CN113332897B - 一种营养液调配装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种营养液调配装置，包括混合罐、检测罐、分液罐；所述混合罐上方设有母液罐、酸罐、碱罐，所述母液罐、酸罐、碱罐均通过管道与混合罐连通，且设有阀门控制往混合罐内进液；所述混合罐上方还设有清水罐，所述清水罐下方连接有导流管，所述导流管另一端与混合罐连通，所述混合罐内壁设有加热器；通过在导流管设置的水轮机驱动曲轴和驱动轴，曲轴带动连杆在混合罐内做上下往复运动，驱动轴带动转轴和叶片在混合罐内进行搅拌，不仅增加了搅拌的均匀性，而且只有在进行加水的同时进行搅拌，又能减小电机产生的热量影响营养液温度环境的问题；通过采集营养液的数据进行提取和分析处理，提升营养液控制精确度，提升营养液的质量。

Description

一种营养液调配装置
技术领域
本发明属于营养液配置领域，尤其涉及一种营养液调配装置。
背景技术
营养液是采用环境生物生态共生技术和菌根共生原理经生物发酵、化学螯合、物理活化等工艺合成的一种新型营养液。植物营养液一般为多元复合营养，呈水状，浓度不及固体肥料高，并且杂质少，易于植物吸收。营养液是无土栽培作物所需矿质营养和水分的主要来源，它的组成应包含作物所需要的完全成分，如氮、磷、钾、钙、镁、硫等大中量元素和铁、锰、硼肥、锌、铜等微量元素。营养液的总浓度不宜超过0．4%，对绝大多数植物来说，它们需要的养分浓度宜在0．2%左右。营业液的浓度是验证营养液重要指标。
目前的营养液在进行调配时，通常为一个配置系统，以一般均采用电机进行无间断搅拌，采用无间断搅拌的方式虽然满足搅拌需求，但是如果在不进行加液或者混合时持续进行搅拌，会导致混合液搅拌过度，加快混合液的蒸发，出现结晶现象的发生，且电机在搅拌过程中产生的热量，容易对营养液的溶解环境造成一定影响，影响营养液的质量；同时在营养液配置时，往往针对植物不同的生长阶段需要配置不同浓度的营养液，现有的配置系统只能满足一种浓度营养液的配置，不能满足多种浓度同时储存和配置；现有的营养液在进行配置时，往往通过人工对营养液的环境难以把控，精确度控制较差，营养液精确配置难度大，难以达到精确的配置要求。
中国专利申请号201510194404.3公开了一种营养液供应控制方法、装置、系统及植物种植设备，用以实现植物的营养成分可控，满足种植的植物营养满足人体需要。该植物种植设备的营养液供应控制方法，包括：接收当前种植的植物品种的信息；根据所述当前种植的植物品种、存储的植物品种营养成分信息以及每一种营养成分与营养液配置成分配比的对应关系，确定所述当前种植的植物品种所对应的营养液配置成分配比信息；根据所述当前种植的植物品种所对应的营养液配置成分配比信息向各种营养液配置成分以及水所对应的阀门输出开启信息。上述现有技术在配置过程中，在配置营养液时，需要人工把控营养各个环境条件把控，致使对于营养液浓度的检测存在较大的误差，营养液浓度控制精确性差，有待改进。
中国专利申请号202020034260.1公开了一种植物营养液调配用振荡混合装置，包括工作台、第一电动机、限位杆、带动轮和从动轮，所述工作台上焊接有弹簧伸缩杆，且弹簧伸缩杆上焊接有支撑板，并且支撑板上焊接有混合箱，所述第一电动机焊接在混合箱上，且第一电动机与搅拌轴相互连接，并且搅拌轴与混合箱相互连接，同时搅拌轴上焊接有搅拌叶，所述限位杆焊接在支撑板上，且限位杆与工作台相互贴合，并且工作台上放置有第二电动机。上述技术方案采用电机带动搅拌轴对营养液进行混合，搅拌间歇性较差，且电机在搅拌过程中产生的热量，容易对营养液的溶解环境造成一定影响。
发明内容
针对现有技术不足，本发明的目的在于提供了一种营养液调配装置，通过在导流管设置的水轮机驱动曲轴和驱动轴，转动，曲轴带动连杆在混合罐内做上下往复运动，驱动轴带动转轴和叶片在混合罐内进行搅拌，不仅增加了搅拌的均匀性，而且只有在进行加水的同时进行搅拌，防止搅拌过度，又能减小电机产生的热量影响营养液温度环境的问题；通过采集营养液的数据进行提取和分析处理，提升营养液控制精确度，提升营养液的质量。
本发明提供如下技术方案：
