CN114616999A - 一种根据光照度参数调节水肥料供应的种植设备 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于农业技术领域，提供了一种根据光照度参数调节水肥料供应的种植设备，包括具有种植腔的种植架，所述种植腔内沿高度方向等距、均匀、间隔固定有多个隔板，每个所述隔板的上方均设有用于种植植物的种植盘，所述种植腔底部设有用于给所述种植盘内植物供给水肥料的水肥料供应组件，在所述种植架的旁侧设有用于采集所述种植盘内植物的光谱数据并进行处理的光谱采集检测组件。通过光谱采集检测组件采集并检测种植盘内植物的光谱数据，从而通过光谱仪可以分析出得出哪些植物盘或者哪个植物片里哪个区域的植物是例如缺乏营养等特性，便于工作人员控制水肥料供应组件给对应的植物盘供给水肥料。
Description
技术领域
本发明属于农业技术领域，尤其涉及一种根据光照度参数调节水肥料供应的种植设备。
背景技术
国内外研究学者最早研究基于农业光学对作物进行诊断，发现了农作物营养状况与光谱特性关系密切的规律，利用光谱技术所获得的光谱数据能够准确地反应农作物本身的光谱特征以及作物之间的光谱差异，可以更加精准地获取作物的生物化学信息，如作物含水量、叶绿素含量、叶面积指数、植株的氮磷钾含量等，而这些参数和作物的营养状况、产量密切相关。土壤肥水供应的量和浓度都对蔬菜有很大的影响。有人研究了作物对土壤含盐量的光谱响应，研究给土壤灌溉高含盐量水、中度含盐量水和无盐水对土壤、茄子特征和光谱响应的影响。研究结果显示，土壤含盐量对植被指数和含水量具有显著影响。J还有人采用叶绿素荧光光谱来监测番茄苗在锌胁迫下的生理状态。
植物缺乏营养元素不仅会严重影响其生长速度和产量，而且还能引起叶片、叶色、形态、结构以及各种外观不同的缺素症状。植物叶片的光谱特性一方面与叶片厚度、叶片表面特性、水分含量和叶绿素等色素含量等自身特性有关，另一方面也与植物营养元素状况密切相关，在所有营养元素中，氮素对作物生长发育和产量的影响最大，施用量也最大。
在蔬菜穴盘育苗中，养分状况关系到蔬菜秧苗的素质，养分供给的配比或数量不合理，将影响蔬菜秧苗正常生长，蔬菜秧苗外观质量下降，发育不良，导致出圃期后延。由于中国设施园艺面积大，肥料需求量多，有些生产者为了避免养分亏缺，过量施用氮、磷、钾肥，不仅造成肥料的浪费和环境污染，而且也会降低作物品质及产量，同时设施育苗中也经常会出现营养元素供给比例失调现象。
因此，急需一种根据光照度参数调节水肥料供应的种植设备。
发明内容
本发明提供一种根据光照度参数调节水肥料供应的种植设备，旨在解决背景技术中所提及到的问题。
本发明是这样实现的，一种根据光照度参数调节水肥料供应的种植设备，包括具有种植腔的种植架，所述种植腔内沿高度方向等距、均匀、间隔固定有多个隔板，每个所述隔板的上方均设有用于种植植物的种植盘，所述种植腔底部设有用于给所述种植盘内植物供给水肥料的水肥料供应组件，在所述种植架的旁侧设有用于采集所述种植盘内植物的光谱数据并进行处理的光谱采集检测组件，所述水肥料供应组件可根据所述光谱采集检测组件采集并处理后的光谱数据，从而给对应的种植盘供给水肥料。
优选的，所述种植架的侧壁可拆卸连接有安装架，所述光谱采集检测组件包括设置在所述安装架顶部的光源、设置在所述安装架顶部且与所述光源连接的衰减器、可升降地设置在所述安装架内的探头排、设置在所述探头排朝向所述种植盘的一面上的若干探头以及设置在所述安装架顶部的光谱仪，所述光谱仪和所述衰减器均与所述探头连接。
优选的，所述探头排通过升降机构可升降地设置在所述安装架内；所述升降机构包括安装在所述安装架顶部的减速电机、竖向设于所述安装架内的丝杠以及设于所述丝杠上的螺母，所述丝杠顶端与所述减速电机输出轴固定连接，所述丝杠底端与所述安装架底部可转动连接，所述探头排与所述螺母相连接。
优选的，所述探头排通过调节气缸与所述螺母相连接，所述调节气缸的缸体固定在所述螺母外壁上，所述调节气缸的输出轴与所述探头排外壁相固定。
