CN114631477A - 一种智能水培种植系统 - Google Patents

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范永申
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马春芽
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Abstract

本发明公开了一种智能水培种植系统，包括种植管和总液箱，所述总液箱中设置有第一营养液储液瓶、第二营养液储液瓶和水泵，所述总液箱上设置有控制单元，所述第一营养液储液瓶的出液口上和所述第二营养液储液瓶的出液口上分别设置有电动阀门，所述水泵将所述总液箱中的营养液泵送至所述种植管中，且所述种植管中的营养液能够回流至所述总液箱中；所述种植管上设置有多个用于放置植物的种植孔，所述总液箱内设置有EC传感器，所述水泵、所述EC传感器和两个所述电动阀门分别与所述控制单元信号连接。本发明的智能水培种植系统提高了水培系统的自动化水平，降低了使用水培系统的人力成本。

Description

一种智能水培种植系统
技术领域
本发明涉及农业种植技术领域，特别是涉及一种智能水培种植系统。
背景技术
水培是一种新型的植物无土栽培方式，又名营养液培，其核心是将植物的根系直接浸润于营养液中，这种营养液能替代土壤，向植物提供水分、养分、氧气等生长因子，使植物能够正常生长。
现有的水培系统往往通过人工添加营养液来进行植物的培植，费时、费力。
发明内容
本发明的目的是提供一种智能水培种植系统，以解决上述现有技术存在的问题，提高水培系统的自动化水平，以降低使用水培系统的人力成本。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供了一种智能水培种植系统，包括种植管和总液箱，所述总液箱中设置有第一营养液储液瓶、第二营养液储液瓶和水泵，所述总液箱上设置有控制单元，所述第一营养液储液瓶的出液口上和所述第二营养液储液瓶的出液口上分别设置有电动阀门，所述水泵将所述总液箱中的营养液泵送至所述种植管中，且所述种植管中的营养液能够回流至所述总液箱中；所述种植管上设置有多个用于放置植物的种植孔，所述总液箱内设置有EC传感器，所述水泵、所述EC传感器和两个所述电动阀门分别与所述控制单元信号连接。
优选的，还包括栽培架，所述种植管为多个，多个所述种植管分为多层且每层至少两个布置在所述栽培架上，多个所述种植管依次连通，位于首端的所述种植管的首端通过进水管与所述水泵的出水口连通，位于末端的所述种植管的末端通过回水管与所述总液箱的回水口连通，且位于首端的所述种植管设置在多层所述种植管的顶层，位于末端的所述种植管设置在多层所述种植管的底层。
优选的，所述总液箱中还设置有过滤箱，所述回水口与所述过滤箱的顶部相通，所述过滤箱的底板为孔板，所述过滤箱的底板的上方设置有活性炭过滤层，所述活性炭过滤层的上方设置有过滤网。
优选的，每层所述种植管中有一个所述种植管中设置有与所述控制单元信号连接的营养元素传感器，所述营养元素传感器用于测定所述营养液中氮、磷、钾三元素的含量。
优选的，所述总液箱中还设置有加氧泵、电加热管、pH传感器、氢氧化钠储液瓶和硫酸储液瓶，所述氢氧化钠储液瓶的出液口和所述硫酸储液瓶的出液口上分别设置有与所述控制单元电连接的电动阀门，所述加氧泵、所述电加热管和所述pH传感器分别与所述控制单元电连接。
优选的，所述控制单元还信号连接有显示屏幕，所述总液箱、所述显示屏幕和所述栽培架分别设置在移动小车上，所述移动小车上还设置有太阳能发电板、温度传感器、光照传感器和若干个与所述控制单元信号连接的控制按钮，所述太阳能发电板与电源电连接，每个所述种植孔的正上方均设置有多光谱相机和补光灯，所述温度传感器、所述光照传感器、所述多光谱相机和所述补光灯分别与所述控制单元信号连接。
优选的，所述种植孔上插设有种植杯，所述种植孔中的植物设置在所述种植杯内，所述种植杯上设置有密封环，所述密封环的外径大于所述种植孔的直径，且所述密封环的外边缘与所述种植孔的边缘搭接。