一种营养液调配装置，包括混合罐、检测罐、分液罐；所述混合罐上方设有母液罐、酸罐、碱罐，所述母液罐、酸罐、碱罐均通过管道与混合罐连通，且设有阀门控制往混合罐内进液；所述混合罐上方还设有清水罐，所述清水罐下方连接有导流管，所述导流管另一端与混合罐连通，所述混合罐内壁设有加热器；
所述混合罐底部连接有导料管，所述导料管另一端连接有检测罐，所述检测罐内部设有温度传感器、PH传感器、溶氧传感器、电传导传感器；所述温度传感器、PH传感器、溶氧传感器、电传导传感器均连接数据采集卡，所述数据采集卡连接工控机；
所述检测罐的另一侧通过导料管与所述分液罐连通，所述分液罐为双层结构，分液罐内部设有内罐，所述分液罐顶部设有盖板，分液罐底部设有电机，所述电机的输出轴贯穿分液罐壁，且与所述内罐的底部外壁连接，所述内罐与分液罐间隙转动设置，所述电机驱动内罐转动。
优选的，所述导流管上设置有盒体，所述盒体为密封结构，所述盒体的上下两端均与导流管连通，所述盒体的内部设有水轮机，所述水轮机的两侧通过设置的轴承与盒体的侧壁转动连接；所述水轮机的一侧转动连接有曲轴，所述曲轴上转动连接连杆，所述连杆贯穿混合罐顶壁，且连杆的端部连接有升降板，所述升降板设有多个，曲轴带动连杆和升降板做循环往复运动。
优选的，所述水轮机的另一侧转动连接驱动轴，所述驱动轴的另一端连接有第一斜齿轮，所述第一斜齿轮啮合连接有第二斜齿轮，所述第一斜齿轮和第二斜齿轮设置在密封壳体内部；所述第二斜齿轮侧壁连接有转轴，所述转轴贯穿混合罐顶壁，且与混合罐壁构成间隙转动连接；所述转轴的另一端设有叶片，所述叶片呈螺旋结构；所述叶片和升降板均设置在混合罐的内部。
优选的，所述分液罐内部设置的内罐与其转动连接，所述内罐的顶部边缘低于分液罐的边缘，所述分液罐的顶部设有盖板，所述导料管贯穿盖板延伸至分液罐的内部，导料管的出料口悬置在内罐的上方。
优选的，所述内罐的内部设有隔板，所述隔板将内罐均分成三个分液腔，所述分液腔；所述盖板上还设有出液口，所述出液口能够吸取三个分液腔内部液体。
优选的，一种营养液质量检测系统，检测系统包括：数据采集模块、数据采集卡、工控机；所述工控机通过串行通信方式从数据采集卡获取信号，所述数据采集模块与数据采集卡之间通过无线信号传输。
优选的，所述数据采集模块包括多个传感器，所述多个传感器设置在检测罐的内部，传感器包括温度传感器、PH传感器、溶氧传感器、电传导传感器；传感器通过无线WiFi模块与数据采集卡进行信号传输。
优选的，多个传感器通过无线WiFi模块与数据采集卡进行链式通信，工控机内部的设置的WiFi收发转换器发出组网信号，所有传感器的无线WiFi模块接受到组网信号，并比较该组网信号的强度，由接受到该组网信号强度最大的传感器的无线WiFi模块接收，与WiFi收发转换器进行连接，之后该传感器的无线WiFi模块测量接收其它传感器节点的信号强度，然后与强度最大的连接，以此种方式依次对温度传感器、PH传感器、溶氧传感器、电传导传感器的无线WiFi模块进行连接，完成链式组网通信。
优选的，数据采集卡在获得各个特征参数后连同节点信息打包发送至下一节点或者WiFi收发转换器，最后传输至工控机进行信号分析处理。
优选的，所述数据采集卡为多通道并行A/D转换模块，数据采集卡采集到信息之后，通过处理模块进行有效特征参数提取，并对提取的特征进行数据处理，得出营养液检测结果。
优选的，质量检测方法包括：数据采集、建立数据库、分类训练、得出营养液指标信息。
优选的，同系统通过设置母液罐、酸罐、碱罐、清水罐，根据营养液的环境需求，通过电磁阀控制其进入到混合罐，在混合罐内，通过在连接清水罐的导流管上设置的水轮机间接带动升降板和叶片进行搅拌，在搅拌的过程中，水轮机受到导流管内液体的压力，发生转动，从而带动曲轴和连杆发生转动，连杆贯穿混合罐壁之后，连杆上连接有多个升降板，通过升降板进行上下往复运动，在运动的过程中，对于沉积在底部浓度较大的母液进行稀释，达到充分搅拌的效果；水轮机同时通过驱动轴带动第一斜齿轮和第二斜齿轮运动，第二斜齿轮带动转轴转动，转轴上设置有叶片，通过叶片旋转对混合液进行搅拌，相对于以往的单一旋转搅拌的方式，本系统通过对混合液内同时进行纵向混合和旋转混合，提高混合效率，混合更加快速均匀。不仅增加了搅拌的均匀性，而且只有在进行加水的同时进行搅拌，防止搅拌过度，又能减小电机产生的热量影响营养液温度环境的问题，节约能源。