优选的，所述水肥料供应组件包括设置在所述种植腔底部的水箱和肥料箱，所述水箱和肥料箱之间通过三通管相连通，在靠近所述水箱的所述三通管的第一管道上安装有用于控制所述水箱内水流向所述第一管道的速度调节阀以及还安装有单向阀，在靠近所述肥料箱的所述三通管的第二管道上安装有用于控制所述肥料箱内肥料液流向所述第二管道的所述速度调节阀以及还安装有所述单向阀，在所述三通管的第三管道上安装有开关阀，所述三通管的所述第三管道通过连接管连通所述种植架侧壁内的容纳腔，在所述种植架内侧壁上对应每个所述种植盘连通设置有输液管，所述输液管与所述种植盘上的进液螺纹接口相连通。
优选的，所述种植盘具有柔性且通过角度调节机构设于所述隔板的上方，每个所述种植盘的两侧分别对应设有所述角度调节机构，以使得所述角度调节机构可调节所述种植盘相对于水平线转动预设角度。
优选的，所述角度调节机构包括设置在所述种植架内侧壁的阻尼转轴、可转动地套设在所述阻尼转轴上的轴套以及与所述轴套相固定的连接板，所述连接板与所述种植盘端部可拆卸地固定连接；
所述角度调节机构还包括支撑气缸，所述支撑气缸的输出轴铰接在所述种植盘下表面，所述支撑气缸的缸体铰接在所述隔板上表面。
优选的，所述连接板的端部开设有卡槽，所述种植盘的两端分别具有滑块，所述滑块对应滑动卡接于所述卡槽内。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过光谱采集检测组件采集并检测种植盘内植物的光谱数据，从而通过光谱仪可以分析出得出哪些植物盘或者哪个植物片里哪个区域的植物是例如缺乏营养等特性，便于工作人员控制水肥料供应组件给对应的植物盘供给水肥料，或者通过控制支撑气缸来调节植物盘的倾斜角度以使得水肥料可以充分地对该植物盘相应的区域进行灌溉，最终提升该种植设备内植物的种植存活率和质量。
附图说明
图1为本发明的立体结构示意图一；
图2为本发明的立体结构示意图二；
图3为本发明的立体结构示意图三；
图4为本发明的正视图；
图5为图4中A处的局部放大图；
图中：1、种植架；11、种植腔；12、隔板；2、种植盘；21、进液螺纹接口；22、滑块；3、角度调节机构；31、阻尼转轴；32、轴套；33、连接板；34、支撑气缸；4、光谱采集检测组件；41、光源；42、衰减器；43、探头排；44、探头；45、光谱仪；5、安装架；6、升降机构；61、减速电机；62、丝杠；63、螺母；7、调节气缸；8、水肥料供应组件；81、水箱；82、肥料箱；83、三通管；84、速度调节阀；85、单向阀；86、连接管；87、输液管；88、开关阀；
具体实施方式
为了使得本发明的技术方案的目的、技术方案和优点更加清楚，下文中将结合本发明具体实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。附图中相同的附图标记代表相同的部件。需要说明的是，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不必然表示数量限制。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
以下通过描述示例实施例的方式对本发明进行详细描述。
请参阅图1-5，为便于描述，附图仅示出了与本发明实施例相关的结构。
一种根据光照度参数调节水肥料供应的种植设备，包括具有种植腔11的种植架1，种植腔11内沿高度方向等距、均匀、间隔固定有多个隔板12，因此隔板12将种植腔11从上往下依次划分有多个均匀的空腔，种植架1前后表面均由连通种植腔11的开口，每个隔板12的上方均设有用于种植植物的种植盘2，种植腔11底部设有用于给种植盘2内植物供给水肥料的水肥料供应组件8，在种植架1的旁侧设有用于采集种植盘2内植物的光谱数据并进行处理的光谱采集检测组件4，水肥料供应组件8可根据光谱采集检测组件4采集并处理后的光谱数据，从而给对应的种植盘2供给水肥料。
