CN112753450A - 一种基于物联网的石斛种植实验棚系统 - Google Patents

一种基于物联网的石斛种植实验棚系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于物联网的石斛种植实验棚系统，属于物联网种植技术领域，用于解决无法快速实验得到不同品种石斛的种植条件的问题。包括电控房和钢构架组件，钢构架组件的四周设置有侧板，钢构架组件的上端设有太阳能顶板，电控房内部设有可视显示屏、控制模块和Wi‑Fi无线模块，钢构架组件内部设有若干实验箱，实验箱连接有喷淋支管和补风支管，且喷淋支管连接有喷淋管，补风支管连接有进风管，实验箱内部设有光照度检测仪、氧气浓度探测仪、土壤温湿度传感器、二氧化碳浓度探测仪、土壤pH传感器、空气温湿度传感器、补光灯和摄像头，本发明的种植体积方便调整，通过控制变量法进行实验，快速获取结果，得到种植条件；能进行可视化及远程控制。

Description

一种基于物联网的石斛种植实验棚系统
技术领域
本发明属于物联网种植技术领域，涉及一种石斛种植实验棚，特别是一种基于物联网的石斛种植实验棚系统。
背景技术
石斛有很高的药用价值，而不同品种的石斛对种植环境有不同的要求，满足石斛的生产环境，才能保证量产，但很难快速有效测得适合石斛生长的条件，如空气温湿度、土壤温湿度、光照度和土壤pH值等实时环境数据，现有的种植方式，一般就是直接在大棚或室外进行种植，在不能确定其生长环境条件时，会造成产量低，甚至大面积死亡。
因此，需要一种可对不同品种的石斛进行种植实验，快速通过控制变量的方式，进行批量的对比实验，通过控制单一变量来测得最佳生长环境条件。如控制空气温度不变，对土壤温湿度、光照度和土壤pH值等数据进行调整对比，就能快速得到最佳的效果；
最后得到一组最适合该品种石斛的空气温湿度、土壤温湿度、光照度和土壤pH值的生长条件，将该条件应用至温室大棚，就能保证量产，或改变室外种植的某一条件，就能很快的提高产量。
而现有的一些设备，虽然可以检测相关数据，但是缺少历史数据对比、大数据分析，实时监控和远程监控处理，不能满足物联网的使用需求。
基于此，我们设计了一种种植实验棚系统，结构简单、造价低，能快速控制单一变量进行控制变量大进行实验，数据还可以实时远程监控、进行事实对比和实时物联。
发明内容
本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种基于物联网的石斛种植实验棚系统，该装置要解决的技术问题是：如何快速通过对比实验获得不同品种石斛的种植条件。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：
一种基于物联网的石斛种植实验棚系统，包括电控房和钢构架组件，所述钢构架组件的四周设置有侧板，钢构架组件的上端设有太阳能顶板，电控房内部设有可视显示屏、控制模块和Wi-Fi无线模块，控制模块分别和可视显示屏及Wi-Fi无线模块电性连接，钢构架组件内部设有若干实验箱，上下两个实验箱为一组，若干组实验箱等距对称分布，实验箱连接有喷淋支管和补风支管，喷淋支管和补风支管均伸出侧板，且喷淋支管连接有喷淋管，补风支管连接有进风管，实验箱内部设有光照度检测仪、氧气浓度探测仪、土壤温湿度传感器、二氧化碳浓度探测仪、土壤pH传感器、空气温湿度传感器、补光灯和摄像头，光照度检测仪、氧气浓度探测仪、土壤温湿度传感器、二氧化碳浓度探测仪、土壤pH传感器、空气温湿度传感器、补光灯和摄像头分别与控制模块电性连接。
本发明的工作原理：钢构架组件可根据需要设计长度，太阳能顶板可转换太阳能为电能，为各部件提供电能，喷淋管连接外部水源和改善酸碱度的液体，进风管连接外部风机，进行补氧；根据石斛种植实验要求，选择适量数量的实验箱，来进行控制变量设计，通过控制变量法进行实验，实验箱内部种植石斛，补光灯对石斛进行照射补光，通过摄像头观察石斛的生长情况，光照度检测仪用以检测实验箱内部光照强度，并发送实时光照度，氧气浓度探测仪用以检测实验箱内部的氧气浓度，土壤温湿度传感器用以检测实验箱内部的土壤温湿度，二氧化碳浓度探测仪用以检测实验箱内部的二氧化碳浓度，土壤pH传感器用以检测实验箱内部的土壤值，空气温湿度传感器用以检测实验箱内部的空气温湿度；控制不同光照度、氧气浓度、土壤温湿度、二氧化碳浓度、土壤值及空气温湿度，用以对比变量实验，通过可视显示屏和控制模块进行可视化控制和数据分析，Wi-Fi无线模块可与移动设备进行连接，可远程控制各部件、检测各种数据及数据处理。