优选的，系统需要配置不同环境的营养液时，配置好的营养液经过混合罐和检测罐检测合格之后，通过导流管进入分液罐的分液腔中，在进入分液腔之后，根据设定的营养液指标，从新配置新的营养液，对于新的营养液配置好之后，启动分液罐下方的电机，电机带动内罐转动，此时，由于导料管位于内罐的上方，所以内罐的转动与导料管不会发生干涉，内罐转动过程中，使导料管位于另一个空的分液腔的正上方，此时，打开导料管的阀门，使新的营养液存放至分液罐内，此时，分液罐内通过设置的多个分液腔就拥有了不同环境的营养液，能够同时对不同生长环境的作物进行供养，提高了系统的适应性。
另外，对于营养液酸碱环境的控制中，采用酸碱中和的方法对其进行调控，通过混合罐内酸碱量的控制，使其达到中和反应，为了保证营养液的酸碱度处于正常水平，并且根据营养液指标不同，进行调配出高质量的营养液，则营养液中酸碱中和度满足：Vy/t=u(a-y)-f(b+y)；V/t=u+f；PH=lg(y+( y2+4K)1/2)/2K；上式中，t为反应时间，s；u是碱溶液的注入流量，（m3/s）；f是酸溶液的注入流量，（m3/s）；y是氢氧根离子浓度与氢离子浓度的差，（kmol/m3）；K是水平衡常数；a是碱的浓度, kmol/m3；b是酸的浓度, kmol/m3。V是混合罐的体积，m3。在反应过程中，加入酸进行中和，酸浓度恒定，流速通过阀门进行控制，同时加碱进行反应，流速不变。在进行测试时，K为常数，K=1x10^(-14)，当y取0.2时，PH值为8.6，当y取0.1时，PH值为7.8，当y取0时，PH值为7，当y取-0.1时，PH值为6.5，当y取-0.2时，PH值为5.7。由以上数据可证实上述公式的精确性，通过改变酸碱溶液的流量，改变氢氧根离子浓度与氢离子浓度的差，可以对PH值做到精准控制。
另外，营养液质量检测方法包括：a数据采集，通过传感器采集营养液中溶氧量、温度、PH值、电导率的数据，并对数据进行特征提取，提取时域、频域数据；b建立数据库，设置的数据库分为配置数据库和机组数据库，每个传感器对应一个机组数据库，配置数据库存储相关配置信息，针对每个数据库信息，根据营养液温度、PH、溶氧量、电导率指标将数据特征信号分层，对每一层的数据均采用聚类算法找出每一层数据的聚类中心，得出新的数据集合；吃，分类训练，为每个新的采样集选定一个分类器，然后进行训练得到学习器，将学习器进行结合，对学习其输出的新结果进行分层处理；d，得出营养液标准的指标信息，对于c中得到的新的数据集先通过聚类计算出其每一簇数据的中心，然后建立的数据库的每一层聚类中心求取距离，再把新的数据集的每个聚类中心的距离相加；距离和最小的分为一类；重复步骤d，直到数据库中的数据判断其属于最底层，最后将四个学习器中输出的数据结果进行整合，得出营养液标准的指标信息，标准指标包括温度、PH、溶氧量、电导率。通过以上对营养液中采集的数据进行数据处理方法，得出较高精确结果，减小测量误差，提升营养液控制精确度，利于保证营养液的质量。
另外，本系统在运行时，根据植物需求，通过工控机设置的触摸显示屏输入营养液指标信息，包括温度、PH、溶氧量、电导率等，系统根据指标信息通过控制电磁阀加入到混合罐内记性混合，同时显示器上显示营养液各个指标的信息值，通过检测罐内设置的传感器实时采集营养液的信息，并将采集的信息通过数据采集卡传输至工控机，通过工控机内置的处理器，对采集的数据进行数据分析和处理，处理之后输出检测到的精确的营养液指标，并将指标实时实时显示在显示器上，操作人员很据观察的实时的营养液指标对电磁阀进行控制，从而达到精确的控制营养液的指标，减小制营养液的数据指标误差，提升营养液的质量。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）本发明一种营养液调配装置，通过在导流管设置的水轮机驱动曲轴和驱动轴，转动，曲轴带动连杆在混合罐内做上下往复运动，驱动轴带动转轴和叶片在混合罐内进行搅拌，不仅增加了搅拌的均匀性，而且只有在进行加水的同时进行搅拌，防止搅拌过度，又能减小电机产生的热量影响营养液温度环境的问题。
