CN112740992A - 一种盆栽群组自动称重补灌系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种盆栽群组自动称重补灌系统，包括称重系统、自动灌溉系统、光照补充系统和农药雾化系统；所述称重系统包括自行走吊架、盆栽群组和吊称，所述自动灌溉系统包括电磁阀、进水软管和灌滴滴头，所述光照补充系统包括LED灯、条状灯盘和光敏模块，农药雾化系统包括混药筒、搅拌器、水管、药斗、混药管、阀门和雾化器。本发明可实现批量大体积盆钵自动称重，并根据称重结果控制灌溉系统进行自动补灌等工作，在达到作物需水量试验要求的同时，节约了劳动力成本，且省时省力。
Description
技术领域
本发明涉及农业领域，具体涉及一种盆栽群组自动称重补灌系统。
背景技术
作物需水量的直接测定方法通常采用蒸渗仪法，但蒸渗仪存在体积较大、不能移动、造价昂贵等弊端，为此，研究者选用体积较小的盆钵进行单株或群体作物需水量研究。盆栽试验方法是一种用盆钵栽培技术进行农业科学试验的方法，不仅廉价，而且体积相对蒸渗仪更小，便于移动称重以确定作物蒸发蒸腾量，是进行单株或群体作物需水过程及调控技术研究的常用设施。但是，通常试验所用盆栽体积较小，根系生长受到限制，与实际偏差较大；若盆钵体积过大，土体重量增大，给称重带来困扰的同时，增加了人工成本，费时费力。
发明内容
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种盆栽群组自动称重补灌系统。
根据本申请实施例提供的技术方案，一种盆栽群组自动称重补灌系统，包括称重系统、自动灌溉系统、光照补充系统和农药雾化系统；
所述称重系统包括自行走吊架、盆栽群组和吊称，所述自行走吊架上通过挂勾挂有若干所述吊称，每个所述吊称上均挂有一个铁皮桶，若干所述铁皮桶组成所述盆栽群组，所述吊称内安装有吊称用的重量传感器，在重量传感器的信号输出端通过CAN线连接着中央决策模块，所述中央决策模块通过CAN线还连接着所述自动灌溉系统；
所述自动灌溉系统包括电磁阀、进水软管和灌滴滴头，所述进水软管的进水端连接在灌溉网支路上，在所述进水软管上等距离的位置安装有出水管，出水管的另一端上安装有所述电磁阀，在所述电磁阀的出口处安装有灌滴滴头，所述电磁阀通过CAN线连接着所述中央决策模块，在所述进水软管的一侧上安装有一肥料均衡器，所述肥料均衡器的出料端上设有一个手动阀门，所述手动阀门的出口与进水软管的分支连接；
所述光照补充系统包括LED灯、条状灯盘和光敏模块，所述LED灯安装在所述条状灯盘上，在条状灯盘的开关上通过CAN线连接着所述中央决策模块，在所述自行走吊架上安装着若干所述光敏模块，所述光敏模块通过CAN线连接着所述中央决策模块；
农药雾化系统包括混药筒、搅拌器、水管、药斗、混药管、阀门和雾化器，所述雾化器通过螺丝安装在所述自行走吊架的中部，在所述雾化器的喷口安装处设有三个喷口，相邻两个喷口之间的夹角为60°-90°在所述搅拌器的进水口处通过螺管接头连接着所述水管，所述混药筒放置在适当的位置，所述搅拌器套装在混药筒上，在所述混药筒的侧面设置有斜向的所述药斗，所述混药筒上盖处与搅拌器的上端密封连接，在所述混药筒的底部设有出液管，所述出液管的另一端连接着混药管，混药管的上端连接着灌溉网的支管，在混药管的出口处设有阀门，在阀门的出口处通过管道连接着雾化器。
本发明中，所述自行走吊架包括框架、吊架、自行走部，框架安装在地面上，在框架的两侧设有行走轨道，自行走部分别设置在行走轨道内，在两个自行走部的上方焊接有吊架，在自行走部内安装有驱动电机和滚轮。
本发明中，所述铁皮桶分为内桶和外桶，外桶上边缘安装铁环。
本发明中，所述手动阀门和进水软管的分支连接处采用铁丝进行固定。