优选的，还包括通风系统，所述通风系统包括空气加热器和风机，所述空气加热器的出风口与所述风机的进气口连通，所述风机的出风口上设置有通风管，所述通风管连接有多个子通风管，所述子通风管与所述种植杯一一对应，所述密封环上设置有通风口，所述子通风管远离所述通风管的一端穿过对应的所述种植杯上的通风口，且所述子通风管远离所述通风管的一端朝向所述植物的根部。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明的智能水培种植系统提高了水培系统的自动化水平，降低了使用水培系统的人力成本。本发明的智能水培种植系统通过配套智能化的系统，能够根据EC传感器的反馈数值自动补充第一营养液或第二营养液，根据pH传感器的反馈数值自动调节营养液的ph值，自动进行营养液的循环；此外，还能够根据环境温度和光照情况自动对植物进行通热水、热风和补光，改善植物生长环境，促进植物生长；通过多光谱相机能够监测反馈植物的生长状况；营养元素传感器能够检测出营养液中的氮、磷、钾三元素的含量，并在显示屏幕上显示，方便操作人员直观了解营养液的情况；通过过滤箱能够自动过滤回流的营养液；通过种植杯上的密封环减少了营养液中水分的蒸发，通过种植杯增强了植物根系的固定，二次过滤减少系统运行成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。
图1为本发明智能水培种植系统的结构示意图一；
图2为本发明智能水培种植系统的结构示意图二；
图3为本发明智能水培种植系统中总液箱的结构示意图；
图4为本发明智能水培种植系统的部分结构示意图；
其中：100、智能水培种植系统；1、移动小车；2、总液箱；3、种植管；4、栽培架；5、控制单元；6、太阳能发电板；7、显示屏幕；8、控制按钮；9、温度传感器；10、光照传感器；11、种植孔；12、第一营养液储液瓶；13、第二营养液储液瓶；14、氢氧化钠储液瓶；15、硫酸储液瓶；16、水泵；17、加氧泵；18、EC传感器；19、pH传感器；20、驱动电机；21、搅拌叶片；22、过滤箱；23、过滤网；24、活性炭过滤层；25、底板；26、种植杯；27、子通风管；28、营养元素传感器；29、纱网；30、支撑圈；31、密封环；32、多光谱相机；33、补光灯；34、电加热管。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出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。
本发明的目的是提供一种智能水培种植系统，以解决上述现有技术存在的问题，提高水培系统的自动化水平，以降低使用水培系统的人力成本。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1至图4所示：本实施例提供了一种智能水培种植系统100，包括种植管3、总液箱2、栽培架4和移动小车1，种植管3为多个，多个种植管3分为多层且每层至少两个布置在栽培架4上，多个种植管3依次连通，营养液能够依次流过各个种植管3；位于首端的种植管3的首端通过进水管与水泵16的出水口连通，位于末端的种植管3的末端通过回水管与总液箱2的回水口连通，且位于首端的种植管3设置在多层种植管3的顶层，位于末端的种植管3设置在多层种植管3的底层。
总液箱2中设置有第一营养液储液瓶12、第二营养液储液瓶13和水泵16，总液箱2上设置有控制单元5，第一营养液储液瓶12的出液口上和第二营养液储液瓶13的出液口上分别设置有电动阀门，水泵16将总液箱2中的营养液泵送至种植管3中，且种植管3中的营养液能够回流至总液箱2中；种植管3上设置有多个用于放置植物的种植孔11，总液箱2内设置有EC传感器，水泵16、EC传感器和两个电动阀门分别与控制单元5信号连接。本实施例中的控制单元5采用微电脑，控制单元5能够根据EC传感器18的反馈数值判断是否应该补充营养液以及应该补充第一营养液还是第二营养液，并通过打开对应的电动阀门自动补充第一营养液或第二营养液，电动阀门采用防水电动阀门。
总液箱2中还设置有过滤箱22，回水口与过滤箱22的顶部相通，过滤箱22的底板25为孔板，过滤箱22的底板25的上方设置有活性炭过滤层24，活性炭过滤层24的上方设置有过滤网23。种植管3中的营养液回流至过滤箱22中，先经过过滤网23的过滤，在经过活性炭过滤层24的过滤，最后经孔板回流至过滤箱22中。
每层种植管3中有一个种植管3中设置有与控制单元5信号连接的营养元素传感器28，营养元素传感器28用于测定营养液中氮、磷、钾三元素的含量。