（2）本发明一种营养液调配装置，分液罐内通过设置的多个分液腔就拥有了不同环境的营养液，能够同时对不同生长环境的作物进行供养，提高了系统的广泛适应性。
（3）本发明一种营养液调配装置，通过营养液的检测方法，数据采集、建立数据库、分类训练、得出营养液指标信息，得出营养液各指标精确结果，减小测量误差，提升营养液控制精确度，利于保证营养液的质量。
（4）本发明一种营养液调配装置，通过限定碱溶液的注入流量，酸溶液的注入流量，氢氧根离子浓度与氢离子浓度的差，碱的浓度,酸的浓度,混合罐的体积之间的关系，保证营养液的酸碱度处于正常水平，并且根据营养液指标不同，进行调配出高质量的营养液。
（5）本发明一种营养液调配装置，通过对混合液内同时进行纵向混合和旋转混合，提高混合效率，混合更加快速均匀。不仅增加了搅拌的均匀性，而且只有在进行加水的同时进行搅拌，防止搅拌过度，又能减小电机产生的热量影响营养液温度环境的问题，节约能源。
（6）本发明一种营养液调配装置，通过设置的混合系统、检测系统，分液系统，三者相互结合，共同促进了营养液调配系统的精确性，使其精确达到规定的配比要求，保证营养液质量，利于推广。
（7）本发明一种营养液调配装置，数据采集卡与传感器之间通过采用WiFi链式通信，易于安装传感器设备，防止了信号丢失的情况，提升信号安全。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1是本发明的整体结构示意图。
图2是本发明的水轮机驱动结构示意图。
图3是本发明的分液罐结构示意图。
图4是本发明的分液罐俯视图。
图5是本发明的调配系统框图。
图6是本发明的数据采集模块框图。
图7是本发明的检测系统框图
图中：1、混合罐；2、检测罐；3、分液罐；4、母液罐；5、酸罐；6、碱罐；7、清水罐；8、阀门；9、导流管；10、盒体；11、水轮机；12、曲轴；13、连杆；14、升降板；15、驱动轴；16、第一斜齿轮；17、第二斜齿轮；18、转轴；19、叶片；20、加热器；21、导料管；22、温度传感器；23、PH传感器；24、溶氧传感器；25、电传导传感器；26、数据采集卡；28、内罐；29、盖板；30、电机；31、隔板；32、出液口；33、分液腔。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
如图1-4所示，一种营养液调配装置，包括混合罐1、检测罐2、分液罐3；所述混合罐1上方设有母液罐4、酸罐5、碱罐6，所述母液罐4、酸罐5、碱罐6均通过管道与混合罐1连通，且设有阀门8控制往混合罐1内进液；所述混合罐1上方还设有清水罐7，所述清水罐7下方连接有导流管9，所述导流管9另一端与混合罐1连通，所述混合罐1内壁设有加热器20；
所述混合罐1底部连接有导料管21，所述导料管21另一端连接有检测罐2，所述检测罐2内部设有温度传感器22、PH传感器23、溶氧传感器24、电传导传感器25；所述温度传感器22、PH传感器23、溶氧传感器24、电传导传感器25均连接数据采集卡26，所述数据采集卡26连接工控机；
所述检测罐2的另一侧通过导料管21与所述分液罐3连通，所述分液罐3为双层结构，分液罐3内部设有内罐28，所述分液罐3顶部设有盖板29，分液罐3底部设有电机30，所述电机30的输出轴贯穿分液罐3壁，且与所述内罐28的底部外壁连接，所述内罐28与分液罐3间隙转动设置，所述电机30驱动内罐28转动。
实施例二：
在实施例一的基础上，如图2-4所示，所述导流管9上设置有盒体10，所述盒体10为密封结构，所述盒体10的上下两端均与导流管9连通，所述盒体10的内部设有水轮机11，所述水轮机11的两侧通过设置的轴承与盒体10的侧壁转动连接；所述水轮机11的一侧转动连接有曲轴12，所述曲轴12上转动连接连杆13，所述连杆13贯穿混合罐1顶壁，且连杆13的端部连接有升降板14，所述升降板14设有多个，曲轴12带动连杆13和升降板14做循环往复运动。
所述水轮机11的另一侧转动连接驱动轴15，所述驱动轴15的另一端连接有第一斜齿轮16，所述第一斜齿轮16啮合连接有第二斜齿轮17，所述第一斜齿轮16和第二斜齿轮17设置在密封壳体内部；所述第二斜齿轮17侧壁连接有转轴18，所述转轴18贯穿混合罐1顶壁，且与混合罐1壁构成间隙转动连接；所述转轴18的另一端设有叶片19，所述叶片19呈螺旋结构；所述叶片19和升降板14均设置在混合罐1的内部。