本发明中，所述肥料均衡器包括桶体、筛筒、电机和刀片，在桶体中部通过支架安装有筛筒，在筛筒的正下方安装有电机，在筛筒的内部安装有刀片，电机的输出端安装在刀片中部的安装孔上并通过金属卡环进行相互固定。
本发明中，所述条状灯盘内内置有LED灯条和电源装置，电源装置上连接着开关。
本发明中，所述药斗和混药管上均刻有刻度。
本发明中，所述出液管与水平面之间呈8°-15°夹角。
本发明中，所述混药管为玻璃材质，在底部设有出水口，在出水口上安装着水泵。
本发明中，所述筛筒的筛孔在0.1mm-0.5mm之间。
综上所述，本申请的有益效果：可实现批量大体积盆钵自动称重，并根据称重结果控制灌溉系统进行自动补灌等工作，在达到作物需水量试验要求的同时，节约了劳动力成本，且省时省力。还可以根据需要进行补光和喷洒农药。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的前视结构示意图；
图2为本发明的侧视结构示意图；
图3为本发明的自动灌溉系统的结构示意图；
图4为本发明的光照补充系统的结构示意图；
图5为本发明的农药雾化系统的结构示意图；
图6为本发明中肥料均衡器的结构示意图；
图7为本发明中筛筒的外部整体结构示意图；
图8为本发明中实施例3中细软管与收卷辊的结构示意图；
图9为本发明中混合灯照的灯盘结构示意图。
图中标号：
自行走吊架－1；盆栽群组－2；吊称－3；铁皮桶－4；中央决策模块－5；
框架-1.1；吊架-1.2；自行走部-1.3；
电磁阀－10；进水软管－11；灌滴滴头-12；肥料均衡器－13；
LED灯－20；条状灯盘－21；光敏模块－22；
混药筒－30；搅拌器－31；水管－32；药斗－33；混药管－34；阀门-35；雾化器－36；
桶体-13.1、筛筒-13.2、电机-13.3；刀片-13.4；
细软管-40；收卷电机-41。
紫外灯-50；红外灯-51。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
一种盆栽群组自动称重补灌系统，包括称重系统、自动灌溉系统、光照补充系统和农药雾化系统；
如图1和图2所示，所述称重系统包括自行走吊架1、盆栽群组2和吊称3，所述自行走吊架1上通过挂勾挂有若干所述吊称3，每个所述吊称3上均挂有一个铁皮桶4，若干所述铁皮桶4组成所述盆栽群组2，所述吊称3内安装有吊称用的重量传感器，在重量传感器的信号输出端通过CAN线连接着中央决策模块5，所述中央决策模块5通过CAN线还连接着所述自动灌溉系统；所述铁皮桶4分为内桶和外桶，外桶上边缘安装铁环。
如图3所示，所述自动灌溉系统包括电磁阀10、进水软管11和灌滴滴头12，所述进水软管11的进水端连接在灌溉网支路上，在所述进水软管11上等距离的位置安装有出水管，出水管的另一端上安装有所述电磁阀10，在所述电磁阀10的出口处安装有灌滴滴头12，所述电磁阀10通过CAN线连接着所述中央决策模块5，在所述进水软管11的一侧上安装有一肥料均衡器13，所述肥料均衡器13的出料端上设有一个手动阀门，所述手动阀门的出口与进水软管11的分支连接；所述手动阀门和进水软管11的分支连接处采用铁丝进行固定，也可以通过其他的方式固定，但需要好拆卸，由于软管在使用过程会出现管口裂开的现象，由于肥料均衡器13的位置比较高，一般都是在地面上将肥料处理完后再安装上去，然后打开加水，打开手动阀门，肥水进入到水软管11后再通过灌滴滴头12进行滴灌。
如图4所示，所述光照补充系统包括LED灯20、条状灯盘21和光敏模块22，所述LED灯20安装在所述条状灯盘21上，在条状灯盘21的开关上通过CAN线连接着所述中央决策模块5，在所述自行走吊架1上安装着若干所述光敏模块22，所述光敏模块22通过CAN线连接着所述中央决策模块5；所述条状灯盘21内内置有LED灯条和电源装置，电源装置上连接着开关。
