CN114532203A - 智能化植物培养系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能化植物培养系统，其包括培养基模块、营养液自动补给模块、营养液自动调配模块、培养基温度调节模块、本地监控模块和远程控制终端；营养液自动补给模块包括营养液箱、蠕动泵和埋设在培养基模块内的滴灌管；营养液自动调配模块包括营养剂容器、营养剂定量泵、水箱和泵水定量泵；培养基温度调节模块包括循环泵、调温介质容器和埋在基质中的换热管。本发明能在本地控制模块的控制下自动进行营养液的调配和向培养基补充营养液，各种传感器及摄像头的监控数据还能通过无线通信模块发送给远程控制终端，使得工作人员能远程实时掌握培养基温度、培养基的湿度、培养基内营养物质含量和植物根、茎、叶生长图像等数据，并进行远程操控。
Description
技术领域
本发明涉及植物培育技术领域，特别涉及一种植物培养系统。
背景技术
现有技术中，在植物栽培实验还主要靠人工完成，培养基营养液的配置、补充需要人工操作，且培养基的温度无法进行精确调控，无法对植物生长过程中的根系进行远程观察，培养过程中的营养物质参数、温湿度参数等无法进行远程上传，也无法进行远程培养调控操作，智能化程度较低。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种智能化植物培养系统，以解决在现有技术中的植物栽培实验智能化程度低，营养液的配置及补充需要靠人工完成，无法远程了解植物生长状态，也无法进行远程培养调控操作等技术问题。
本智能化植物培养系统包括培养基模块、营养液自动补给模块、营养液自动调配模块、培养基温度调节模块、本地监控模块和远程控制终端；
所述培养基模块包括基质箱和设置在基质箱内的培养基；
所述营养液自动补给模块包括营养液箱、蠕动泵和埋设在培养基模块内的滴灌管，营养液箱和滴灌管连接，且滴灌管卡在蠕动泵上；
所述营养液自动调配模块包括若干个装有不同营养剂的营养剂容器、用于将营养剂泵入营养液箱的若干个营养剂定量泵、水箱和用于将水泵入营养液箱的泵水定量泵；
所述培养基温度调节模块包括循环泵、带电加热器的调温介质容器和埋在基质中的换热管，所述循环泵的进液口通过管道与调温介质容器连接，循环泵的出液口与换热管的进口连接，换热管的出口与调温介质容器；
所述本地监控模块包括控制器和与控制器连接的显示器，本地监控模块还包括与控制器连接的培养基温度传感器、调温介质温度传感器、培养基湿度传感器、营养液箱液位传感器和用于监控植物的摄像头，所述控制器的控制信号输出端分别与蠕动泵、营养剂定量泵、泵水定量泵、循环泵和电加热器的控制信号输入端连接；
所述远程控制终端和本地监控模块的控制器通过无线通信模块连接。
进一步，所述的智能化植物培养系统还包括手动注射器，所述滴灌管上设置有三通开关阀，所述三通开关阀的一个接口与手动注射器连接。
进一步，所述的智能化植物培养系统还包括用于扫描根系的三维扫描仪，所述三维扫描仪与本地监控模块的控制器连接，所述基质箱为无色透明箱，所述基质箱设置在三维扫描仪上，所述培养基为水溶液。
进一步，所述本地监控模块包括检测营养液箱内离子浓度的离子传感器，所述离子传感器与控制器连接。
本发明的有益效果：
1、本发明智能化植物培养系统，其能在本地控制模块的控制下自动进行营养液的调配和向培养基补充营养液，提高了植物栽培实验的智能化程度，能提高植物培养工作效率，更好的保证植物健康生长。
2、本发明智能化植物培养系统，本地控制模块将各传感器及摄像头的监控数据通过无线通信模块发送给远程控制终端，使得工作人员能远程实时掌握培养基温度、培养基的湿度、培养基内营养物质含量和植物根、茎、叶生长图像等数据，并能根据植物生长情况对营养液自动补给模块、营养液自动调配模块和培养基温度调节模块进行远程调控，进一步提高了植物培养的智能化程度，能更及时的发现和解决培养过程中发生的问题。
附图说明
图1为智能化植物培养系统的结构示意图；
图2为基质箱设置在三维扫描仪上的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
本实施例智能化植物培养系统包括培养基模块、营养液自动补给模块、营养液自动调配模块、培养基温度调节模块、本地监控模块和远程控制终端。
所述培养基模块包括基质箱1和设置在基质箱内的培养基2。
所述营养液自动补给模块包括营养液箱3、蠕动泵4和埋设在培养基模块内的滴灌管5，营养液箱和滴灌管连接，且滴灌管卡在蠕动泵上。
所述营养液自动调配模块包括若干个装有不同营养剂的营养剂容器6、用于将营养剂泵入营养液箱的若干个营养剂定量泵7、水箱8和用于将水泵入营养液箱的泵水定量泵9。