所述分液罐3内部设置的内罐28与其转动连接，所述内罐28的顶部边缘低于分液罐3的边缘，所述分液罐3的顶部设有盖板29，所述导料管21贯穿盖板29延伸至分液罐3的内部，导料管21的出料口悬置在内罐28的上方。
所述内罐28的内部设有隔板31，所述隔板31将内罐28均分成三个分液腔33，所述分液腔33；所述盖板29上还设有出液口32，所述出液口32能够吸取三个分液腔33内部液体。
系统通过设置母液罐4、酸罐5、碱罐6、清水罐7，根据营养液的环境需求，通过电磁阀控制其进入到混合罐1，在混合罐1内，通过在连接清水罐7的导流管9上设置的水轮机11间接带动升降板14和叶片19进行搅拌，在搅拌的过程中，水轮机11受到导流管9内液体的压力，发生转动，从而带动曲轴12和连杆13发生转动，连杆13贯穿混合罐1壁之后，连杆13上连接有多个升降板14，通过升降板14进行上下往复运动，在运动的过程中，对于沉积在底部浓度较大的母液进行稀释，达到充分搅拌的效果；水轮机11同时通过驱动轴15带动第一斜齿轮16和第二斜齿轮17运动，第二斜齿轮17带动转轴18转动，转轴18上设置有叶片19，通过叶片19旋转对混合液进行搅拌，相对于以往的单一旋转搅拌的方式，本系统通过对混合液内同时进行纵向混合和旋转混合，提高混合效率，混合更加快速均匀。不仅增加了搅拌的均匀性，而且只有在进行加水的同时进行搅拌，防止搅拌过度，又能减小电机30产生的热量影响营养液温度环境的问题，节约能源。
系统需要配置不同环境的营养液时，配置好的营养液经过混合罐1和检测罐2检测合格之后，通过导流管9进入分液罐3的分液腔33中，在进入分液腔33之后，根据设定的营养液指标，从新配置新的营养液，对于新的营养液配置好之后，启动分液罐3下方的电机30，电机30带动内罐28转动，此时，由于导料管21位于内罐28的上方，所以内罐28的转动与导料管21不会发生干涉，内罐28转动过程中，使导料管21位于另一个空的分液腔33的正上方，此时，打开导料管21的阀门8，使新的营养液存放至分液罐3内，此时，分液罐3内通过设置的多个分液腔33就拥有了不同环境的营养液，能够同时对不同生长环境的作物进行供养，提高了系统的适应性。
实施例三：
如图5-7所示，在实施例一的基础上，一种营养液质量检测系统，检测系统包括：数据采集模块、数据采集卡26、工控机；所述工控机通过串行通信方式从数据采集卡26获取信号，所述数据采集模块与数据采集卡26之间通过无线信号传输。
所述数据采集模块包括多个传感器，所述多个传感器设置在检测罐2的内部，传感器包括温度传感器22、PH传感器23、溶氧传感器24、电传导传感器25；传感器通过无线WiFi模块与数据采集卡26进行信号传输。
多个传感器通过无线WiFi模块与数据采集卡26进行链式通信，工控机内部的设置的WiFi收发转换器发出组网信号，所有传感器的无线WiFi模块接受到组网信号，并比较该组网信号的强度，由接受到该组网信号强度最大的传感器的无线WiFi模块接收，与WiFi收发转换器进行连接，之后该传感器的无线WiFi模块测量接收其它传感器节点的信号强度，然后与强度最大的连接，以此种方式依次对温度传感器22、PH传感器23、溶氧传感器24、电传导传感器25的无线WiFi模块进行连接，完成链式组网通信。
数据采集卡26在获得各个特征参数后连同节点信息打包发送至下一节点或者WiFi收发转换器，最后传输至工控机进行信号分析处理。
所述数据采集卡26为多通道并行A/D转换模块，数据采集卡26采集到信息之后，通过处理模块进行有效特征参数提取，并对提取的特征进行数据处理，得出营养液检测结果。
质量检测方法包括：数据采集、建立数据库、分类训练、得出营养液指标信息。