在其中一个可选的实施例中，种植架1的侧壁可拆卸连接有安装架5，安装架5与种植架1呈大致的形状且朝向种植架1的一面具有开口且安装架5为中空结构，光谱采集检测组件4包括设置在安装架5顶部的光源41，光源41可以包括包括型号为HPX-2000的氙灯光源以及光纤。光源41带有稳压电源和散热器件，其波长范围为185～2200nm。设置在安装架5顶部且与光源41连接的衰减器42，衰减器42为光纤衰减器。可升降地设置在安装架5内的探头排43，探头排43的长度与种植盘2的长度是大致相等，设置在探头排43朝向种植盘2的一面上的若干探头44以及设置在安装架5顶部的光谱仪45，光谱仪45和衰减器42均与探头44连接。光谱仪45探测的波长范围为200～1100nm，光谱分辨率为0.14～7.7nm。在使用时，在种植架1上套设黑布或者使得种植架1处于暗箱的环境即可，采集种植盘2中植物的的可见/近红外光谱据。每个样本重复采集3次光谱数据，对采集的光谱数据结果进行光谱预处理，通过平滑等方法去掉背景噪声等干扰信号。数据采集前，预热15min，使光源和光谱仪处于稳定的工作状态。然后采集标准参考白板的光谱信息，切断光路，采集暗环境的光谱信息。
为了使得探头排43上的探头44可以对种植腔11内高度方向上的种植盘2内植物均可以进行光谱数采集，探头排43通过升降机构6可升降地设置在安装架5内；升降机构6包括安装在安装架5顶部的减速电机61、竖向设于安装架5内的丝杠62以及设于丝杠62上的螺母63，丝杠62顶端与减速电机61输出轴固定连接，丝杠62底端与安装架5底部可转动连接，探头排43与螺母63相连接。如此设置，在使用时，对于在不同高度上的种植盘2，通过减速电机61工作驱动丝杠62转动，以将丝杠62的转动转化为螺母63沿丝杠62的轴线做直线运动，以实现探头排43做升降运动从而对准不同高度上的种植盘2。
进一步的，探头排43通过调节气缸7与螺母63相连接，调节气缸7的缸体固定在螺母63外壁上，调节气缸7的输出轴与探头排43外壁相固定。如此设置，通过调节气缸7的输出轴伸缩从而调整探头排43在水平面上的位置，从而使得探头排43可以靠近或远离种植盘2。
请参阅图4和图5，具体的，水肥料供应组件8包括设置在种植腔11底部的水箱81和肥料箱82，水箱81和肥料箱82之间通过三通管83相连通，在靠近水箱81的三通管83的第一管道上安装有用于控制水箱81内水流向第一管道的速度调节阀84以及还安装有单向阀85，在靠近肥料箱82的三通管83的第二管道上安装有用于控制肥料箱82内肥料液流向第二管道的速度调节阀84以及还安装有单向阀85，在三通管83的第三管道上安装有开关阀88，三通管83的第三管道通过连接管86连通种植架1侧壁内的容纳腔，在种植架1内侧壁上对应每个种植盘2连通设置有输液管87，输液管87与种植盘2上的进液螺纹接口21相连通。需要说明的是，在种植架1上设置有用于控制速度调节阀84、单向阀85以及开关阀88的控制器，通过控制器控制速度调节阀84、单向阀85以及开关阀88，以实现水箱81单独对种植盘2内的植物灌溉水或者实现肥料箱82独对种植盘2内的植物灌溉肥料或者水箱81内的水与肥料箱82内肥料混合。
进一步的，种植盘2具有柔性且通过角度调节机构3设于隔板12的上方，每个种植盘2的两侧分别对应设有角度调节机构3，以使得角度调节机构3可调节种植盘2相对于水平线转动预设角度。具有的种植盘2可以轻微弯折，通过角度调节机构3从而调整种植盘2上在水平方向上的角度，以实现水肥料在种植盘2内进行流淌，在对种植盘2内植物均匀灌溉水肥料的同时，又可以使得对种植盘2内植物缺乏水肥料的地方进行充分灌溉。
具体的，角度调节机构3包括设置在种植架1内侧壁的阻尼转轴31、可转动地套设在阻尼转轴31上的轴套32以及与轴套32相固定的连接板33，连接板33与种植盘2端部可拆卸地固定连接。角度调节机构3还包括支撑气缸34，支撑气缸34的输出轴铰接在种植盘2下表面，支撑气缸34的缸体铰接在隔板12上表面。通过转动阻尼转轴31，以转动连接板33的位置从而带动转动种植盘2，支撑气缸34对应随之进行伸缩后进行支撑种植盘2。支撑气缸34的输出轴和缸体均通过现有的销钉或螺丝进行铰接。