所述培养基温度调节模块包括循环泵10、带电加热器11的调温介质容器12和埋在基质中的换热管13，所述循环泵的进液口通过管道与调温介质容器连接，循环泵的出液口与换热管的进口连接，换热管的出口与调温介质容器。
所述本地监控模块包括控制器14和与控制器连接的显示器15，本地监控模块还包括与控制器连接的培养基温度传感器16、调温介质温度传感器17、培养基湿度传感器18、营养液箱液位传感器19和用于监控植物的摄像头20，所述控制器的控制信号输出端分别与蠕动泵、营养剂定量泵、泵水定量泵、循环泵和电加热器的控制信号输入端连接。
所述远程控制终端21和本地监控模块的控制器通过无线通信模块22连接。远程控制终端可以为智能手机、电脑等。
在植物培养过程中，当培养基湿度传感器18检测的基质湿度不足时，控制器即会控制蠕动泵4工作向培养基内补充营养液，以防止干旱问题。当营养液箱液位传感器19检测到营养液不足时，控制器即会控制营养剂定量泵7和泵水定量泵9工作，将相应用量的营养剂和水泵入到营养液箱中配制成需要的营养液。当冬天检测到培养基温度低于设定温度时，控制器即会控制电加热器工作，将调温介质的温度升高，并控制循环泵10将调温介质泵入埋在基质中的换热管，从而实现对培养基加热，以解决根系生长环境低温问题。当夏天培养基温度高于设定值时，控制器即会制循环泵10将调温介质泵入埋在基质中的换热管，对培养基进行降温，以解决根系生长环境高温问题。并且培养过程中各种传感器的检测数据还通过显示器显示出来，使工作人员能够直观的了解，以便及时发现问题。
作为对上述实施例的改进，所述的智能化植物培养系统还包括手动注射器23，所述滴灌管上设置有三通开关阀24，所述三通开关阀的一个接口与手动注射器连接。本改进使得，在蠕动泵出现故障时还能通过手动注射器向培养基补充营养液，提高了系统的容错能力。
作为对上述实施例的改进，所述的智能化植物培养系统还包括用于扫描根系的三维扫描仪25，所述三维扫描仪与本地监控模块的控制器连接，所述基质箱为无色透明箱，所述基质箱设置在三维扫描仪上，所述培养基为水溶液。本改进使得通过三维扫描仪对植物根系进行扫描，能直观的了解植物的根系生长情况。
作为对上述实施例的改进，所述本地监控模块包括检测营养液箱内离子浓度的离子传感器26，所述离子传感器与控制器连接。在植物培养过程中，根据植物根、茎、叶的生长情况，可以判断植物所需的各种营养成分是否充足，当发现植物缺少某种元素时，可通过远程控制终端向本地控制模块的控制器发送控制信号，本地控制器再控制对应的营养剂定量泵工作，向营养液中补充该组分营养剂，以更好的满足植物生长。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (4)
1.智能化植物培养系统，其特征在于：包括培养基模块、营养液自动补给模块、营养液自动调配模块、培养基温度调节模块、本地监控模块和远程控制终端；
所述培养基模块包括基质箱和设置在基质箱内的培养基；
所述营养液自动补给模块包括营养液箱、蠕动泵和埋设在培养基模块内的滴灌管，营养液箱和滴灌管连接，且滴灌管卡在蠕动泵上；
所述营养液自动调配模块包括若干个装有不同营养剂的营养剂容器、用于将营养剂泵入营养液箱的若干个营养剂定量泵、水箱和用于将水泵入营养液箱的泵水定量泵；
所述培养基温度调节模块包括循环泵、带电加热器的调温介质容器和埋在基质中的换热管，所述循环泵的进液口通过管道与调温介质容器连接，循环泵的出液口与换热管的进口连接，换热管的出口与调温介质容器；
所述本地监控模块包括控制器和与控制器连接的显示器，本地监控模块还包括与控制器连接的培养基温度传感器、调温介质温度传感器、培养基湿度传感器、营养液箱液位传感器和用于监控植物的摄像头，所述控制器的控制信号输出端分别与蠕动泵、营养剂定量泵、泵水定量泵、循环泵和电加热器的控制信号输入端连接；
所述远程控制终端和本地监控模块的控制器通过无线通信模块连接。
2.根据权利要求1所述的智能化植物培养系统，其特征在于：还包括手动注射器，所述滴灌管上设置有三通开关阀，所述三通开关阀的一个接口与手动注射器连接。
3.根据权利要求1所述的智能化植物培养系统，其特征在于：还包括用于扫描根系的三维扫描仪，所述三维扫描仪与本地监控模块的控制器连接，所述基质箱为无色透明箱，所述基质箱设置在三维扫描仪上，所述培养基为水溶液。
4.根据权利要求3所述的智能化植物培养系统，其特征在于：所述本地监控模块包括检测营养液箱内离子浓度的离子传感器，所述离子传感器与控制器连接。
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