所述侧板采用保温板制成，前后两侧的侧板上设置有收卷门，电控房内部设有蓄电箱，蓄电箱和太阳能顶板之间电性连接。
采用以上结构，侧板保证内部温度恒定，收卷门打开，可方便打开进行种植，太阳能顶板可转换太阳能，储存在蓄电箱内部。
所述钢构架组件包括若干等距分布的龙门架，相邻两个龙门架的侧部之间设有交叉侧架，相邻两个龙门架的顶部之间均设有两个交叉顶架。
采用以上结构，根据需要实验的体积，设置若干数量的龙门架，等距固定在地面上，交叉侧架、交叉顶架均可调节，方便安装和拆卸。
所述实验箱包括种植框和带门透明罩，种植框内部设有种植土层，带门透明罩固定在种植框上方，带门透明罩的上端固定有顶板，喷淋支管上设有电动控制阀二，喷淋支管伸入实验箱内部且固定在顶板上，喷淋支管上设有若干均布的喷头，补风支管连接在带门透明罩上，补风支管上设有电动控制阀一，电动控制阀一及电动控制阀二均与控制模块电性连接。
采用以上结构，石斛种植在种植土层上，带门透明罩方便操作者直接贯穿实验箱内部的石斛的生长状况，控制模块根据需要，控制电动控制阀一的补氧流量，控制电动控制阀二的补水流量以及控制酸碱度的液体，清水及控制酸碱度液体从喷头均匀喷洒在石斛上。
所述光照度检测仪的数量为两个，两个光照度检测仪分别固定在种植框的两侧，氧气浓度探测仪和二氧化碳浓度探测仪分别螺接在带门透明罩的两侧。
采用以上结构，两个光照度检测仪保证检测准确，氧气浓度探测仪和二氧化碳浓度探测仪相对放置，保证检测准确。
所述土壤温湿度传感器和土壤pH传感器均插合在种植土层上，摄像头、空气温湿度传感器和补光灯固定在顶板上，补光灯的数量为四个，四个补光灯对称设置。
采用以上结构，土壤温湿度传感器和土壤pH传感器用于检测种植土层的温湿度和值，四个补光灯对称设置，保证补光均匀。
与现有技术相比，本基于物联网的石斛种植实验棚系统具有以下优点：
通过钢构架组件、侧板和太阳能顶板配合，可根据需要设计种植实验棚的体积，太阳能顶板可转换太阳能为电能，为各部件提供电能；通过若干数量的实验箱相配合，通过控制变量法进行实验，可快速获取对比实验结果；通过可视显示屏、控制模块和Wi-Fi无线模块配合，方便可视化控制、数据分析以及远程控制和数据处理。
附图说明
图1是本发明的立体结构示意图；
图2是本发明中部分部件的立体结构示意图；
图3是本发明中钢构架的立体结构示意图；
图4是本发明中实验箱的上侧立体结构示意图；
图5是本发明中实验箱的下侧立体结构示意图；
图6是本发明的控制流程框图；
图中：1-侧板、1a-收卷门、1b-太阳能顶板、2-电控房、3-进风管、4-喷淋管、5-钢构架组件、5a-龙门架、5b-交叉侧架、5c-交叉顶架、6-实验箱、6a-种植框、6b-电动控制阀一、6c-电动控制阀二、6d-光照度检测仪、6e-氧气浓度探测仪、6f-土壤温湿度传感器、6g-二氧化碳浓度探测仪、6h-土壤pH传感器、6i-种植土层、6j-空气温湿度传感器、6k-补光灯、6l-喷淋支管、6m-摄像头、6n-带门透明罩。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
下面详细描述本专利的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利，而不能理解为对本专利的限制。
在本专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。
在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可是固定相连、设置，也可是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。
请参阅图1-6，本实施例提供了一种基于物联网的石斛种植实验棚系统，包括电控房2和钢构架组件5，钢构架组件5的四周设置有侧板1，钢构架组件5的上端设有太阳能顶板1b，电控房2内部设有可视显示屏、控制模块和Wi-Fi无线模块，控制模块分别和可视显示屏及Wi-Fi无线模块电性连接，钢构架组件5内部设有若干实验箱6，上下两个实验箱6为一组，若干组实验箱等距对称分布，实验箱6连接有喷淋支管6l和补风支管，喷淋支管6l和补风支管均伸出侧板1，且喷淋支管6l连接有喷淋管4，补风支管连接有进风管3，实验箱6内部设有光照度检测仪6d、氧气浓度探测仪6e、土壤温湿度传感器6f、二氧化碳浓度探测仪6g、土壤pH传感器6h、空气温湿度传感器6j、补光灯6k和摄像头6m，光照度检测仪6d、氧气浓度探测仪6e、土壤温湿度传感器6f、二氧化碳浓度探测仪6g、土壤pH传感器6h、空气温湿度传感器6j、补光灯6k和摄像头6m分别与控制模块电性连接；