营养液质量检测方法包括：a数据采集，通过传感器采集营养液中溶氧量、温度、PH值、电导率的数据，并对数据进行特征提取，提取时域、频域数据；b建立数据库，设置的数据库分为配置数据库和机组数据库，每个传感器对应一个机组数据库，配置数据库存储相关配置信息，针对每个数据库信息，根据营养液温度、PH、溶氧量、电导率指标将数据特征信号分层，对每一层的数据均采用聚类算法找出每一层数据的类中心，得出新的数据集合；分类训练，为每个新的采样集选定一个分类器，然后进行训练得到学习器，将学习器进行结合，对学习其输出的新结果进行分层处理；d，得出营养液标准的指标信息，对于c中得到的新的数据集先通过聚类计算出其每一簇数据的中心，然后建立的数据库的每一层聚类中心求取距离，再把新的数据集的每个聚类中心的距离相加；距离和最小的分为一类；重复步骤d，直到数据库中的数据判断其属于最底层，最后将四个学习器中输出的数据结果进行整合，得出营养液标准的指标信息，标准指标包括温度、PH、溶氧量、电导率。通过以上对营养液中采集的数据进行数据处理方法，得出较高精确结果，减小测量误差，提升营养液控制精确度，利于保证营养液的质量。
本系统在运行时，根据植物需求，通过工控机设置的触摸显示屏输入营养液指标信息，包括温度、PH、溶氧量、电导率等，系统根据指标信息通过控制电磁阀加入到混合罐1内记性混合，同时显示器上显示营养液各个指标的信息值，通过检测罐2内设置的传感器实时采集营养液的信息，并将采集的信息通过数据采集卡26传输至工控机，通过工控机内置的处理器，对采集的数据进行数据分析和处理，处理之后输出检测到的精确的营养液指标，并将指标实时实时显示在显示器上，操作人员很据观察的实时的营养液指标对电磁阀进行控制，从而达到精确的控制营养液的指标，减小制营养液的数据指标误差，提升营养液的质量。
实施例四
在实施例一的基础上，对于营养液酸碱环境的控制中，采用酸碱中和的方法对其进行调控，通过混合罐1内酸碱量的控制，使其达到中和反应，为了保证营养液的酸碱度处于正常水平，并且根据营养液指标不同，进行调配出高质量的营养液，则营养液中酸碱中和度满足：Vy/t=u(a-y)-f(b+y)；V/t=u+f；PH=lg(y+( y2+4K)1/2)/2K；上式中，t为反应时间，s；u是碱溶液的注入流量，m3/s；f是酸溶液的注入流量，m3/s；y是氢氧根离子浓度与氢离子浓度的差，kmol/m3；K是水平衡常数；a是碱的浓度, kmol/m3；b是酸的浓度, kmol/m3。V是混合罐1的体积，m3。在反应过程中，加入酸进行中和，酸浓度恒定，流速通过阀门8进行控制，同时加碱进行反应，流速不变。在进行测试时，K为常数，K=1x10^(-14)，当u取0.003时，当f取0.0028时，y取0.2时，PH值为8.6。由以上数据可证实上述公式的精确性，通过改变酸碱溶液的流量，改变氢氧根离子浓度与氢离子浓度的差，可以对PH值做到精准控制。
实施例五
在实施例五的基础上，对于营养液酸碱环境的控制中，采用酸碱中和的方法对其进行调控，通过混合罐1内酸碱量的控制，使其达到中和反应，为了保证营养液的酸碱度处于正常水平，并且根据营养液指标不同，进行调配出高质量的营养液，则营养液中酸碱中和度满足：Vy/t=u(a-y)-f(b+y)；V/t=u+f；PH=lg(y+( y2+4K)1/2)/2K；K为常数，K=1x10^(-14)，当u取0.0029时，当f取0.0028时，当y取0.1时，PH值为7.8。
实施例六
在实施例五的基础上，对于营养液酸碱环境的控制中，采用酸碱中和的方法对其进行调控，通过混合罐1内酸碱量的控制，使其达到中和反应，为了保证营养液的酸碱度处于正常水平，并且根据营养液指标不同，进行调配出高质量的营养液，则营养液中酸碱中和度满足，K为常数，K=1x10^(-14)，当u取0.003时，当f取0.003时当y取0时，PH值为7，通过改变酸碱溶液的流量，改变氢氧根离子浓度与氢离子浓度的差，可以对PH值做到精准控制。
实施例七
在实施例五的基础上，对于营养液酸碱环境的控制中，采用酸碱中和的方法对其进行调控，通过混合罐1内酸碱量的控制，使其达到中和反应，为了保证营养液的酸碱度处于正常水平，并且根据营养液指标不同，进行调配出高质量的营养液，则营养液中酸碱中和度满足，K为常数，K=1x10^(-14)，当u取0.0028时，当f取0.0029时当y取-0.1时，PH值为6.5，通过改变酸碱溶液的流量，改变氢氧根离子浓度与氢离子浓度的差，可以对PH值做到精准控制。
实施例八