此外，连接板33的端部开设有卡槽，种植盘2的两端分别具有滑块22，滑块22对应滑动卡接于卡槽内。滑块22可以卡紧在卡槽内的同时可以滑出卡槽。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种根据光照度参数调节水肥料供应的种植设备，其特征在于，包括具有种植腔(11)的种植架(1)，所述种植腔(11)内沿高度方向等距、均匀、间隔固定有多个隔板(12)，每个所述隔板(12)的上方均设有用于种植植物的种植盘(2)，所述种植腔(11)底部设有用于给所述种植盘(2)内植物供给水肥料的水肥料供应组件(8)，在所述种植架(1)的旁侧设有用于采集所述种植盘(2)内植物的光谱数据并进行处理的光谱采集检测组件(4)，所述水肥料供应组件(8)可根据所述光谱采集检测组件(4)采集并处理后的光谱数据，从而给对应的种植盘(2)供给水肥料。
2.如权利要求1所述的一种根据光照度参数调节水肥料供应的种植设备，其特征在于，所述种植架(1)的侧壁可拆卸连接有安装架(5)，所述光谱采集检测组件(4)包括设置在所述安装架(5)顶部的光源(41)、设置在所述安装架(5)顶部且与所述光源(41)连接的衰减器(42)、可升降地设置在所述安装架(5)内的探头排(43)、设置在所述探头排(43)朝向所述种植盘(2)的一面上的若干探头(44)以及设置在所述安装架(5)顶部的光谱仪(45)，所述光谱仪(45)和所述衰减器(42)均与所述探头(44)连接。
3.如权利要求2所述的一种根据光照度参数调节水肥料供应的种植设备，其特征在于，所述探头排(43)通过升降机构(6)可升降地设置在所述安装架(5)内；所述升降机构(6)包括安装在所述安装架(5)顶部的减速电机(61)、竖向设于所述安装架(5)内的丝杠(62)以及设于所述丝杠(62)上的螺母(63)，所述丝杠(62)顶端与所述减速电机(61)输出轴固定连接，所述丝杠(62)底端与所述安装架(5)底部可转动连接，所述探头排(43)与所述螺母(63)相连接。
4.如权利要求3所述的一种根据光照度参数调节水肥料供应的种植设备，其特征在于，所述探头排(43)通过调节气缸(7)与所述螺母(63)相连接，所述调节气缸(7)的缸体固定在所述螺母(63)外壁上，所述调节气缸(7)的输出轴与所述探头排(43)外壁相固定。
5.如权利要求1所述的一种根据光照度参数调节水肥料供应的种植设备，其特征在于，所述水肥料供应组件(8)包括设置在所述种植腔(11)底部的水箱(81)和肥料箱(82)，所述水箱(81)和肥料箱(82)之间通过三通管(83)相连通，在靠近所述水箱(81)的所述三通管(83)的第一管道上安装有用于控制所述水箱(81)内水流向所述第一管道的速度调节阀(84)以及还安装有单向阀(85)，在靠近所述肥料箱(82)的所述三通管(83)的第二管道上安装有用于控制所述肥料箱(82)内肥料液流向所述第二管道的所述速度调节阀(84)以及还安装有所述单向阀(85)，在所述三通管(83)的第三管道上安装有开关阀(88)，所述三通管(83)的所述第三管道通过连接管(86)连通所述种植架(1)侧壁内的容纳腔，在所述种植架(1)内侧壁上对应每个所述种植盘(2)连通设置有输液管(87)，所述输液管(87)与所述种植盘(2)上的进液螺纹接口(21)相连通。
6.如权利要求1所述的一种根据光照度参数调节水肥料供应的种植设备，其特征在于，所述种植盘(2)具有柔性且通过角度调节机构(3)设于所述隔板(12)的上方，每个所述种植盘(2)的两侧分别对应设有所述角度调节机构(3)，以使得所述角度调节机构(3)可调节所述种植盘(2)相对于水平线转动预设角度。
7.如权利要求6所述的一种根据光照度参数调节水肥料供应的种植设备，其特征在于，所述角度调节机构(3)包括设置在所述种植架(1)内侧壁的阻尼转轴(31)、可转动地套设在所述阻尼转轴(31)上的轴套(32)以及与所述轴套(32)相固定的连接板(33)，所述连接板(33)与所述种植盘(2)端部可拆卸地固定连接；
所述角度调节机构(3)还包括支撑气缸(34)，所述支撑气缸(34)的输出轴铰接在所述种植盘(2)下表面，所述支撑气缸(34)的缸体铰接在所述隔板(12)上表面。
8.如权利要求7所述的一种根据光照度参数调节水肥料供应的种植设备，其特征在于，所述连接板(33)的端部开设有卡槽，所述种植盘(2)的两端分别具有滑块(22)，所述滑块(22)对应滑动卡接于所述卡槽内。
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