如图5所示，农药雾化系统包括混药筒30、搅拌器31、水管32、药斗33、混药管34、阀门35和雾化器36，所述雾化器36通过螺丝安装在所述自行走吊架1的中部，在所述雾化器36的喷口安装处设有三个喷口，相邻两个喷口之间的夹角为60°-90°，在所述搅拌器31的进水口处通过螺管接头连接着所述水管32，所述混药筒30放置在适当的位置，所述搅拌器31套装在混药筒30上，在所述混药筒30的侧面设置有斜向的所述药斗33，所述混药筒30上盖处与搅拌器31的上端密封连接，在所述混药筒30的底部设有出液管，所述出液管的另一端连接着混药管34，混药管34的上端连接着灌溉网的支管，所述出液管与水平面之间呈8°-15°的夹角。在混药管34的出口处设有阀门35，在阀门35的出口处通过管道连接着雾化器36，所述药斗33和混药管34上均刻有刻度，所述混药管34为玻璃材质，在底部设有出水口，在出水口上安装着水泵。
如图2所示，所述自行走吊架1包括框架1.1、吊架1.2、自行走部1.3，框架1.1安装在地面上，在框架1.1的两侧设有行走轨道，自行走部1.3分别设置在行走轨道内，在两个自行走部1.3的上方焊接有吊架1.2，在自行走部1.3内安装有驱动电机和滚轮。
如图6所示，所述肥料均衡器13包括桶体13.1、筛筒13.2、电机13.3和刀片13.4，在桶体13.1中部通过支架安装有筛筒13.2，在筛筒13.2的正下方安装有电机13.3，在筛筒13.2的内部安装有刀片13.4，电机13.3的输出端安装在刀片13.4中部的安装孔上并通过金属卡环进行相互固定。所述筛筒13.2的筛孔在0.1mm-0.5mm之间。
实施例1：
根据所需要试验的农作物的实际情况来调节和选择不同尺寸的铁皮桶4来组成盆栽群组2，还有选择不同的吊称3，比如，所要试验的作物为玉米高粱等这些长杆作物，就需要盆栽群组2距离自行走吊架远一些，方便作物的生长，也方便灌溉和施肥等。同理，如果试验对象是矮一些的作物，则相反。
盆栽群组2由若干圆形定制铁皮桶4组成，包括内桶和外桶，一般情况下，内桶高60cm，直径30cm，上边缘安装铁环用以称重，内装根层土壤；外筒高62cm，直接32cm；试验过程中，内桶置于外筒内，桶上边缘与地表齐平。外筒底部放置硬质海绵，用以缓冲称重后放置内桶产生的震动，避免撕裂桶内根系。盆栽群组2可根据试验要求划分若干小组，每个试验处理为一组，每组包含20桶。
在盆栽群组2内将作物种上之后，然后分别将各个铁皮桶4挂到吊称3上，吊称3可以自由的在吊架上左右移动，从而适应不同作物对间距的生长需求。
每个电磁阀10上都连接着独立的中央决策模块5，该模块的主要功能是，当称重结果波动在20g上下时(有风或称重时抖动，数值不稳定)，将测定结果传输到数据采集器储存。同时，根据设置的阀值等，打开电磁阀10，给作物进行浇灌，当浇灌的水量达到阀值时，称重结果会触发中央决策模块5，使电磁阀10关闭上，结束浇灌过程。每个铁皮桶4的浇灌过程都是独立的。
中央决策模块5内置灌溉决策模块，主要功能是，将同一试验小组不同桶的称重结果扣除内桶的自重后，取算数平均值，计算土壤含水率Wa，将该土壤含水率Wa与试验设计的灌水下限对应土壤含水率Wd进行对比，若Wa<Wd，则决策模块发出指令给灌溉系统，打开电磁阀10，进行灌溉。此外，该模块可以根据日尺度或小时尺度称重结果自动计算作物不同时间尺度的蒸发蒸腾量。
实施例2：
当光敏模块22感应到的光照强度没有达到预设的阀值时，中央决策模块5将发送指令打开开关，LED灯－20提供充足的光照。
如果，试验田在室外而没有在棚内的话，则不宜采用LED灯这种光源较弱的光源，则需要根据具体情况更换光源较强的灯泡等。在本系统的能量供应中，一般采用市区电源供电，如果距离市区较远，无法直接供电，则可以通过太阳能或者风能的方式进行供电。但一般情况下试验区都不会距离市区或者通电地区较远，因此，使用太阳能或者风能的机会较少。