钢构架组件5可根据需要设计长度，太阳能顶板1b可转换太阳能为电能，为各部件提供电能，喷淋管4连接外部水源和改善酸碱度的液体，进风管3连接外部风机进行补氧；根据石斛种植实验要求，选择适量数量的实验箱6，来进行控制变量设计，通过控制变量法进行实验，实验箱6内部种植石斛，补光灯6k对石斛进行照射补光，通过摄像头6m观察石斛的生长情况，光照度检测仪6d用以检测实验箱6内部光照强度，并发送实时光照度，氧气浓度探测仪6e用以检测实验箱6内部的氧气浓度，土壤温湿度传感器6f用以检测实验箱6内部的土壤温湿度，二氧化碳浓度探测仪6g用以检测实验箱6内部的二氧化碳浓度，土壤pH传感器6h用以检测实验箱6内部的土壤pH值，空气温湿度传感器6j用以检测实验箱6内部的空气温湿度；控制不同光照度、氧气浓度、土壤温湿度、二氧化碳浓度、土壤pH值及空气温湿度，用以对比变量实验，通过可视显示屏和控制模块进行可视化控制和数据分析，Wi-Fi无线模块可与移动设备进行连接，可远程控制各部件、检测各种数据及数据处理。
侧板1采用保温板制成，前后两侧的侧板1上设置有收卷门1a，电控房2内部设有蓄电箱，蓄电箱和太阳能顶板1b之间电性连接；侧板1保证内部温度恒定，收卷门1a打开，可方便打开进行种植，太阳能顶板1b可转换太阳能，储存在蓄电箱内部。
钢构架组件5包括若干等距分布的龙门架5a，相邻两个龙门架5a的侧部之间设有交叉侧架5b，相邻两个龙门架5a的顶部之间均设有两个交叉顶架5c；根据需要实验的体积，设置若干数量的龙门架5a，等距固定在地面上，交叉侧架5b、交叉顶架5c均可调节，方便安装和拆卸。
实验箱6包括种植框6a和带门透明罩6n，种植框6a内部设有种植土层6i，带门透明罩6n固定在种植框6a上方，带门透明罩6n的上端固定有顶板，喷淋支管6l上设有电动控制阀二6c，喷淋支管6l伸入实验箱6内部且固定在顶板上，喷淋支管6l上设有若干均布的喷头，补风支管连接在带门透明罩6n上，补风支管上设有电动控制阀一6b，电动控制阀一6b及电动控制阀二6c均与控制模块电性连接；石斛种植在种植土层6i上，带门透明罩6n方便操作者直接贯穿实验箱6内部的石斛的生长状况，控制模块根据需要，控制电动控制阀一6b的补氧流量，控制电动控制阀二6c的补水流量以及控制酸碱度的液体，清水及控制酸碱度的液体从喷头均匀喷洒在石斛上。
光照度检测仪6d的数量为两个，两个光照度检测仪6d分别固定在种植框6a的两侧，氧气浓度探测仪6e和二氧化碳浓度探测仪6g分别螺接在带门透明罩6n的两侧；两个光照度检测仪6d保证检测准确，氧气浓度探测仪6e和二氧化碳浓度探测仪6g相对放置，保证检测准确。
土壤温湿度传感器6f和土壤pH传感器6h均插合在种植土层6i上，摄像头6m、空气温湿度传感器6j和补光灯6k固定在顶板上，补光灯6k的数量为四个，四个补光灯6k对称设置；土壤温湿度传感器6f和土壤pH传感器6h用于检测种植土层6i的温湿度和pH值，四个补光灯6k对称设置，保证补光均匀。
在本实施例中，上述固定方式均为本领域中最常用的固定连接方式如螺栓连接等；上述各电气元件如土壤温湿度传感器6f和土壤pH传感器6h等，均为现有技术产品，可直接在市场购买使用即可，具体原理不再赘述。
本发明的工作原理：
根据需要实验的体积，设置若干数量的龙门架5a，等距固定在地面上，交叉侧架5b和交叉顶架5c安装在龙门架5a之间，太阳能顶板1b可转换太阳能为电能，储存在蓄电箱内部，为各部件提供电能，根据石斛种植实验要求，喷淋管4连接外部水源和改善酸碱度的液体，进风管3连接外部风机，进行补氧；
选择适量数量的实验箱6，来进行控制变量设计，通过控制变量法进行实验，石斛种植在种植土层6i上，补光灯6k对石斛进行照射补光，通过摄像头6m观察石斛的生长情况，光照度检测仪6d用以检测实验箱6内部光照强度，并发送实时光照度，氧气浓度探测仪6e用以检测实验箱6内部的氧气浓度，土壤温湿度传感器6f用以检测实验箱6内部的土壤温湿度，二氧化碳浓度探测仪6g用以检测实验箱6内部的二氧化碳浓度，土壤pH传感器6h用以检测实验箱6内部的土壤pH值，空气温湿度传感器6j用以检测实验箱6内部的空气温湿度；
