(2)内壁密封连接，所述隔板(3)将所述槽体(2)隔成容积可变的第一水培间和容积可变的第二水培间。
动力单元，用于驱动所述隔板(3)沿所述槽体(2)内滑动；
横向生长状态检测单元，设置于所述隔板(3)上，用于检测植物的横向生长状态；
当所述动力单元驱动所述隔板(3)移动以使所述第一水培间的体积增大并使所述第二水培间的容积减小的过程中，所述控制单元指令所述横向生长状态检测单元获取第一横向生长状态信息，所述第一横向生长状态信息为所述第二水培间的植物的蓬径；
当所述动力单元驱动所述隔板(3)移动以使所述第一水培间的体积减小并使所述第二水培间的容积增大的过程中，所述控制单元指令所述横向生长状态检测单元获取第二横向生长状态信息，所述第二横向生长状态信息为所述第一水培间的植物的蓬径；
所述控制单元中预设有光照单元(5)高度调节表，所述控制单元通过所述第一横向生长状态信息和所述第二横向生长状态信息获取横向生长状态信息，所述控制单元通过所述高度测量单元获取所述光照单元(5)的当前高度，并根据所述横向生长状态信息、所述当前高度和所述高度调节表制定光照单元(5)待调节高度，所述控制单元指令控制所述高度调节单元(6)根据所述光照单元(5)待调节高度调节所述光照单元(5)的高度。
2.根据权利要求1所述的智能水培系统，其特征在于，所述控制单元通过比较所述第一横向生长状态信息和所述第二横向生长状态信息确定横向生长状态信息；
当所述第一横向生长状态信息大于所述第二横向生长状态信息时，所述横向生长状态信息为第一横向生长状态信息；
当所述第一横向生长状态信息小于所述第二横向生长状态信息时，所述横向生长状态信息为第二横向生长状态信息；
当所述第一横向生长状态信息等于所述第二横向生长状态信息时，所述横向生长状态信息为第一横向生长状态信息。
3.根据权利要求1所述的智能水培系统，其特征在于，所述横向生长状态检测单元包括：
第一高度采集装置(4)，设置于所述隔板(3)朝向第一水培间的一侧，且高度低于第二水培间的植物的叶片的高度，用于获取第一高度，所述第一高度为所述第一高度采集装置(4)在向所述第二水培间移动的过程中所采集的上方障碍物的高度；
第二高度采集装置，设置于所述隔板(3)朝向第二水培间的一侧，且高度低于第一水培间的植物叶片的高度，用于获取第二高度，所述第二高度为所述第二高度采集装置在向所述第一水培间移动的过程中所采集的上方障碍物的高度；
位移检测装置，用于获取所述隔板(3)的移动距离；
当所述动力单元驱动所述隔板(3)移动以使所述第一水培间的体积增大并使所述第二水培间的容积减小的过程中，所述控制单元通过所述第二高度采集装置获取第二高度，并根据所述第二高度和所述光照单元(5)的当前高度制定位移检测装置待工作指令，所述控制单元指令所述位移检测装置根据所述位移检测装置待工作指令进行工作；
当所述第二高度小于所述光照单元(5)的当前高度时，所述控制单元控制所述位移检测装置检测获取所述隔板(3)的第一移动距离，并根据所述隔板(3)的初始位置与所述第二水培间的植物的初始位置和所述第一移动距离得到第一横向生长状态信息；
当所述动力单元驱动所述隔板(3)移动以使所述第一水培间的容积减小并使所述第二水培间的容积增大的过程中，所述控制单元通过所述第一高度采集装置(4)获取第一高度，并根据所述第一高度和所述光照单元(5)的当前高度制定位移检测装置待工作指令，所述控制单元指令所述位移检测装置根据所述位移检测装置待工作指令进行工作；
当所述第一高度值小于所述光照单元(5)的当前高度时，所述控制单元指令控制所述位移检测装置检测获取所述隔板(3)的第二移动距离，并根据所述隔板(3)的初始位置与所述第一水培间的植物的初始位置和所述第二移动距离得到第二横向生长状态信息。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的智能水培系统，其特征在于，还包括植物纵向生长状态检测机构，所述植物纵向生长状态检测机构用于获取植物的纵向生长状态信息；
所述控制单元通过所述横向生长状态检测单元获取所述横向生长状态信息，并通过所述植物纵向生长状态检测机构获取所述纵向生长状态信息，所述控制单元根据所述横向生长状态信息和所述纵向生长状态信息得到植物的生长状态信息，所述控制单元根据所述生长状态信息、所述当前高度和所述高度调节表制定光照单元(5)待调节高度，所述控制单元指令控制所述高度调节单元(6)根据所述光照单元(5)待调节高度调节所述光照单元(5)的高度。
5.根据权利要求4所述的智能水培系统，其特征在于，所述光照单元(5)高度调节表中包括与所述生长状态信息一一对应的光照单元(5)待调节高度，所述控制单元根据所述生长状态信息在所述光照单元(5)高度调节表中检索得到与所述生长状态信息对应的光照单元(5)待调节高度。
6.根据权利要求5所述的智能水培系统，其特征在于，所述控制单元中还预设有光强调节表，所述控制单元根据所述生长状态信息和所述光强调节表制定光照单元(5)待调节等级，所述控制单元指令控制所述光照单元(5)根据所述光照单元(5)待调节等级调节所述光照单元(5)的光强。
7.根据权利要求6所述的智能水培系统，其特征在于，所述光强调节表包括与所述生长状态信息一一对应的光照等级，所述光照等级包括光照强度和红蓝光比值，所述控制单元根据所述生长状态信息在所述光强调节表中检索得到与所述生长状态信息对应的光照等级。
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