在光照补充系统中，由于本自动称重补灌系统是在试验区中安装并工作的，因此，光照补充系统还可以给其他同在一个试验区内的作物进行光照补充。在阴雨天气或者冬天时，该光照系统有效缩短试验时间，不必等待阳光充足时才能获取实验数据，从而大大缩短了试验时间。而在一些大棚中，也具有光照补充系统，也可以起到同样的作用。因此，如果大棚中已有照明系统的，可以省略本照明系统。如图9所示，本光照补充系统也可以独立运行，通过电控箱进行控制，可以调节光照强度，也可以跟紫外灯50、红外灯51混合制成混合光照系统，以补充某些植物对紫外线或者红外线的需求，也可以用于实验，紫外线或者红外线的强度是否对某些植物造成某种影响。本光照补充系统可以形成一个混合光照系统。
实施例3：
在本方案中，农药雾化系统可以将农药进行雾化，最大限度的附着在作物的叶子表面及枝杆上，极大的提高了农药的作用及减少农药对土地的结块化影响。使用时，先计算好农药与水的配合比例，如果只是单一的农药需要添加，则只需要直接将农药倒入到混药管34中，然后加水即可。而如果需要多种农药配合，或者农药和肥料等其他东西配合。则可以将农药按照需要的比例先倒入到药斗33中，药斗33上有刻度且有开关阀门，可以打开和关闭，让农药流入混药筒30，药斗33有刻度可以精确到毫米级，当全部的农药加入后，可以启动搅拌器31搅拌5-10分钟，使各个农药之间混合得更加均匀。
混合完后，农药可以流向混药管34。在这里需要注意的是，混药筒30的高度要高于混药管34的高度，一般情况下，在混药筒30上安装有一个支架，使混药筒30的底部在离地面50cm的地方，整个混药筒30的高度在50cm-70cm之间。因为农药并不会太多。而混药管34则直接安装在地面上或者挂在墙壁的低处。然后通过水泵将混药管34内的农药泵到雾化器36内，让雾化器启动工作，农药被雾化，下降的过程中附着在作物的叶子和枝杆上，从而提高防病虫害的能力。如果需要对试验区内所有的作物进行喷附农药，可启动自行走部1.3带动吊架1.2即可。而混药管34和雾化器36之间通过较长的细软管40连接，可以不影响自行走部1.3的运动。而在喷洒雾化农药时存在一个问题，就是细软管较长，会导致部分农药滞留在细软管40的管路中，使农药无法全部被雾化喷出。因此，水泵还需要泵入多余的水去推动残留的农药，这过程会导致残留的农药被稀释部分，但这稀释的影响在可接受范围内。
该农药雾化系统的造价极其低廉，且起到了半自动的作用，作用位置精准，不造成农药的浪费，也减少对其他区域的影响。可以通过电控箱进行控制，同时也降低对土地的影响；使农药对防病虫害的能力和保护作物的效果起到显著的作用。在本系统中，如图8所示，细软管40可以安装在卷管辊上，可以由收卷电机41带动，收卷电机由电控箱控制，在自行走部1.3走动时配合放管和收管，从而不会对植物造成影响。
在本方案中，所用到中的电子组件均为购买得所，由于都安装在外部，所以不限于这些电子元件的尺寸大小和型号，可以根据实验精度的需求进行购买和替换。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理等方案的说明。同时，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
Claims (10)
1.一种盆栽群组自动称重补灌系统，其特征是：包括称重系统、自动灌溉系统、光照补充系统和农药雾化系统；
所述称重系统包括自行走吊架(1)、盆栽群组(2)和吊称(3)，所述自行走吊架(1)上通过挂勾挂有若干所述吊称(3)，每个所述吊称(3)上均挂有一个铁皮桶(4)，若干所述铁皮桶(4)组成所述盆栽群组(2)，所述吊称(3)内安装有吊称用的重量传感器，在重量传感器的信号输出端通过CAN线连接着中央决策模块(5)，所述中央决策模块(5)通过CAN线还连接着所述自动灌溉系统；