在实施例五的基础上，对于营养液酸碱环境的控制中，采用酸碱中和的方法对其进行调控，通过混合罐1内酸碱量的控制，使其达到中和反应，为了保证营养液的酸碱度处于正常水平，并且根据营养液指标不同，进行调配出高质量的营养液，则营养液中酸碱中和度满足，K为常数，K=1x10^(-14)，当u取0.0028时，当f取0.003时当y取-0.2时，PH值为5.7，通过改变酸碱溶液的流量，改变氢氧根离子浓度与氢离子浓度的差，可以对PH值做到精准控制。
通过上述技术方案得到的装置是一种营养液调配装置，通过在导流管设置的水轮机驱动曲轴和驱动轴，转动，曲轴带动连杆在混合罐内做上下往复运动，驱动轴带动转轴和叶片在混合罐内进行搅拌，不仅增加了搅拌的均匀性，而且只有在进行加水的同时进行搅拌，防止搅拌过度，又能减小电机产生的热量影响营养液温度环境的问题。分液罐内通过设置的多个分液腔就拥有了不同环境的营养液，能够同时对不同生长环境的作物进行供养，提高了系统的广泛适应性。通过营养液的检测方法，数据采集、建立数据库、分类训练、得出营养液指标信息，得出营养液各指标精确结果，减小测量误差，提升营养液控制精确度，利于保证营养液的质量；通过限定碱溶液的注入流量，酸溶液的注入流量，氢氧根离子浓度与氢离子浓度的差，碱的浓度,酸的浓度,混合罐的体积之间的关系，保证营养液的酸碱度处于正常水平，并且根据营养液指标不同，进行调配出高质量的营养液；通过对混合液内同时进行纵向混合和旋转混合，提高混合效率，混合更加快速均匀。不仅增加了搅拌的均匀性，而且只有在进行加水的同时进行搅拌，防止搅拌过度，又能减小电机产生的热量影响营养液温度环境的问题，节约能源；数据采集卡与传感器之间通过采用WiFi链式通信，易于安装传感器设备，防止了信号丢失的情况，提升信号安全。通过设置的混合系统、检测系统，分液系统，三者相互结合，共同促进了营养液调配系统的精确性，使其精确达到规定的配比要求，保证营养液质量，利于推广。
本发明中未详细阐述的其它技术方案均为本领域的现有技术，在此不再赘述。
以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化；凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种营养液调配装置，包括混合罐（1）、检测罐（2）、分液罐（3）；其特征在于，所述混合罐（1）上方设有母液罐（4）、酸罐（5）、碱罐（6），所述母液罐（4）、酸罐（5）、碱罐（6）均通过管道与混合罐（1）连通，且设有阀门（8）控制往混合罐（1）内进液；所述混合罐（1）上方还设有清水罐（7），所述清水罐（7）下方连接有导流管（9），所述导流管（9）另一端与混合罐（1）连通，所述混合罐（1）内壁设有加热器（20）；
所述混合罐（1）底部连接有导料管（21），所述导料管（21）另一端连接有检测罐（2），所述检测罐（2）内部设有温度传感器（22）、PH传感器（23）、溶氧传感器（24）、电传导传感器（25）；所述温度传感器（22）、PH传感器（23）、溶氧传感器（24）、电传导传感器（25）均连接数据采集卡（26），所述数据采集卡（26）连接工控机；
所述检测罐（2）的另一侧通过导料管（21）与所述分液罐（3）连通，所述分液罐（3）为双层结构，分液罐（3）内部设有内罐（28），所述分液罐（3）顶部设有盖板（29），分液罐（3）底部设有电机（30），所述电机（30）的输出轴贯穿分液罐（3）壁，且与所述内罐（28）的底部外壁连接，所述内罐（28）与分液罐（3）间隙转动设置，所述电机（30）驱动内罐（28）转动；
所述分液罐（3）内部设置的内罐（28）与其转动连接，所述内罐（28）的顶部边缘低于分液罐（3）的边缘，所述分液罐（3）的顶部设有盖板（29），所述导料管（21）贯穿盖板（29）延伸至分液罐（3）的内部，导料管（21）的出料口悬置在内罐（28）的上方；所述内罐（28）的内部设有隔板（31），所述隔板（31）将内罐（28）均分成三个分液腔（33），所述盖板（29）上还设有出液口（32），所述出液口（32）能够吸取三个分液腔（33）内部液体；