控制模块根据需要，控制电动控制阀一6b的补氧流量，控制电动控制阀二6c的补水流量以及控制酸碱度的液体，清水及控制酸碱度的液体从喷头均匀喷洒在石斛上。
控制不同光照度、氧气浓度、土壤温湿度、二氧化碳浓度、土壤pH值及空气温湿度，用以对比变量实验，通过可视显示屏和控制模块进行可视化控制和数据分析，Wi-Fi无线模块可与移动设备进行连接，可远程控制各部件、检测各种数据及数据处理，满足物联网的时代需求和实时物联。
综上，通过钢构架组件5、侧板1和太阳能顶板1b配合，可根据需要设计种植实验棚的体积，太阳能顶板1b可转换太阳能为电能，为各部件提供电能；通过若干数量的实验箱6相配合，通过控制变量法进行实验，可快速获取对比实验结果；通过可视显示屏、控制模块和Wi-Fi无线模块配合，方便可视化控制、数据分析以及远程控制和数据处理，实现物联网传输信息。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (6)

1.一种基于物联网的石斛种植实验棚系统，包括电控房（2）和钢构架组件（5），其特征在于，所述钢构架组件（5）的四周设置有侧板（1），钢构架组件（5）的上端设有太阳能顶板（1b），电控房（2）内部设有可视显示屏、控制模块和Wi-Fi无线模块，控制模块分别和可视显示屏及Wi-Fi无线模块电性连接，钢构架组件（5）内部设有若干实验箱（6），上下两个实验箱（6）为一组，若干组实验箱等距对称分布，实验箱（6）连接有喷淋支管（6l）和补风支管，喷淋支管（6l）和补风支管均伸出侧板（1），且喷淋支管（6l）连接有喷淋管（4），补风支管连接有进风管（3），实验箱（6）内部设有光照度检测仪（6d）、氧气浓度探测仪（6e）、土壤温湿度传感器（6f）、二氧化碳浓度探测仪（6g）、土壤pH传感器（6h）、空气温湿度传感器（6j）、补光灯（6k）和摄像头（6m），光照度检测仪（6d）、氧气浓度探测仪（6e）、土壤温湿度传感器（6f）、二氧化碳浓度探测仪（6g）、土壤pH传感器（6h）、空气温湿度传感器（6j）、补光灯（6k）和摄像头（6m）分别与控制模块电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的石斛种植实验棚系统，其特征在于，所述侧板（1）采用保温板制成，前后两侧的侧板（1）上设置有收卷门（1a），电控房（2）内部设有蓄电箱，蓄电箱和太阳能顶板（1b）之间电性连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于物联网的石斛种植实验棚系统，其特征在于，所述钢构架组件（5）包括若干等距分布的龙门架（5a），相邻两个龙门架（5a）的侧部之间设有交叉侧架（5b），相邻两个龙门架（5a）的顶部之间均设有两个交叉顶架（5c）。
4.根据权利要求1所述的一种基于物联网的石斛种植实验棚系统，其特征在于，所述实验箱（6）包括种植框（6a）和带门透明罩（6n），种植框（6a）内部设有种植土层（6i），带门透明罩（6n）固定在种植框（6a）上方，带门透明罩（6n）的上端固定有顶板，喷淋支管（6l）上设有电动控制阀二（6c），喷淋支管（6l）伸入实验箱（6）内部且固定在顶板上，喷淋支管（6l）上设有若干均布的喷头，补风支管连接在带门透明罩（6n）上，补风支管上设有电动控制阀一（6b），电动控制阀一（6b）及电动控制阀二（6c）均与控制模块电性连接。
5.根据权利要求4所述的一种基于物联网的石斛种植实验棚系统，其特征在于，所述光照度检测仪（6d）的数量为两个，两个光照度检测仪（6d）分别固定在种植框（6a）的两侧，氧气浓度探测仪（6e）和二氧化碳浓度探测仪（6g）分别螺接在带门透明罩（6n）的两侧。
6.根据权利要求5所述的一种基于物联网的石斛种植实验棚系统，其特征在于，所述土壤温湿度传感器（6f）和土壤pH传感器（6h）均插合在种植土层（6i）上，摄像头（6m）、空气温湿度传感器（6j）和补光灯（6k）固定在顶板上，补光灯（6k）的数量为四个，四个补光灯（6k）对称设置。
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