所述自动灌溉系统包括电磁阀(10)、进水软管(11)和灌滴滴头(12)，所述进水软管(11)的进水端连接在灌溉网支路上，在所述进水软管(11)上等距离的位置安装有出水管，出水管的另一端上安装有所述电磁阀(10)，在所述电磁阀(10)的出口处安装有灌滴滴头(12)，所述电磁阀(10)通过CAN线连接着所述中央决策模块(5)，在所述进水软管(11)的一侧上安装有一肥料均衡器(13)，所述肥料均衡器(13)的出料端上设有一个手动阀门，所述手动阀门的出口与进水软管(11)的分支连接；
所述光照补充系统包括LED灯(20)、条状灯盘(21)和光敏模块(22)，所述LED灯(20)安装在所述条状灯盘(21)上，在条状灯盘(21)的开关上通过CAN线连接着所述中央决策模块(5)，在所述自行走吊架(1)上安装着若干所述光敏模块(22)，所述光敏模块(22)通过CAN线连接着所述中央决策模块(5)；
农药雾化系统包括混药筒(30)、搅拌器(31)、水管(32)、药斗(33)、混药管(34)、阀门(35)和雾化器(36)，所述雾化器(36)通过螺丝安装在所述自行走吊架(1)的中部，在所述雾化器(36)的喷口安装处设有三个喷口，相邻两个喷口之间的夹角为600-900，在所述搅拌器(31)的进水口处通过螺管接头连接着所述水管(32)，所述混药筒(30)放置在适当的位置，所述搅拌器(31)套装在混药筒(30)上，在所述混药筒(30)的侧面设置有斜向的所述药斗(33)，所述混药筒(30)上盖处与搅拌器(31)的上端密封连接，在所述混药筒(30)的底部设有出液管，所述出液管的另一端连接着混药管(34)，混药管(34)的上端连接着灌溉网的支管，在混药管(34)的出口处设有阀门(35)，在阀门(35)的出口处通过管道连接着雾化器(36)。
2.根据权利要求1所述的一种盆栽群组自动称重补灌系统，其特征是：所述自行走吊架(1)包括框架(1.1)、吊架(1.2)、自行走部(1.3)，框架(1.1)安装在地面上，在框架(1.1)的两侧设有行走轨道，自行走部(1.3)分别设置在行走轨道内，在两个自行走部(1.3)的上方焊接有吊架(1.2)，在自行走部(1.3)内安装有驱动电机和滚轮。
3.根据权利要求1所述的一种盆栽群组自动称重补灌系统，其特征是：所述铁皮桶(4)分为内桶和外桶，外桶上边缘安装铁环。
4.根据权利要求1所述的一种盆栽群组自动称重补灌系统，其特征是：所述手动阀门和进水软管(11)的分支连接处采用铁丝进行固定。
5.根据权利要求1所述的一种盆栽群组自动称重补灌系统，其特征是：所述肥料均衡器(13)包括桶体(13.1)、筛筒(13.2)、电机(13.3)和刀片(13.4)，在桶体(13.1)中部通过支架安装有筛筒(13.2)，在筛筒(13.2)的正下方安装有电机(13.3)，在筛筒(13.2)的内部安装有刀片(13.4)，电机(13.3)的输出端安装在刀片(13.4)中部的安装孔上并通过金属卡环进行相互固定。
6.根据权利要求1所述的一种盆栽群组自动称重补灌系统，其特征是：所述条状灯盘(21)内内置有LED灯条和电源装置，电源装置上连接着开关。
7.根据权利要求1所述的一种盆栽群组自动称重补灌系统，其特征是：所述药斗(33)和混药管(34)上均刻有刻度。
8.根据权利要求1所述的一种盆栽群组自动称重补灌系统，其特征是：所述出液管与水平面之间呈80-150的夹角。
9.根据权利要求1所述的一种盆栽群组自动称重补灌系统，其特征是：所述混药管(34)为玻璃材质，在底部设有出水口，在出水口上安装着水泵。
10.根据权利要求5所述的一种盆栽群组自动称重补灌系统，其特征是：所述筛筒(13.2)的筛孔在0.1mm-0.5mm之间。
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2019
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