该装置采用以下营养液质量检测系统，所述检测系统包括：数据采集模块、数据采集卡、工控机；所述工控机通过串行通信方式从数据采集卡获取信号，所述数据采集模块与数据采集卡之间通过无线信号传输；所述数据采集模块包括所述温度传感器（22）、所述PH传感器（23）、所述溶氧传感器（24）、所述电传导传感器（25）；各个传感器通过无线WiFi模块与数据采集卡（26）进行信号传输；各个传感器通过无线WiFi模块与数据采集卡进行链式通信，工控机内部的设置的WiFi收发转换器发出组网信号，所有传感器的无线WiFi模块接受到组网信号，并比较该组网信号的强度，由接受到该组网信号强度最大的传感器的无线WiFi模块接收，与WiFi收发转换器进行连接，之后该传感器的无线WiFi模块测量接收其它传感器节点的信号强度，然后与强度最大的连接，以此种方式依次对温度传感器、PH传感器、溶氧传感器、电传导传感器的无线WiFi模块进行连接，完成链式组网通信；
所述数据采集卡为多通道并行A/D转换模块，数据采集卡采集到信息之后，通过处理模块进行有效特征参数提取，并对提取的特征进行数据处理，得出营养液检测结果；
质量检测方法包括：a，数据采集，通过传感器采集营养液中溶氧量、温度、PH值、电导率的数据，并对数据进行特征提取，提取时域、频域数据；b，建立数据库，设置的数据库分为配置数据库和机组数据库，每个传感器对应一个机组数据库，配置数据库存储相关配置信息，针对每个数据库信息，根据营养液温度、PH、溶氧量、电导率指标将数据特征信号分层，对每一层的数据均采用聚类算法找出每一层数据的聚类中心，得出新的数据集合；c，分类训练，为每个新的采样集选定一个分类器，然后进行训练得到学习器，将学习器进行结合，对学习其输出的新结果进行分层处理；d，得出营养液标准的指标信息，对于c中得到的新的数据集先通过聚类计算出其每一簇数据的中心，然后建立的数据库的每一层聚类中心求取距离，再把新的数据集的每个聚类中心的距离相加；距离和最小的分为一类；重复步骤d，直到数据库中的数据判断其属于最底层，最后将四个学习器中输出的数据结果进行整合，得出营养液标准的指标信息，标准指标包括温度、PH、溶氧量、电导率；
对于营养液酸碱环境的控制中，采用酸碱中和的方法对其进行调控，通过混合罐内酸碱量的控制，使其达到中和反应，为了保证营养液的酸碱度处于正常水平，并且根据营养液指标不同，进行调配出高质量的营养液，则营养液中酸碱中和度满足：Vy/t=u(a-y)-f(b+y)；V/t=u+f；PH=lg(y+( y2+4K)1/2)/2K；上式中，t为反应时间，s；u是碱溶液的注入流量，（m3/s）；f是酸溶液的注入流量，（m3/s）；y是氢氧根离子浓度与氢离子浓度的差，（kmol/m3）；K是水平衡常数；a是碱的浓度, kmol/m3；b是酸的浓度, kmol/m3；V是混合罐的体积，m3；通过改变酸碱溶液的流量，改变氢氧根离子浓度与氢离子浓度的差，可以对PH值做到精准控制。
2.根据权利要求1所述一种营养液调配装置，其特征在于，所述导流管（9）上设置有盒体（10），所述盒体（10）为密封结构，所述盒体（10）的上下两端均与导流管（9）连通，所述盒体（10）的内部设有水轮机（11），所述水轮机（11）的两侧通过设置的轴承与盒体（10）的侧壁转动连接；所述水轮机（11）的一侧转动连接有曲轴（12），所述曲轴（12）上转动连接连杆（13），所述连杆（13）贯穿混合罐（1）顶壁，且连杆（13）的端部连接有升降板（14），所述升降板（14）设有多个，曲轴（12）带动连杆（13）和升降板（14）做循环往复运动。
3.根据权利要求2所述一种营养液调配装置，其特征在于，所述水轮机（11）的另一侧转动连接驱动轴（15），所述驱动轴（15）的另一端连接有第一斜齿轮（16），所述第一斜齿轮（16）啮合连接有第二斜齿轮（17），所述第一斜齿轮（16）和第二斜齿轮（17）设置在密封壳体内部；所述第二斜齿轮（17）侧壁连接有转轴（18），所述转轴（18）贯穿混合罐（1）顶壁，且与混合罐（1）壁构成间隙转动连接；所述转轴（18）的另一端设有叶片（19），所述叶片（19）呈螺旋结构；所述叶片（19）和升降板（14）均设置在混合罐（1）的内部。
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