总液箱2中还设置有加氧泵17、电搅拌器、电加热管34、pH传感器、氢氧化钠储液瓶14和硫酸储液瓶15，氢氧化钠储液瓶14的出液口和硫酸储液瓶15的出液口上分别设置有与控制单元5电连接的电动阀门，电搅拌器包括驱动电机20，驱动电机20的输出轴上固设有搅拌叶片21，加氧泵17、驱动电机20、电加热管34和pH传感器分别与控制单元5电连接。加氧泵17优先采用微纳米气泡机。控制单元5根据pH传感器19的反馈数值判断是否应该调节ph值以及应该补充氢氧化钠还是硫酸，并通过打开对应的电动阀门自动补充氢氧化钠或硫酸，以实现自动调节营养液的ph值。
控制单元5还信号连接有显示屏幕7，总液箱2、显示屏幕7和栽培架4分别设置在移动小车1上，移动小车1上还设置有太阳能发电板6、温度传感器9、光照传感器10和若干个与控制单元5信号连接的控制按钮8，太阳能发电板6与电源电连接，每个种植孔11的正上方均设置有多光谱相机32和补光灯33，温度传感器9、光照传感器10、多光谱相机32和补光灯33分别与控制单元5信号连接。当环境光照较差时，控制单元5能够打开补光灯33，以对植物进行补光；通过多光谱相机32能够监测反馈植物的生长态势。
种植孔11上插设有种植杯26，种植孔11中的植物设置在种植杯26内，种植杯26上设置有密封环31，密封环31的外径大于种植孔11的直径，且密封环31的外边缘与种植孔11的边缘搭接。通过种植杯26上的密封环31减少了营养液中水分的蒸发，通过种植杯26增强了植物根系的固定。需要说明的是，在种植管3中对应每个种植孔11均设置有两个纱网29进行过滤，种植网位于对应的两个纱网29之间，每个纱网29均通过支撑圈30与种植管3的内壁固连；通过两个纱网29进行二次过滤减少了营养液中的杂质含量，从而降低了系统运行成本。
本实施例的智能水培种植系统100还包括通风系统，通风系统包括空气加热器和风机，空气加热器的出风口与风机的进气口连通，风机的出风口上设置有通风管，通风管连接有多个子通风管27，子通风管27与种植杯26一一对应，密封环31上设置有通风口，子通风管27远离通风管的一端穿过对应的种植杯26上的通风口，且子通风管27远离通风管的一端朝向植物的根部。当环境温度较低时，控制单元5会打开电加热器、空气加热器和风机，加热营养液，并对植物的根部吹热风，以对植物进行双重加热，以保证植物正常生长对环境温度的需求。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种智能水培种植系统，其特征在于：包括种植管和总液箱，所述总液箱中设置有第一营养液储液瓶、第二营养液储液瓶和水泵，所述总液箱上设置有控制单元，所述第一营养液储液瓶的出液口上和所述第二营养液储液瓶的出液口上分别设置有电动阀门，所述水泵将所述总液箱中的营养液泵送至所述种植管中，且所述种植管中的营养液能够回流至所述总液箱中；所述种植管上设置有多个用于放置植物的种植孔，所述总液箱内设置有EC传感器，所述水泵、所述EC传感器和两个所述电动阀门分别与所述控制单元信号连接。
2.根据权利要求1所述的智能水培种植系统，其特征在于：还包括栽培架，所述种植管为多个，多个所述种植管分为多层且每层至少两个布置在所述栽培架上，多个所述种植管依次连通，位于首端的所述种植管的首端通过进水管与所述水泵的出水口连通，位于末端的所述种植管的末端通过回水管与所述总液箱的回水口连通，且位于首端的所述种植管设置在多层所述种植管的顶层，位于末端的所述种植管设置在多层所述种植管的底层。
3.根据权利要求2所述的智能水培种植系统，其特征在于：所述总液箱中还设置有过滤箱，所述回水口与所述过滤箱的顶部相通，所述过滤箱的底板为孔板，所述过滤箱的底板的上方设置有活性炭过滤层，所述活性炭过滤层的上方设置有过滤网。
4.根据权利要求2所述的智能水培种植系统，其特征在于：每层所述种植管中有一个所述种植管中设置有与所述控制单元信号连接的营养元素传感器，所述营养元素传感器用于测定所述营养液中氮、磷、钾三元素的含量。
5.根据权利要求4所述的智能水培种植系统，其特征在于：所述总液箱中还设置有加氧泵、电加热管、pH传感器、氢氧化钠储液瓶和硫酸储液瓶，所述氢氧化钠储液瓶的出液口和所述硫酸储液瓶的出液口上分别设置有与所述控制单元电连接的电动阀门，所述加氧泵、所述电加热管和所述pH传感器分别与所述控制单元电连接。
6.根据权利要求5所述的智能水培种植系统，其特征在于：所述控制单元还信号连接有显示屏幕，所述总液箱、所述显示屏幕和所述栽培架分别设置在移动小车上，所述移动小车上还设置有太阳能发电板、温度传感器、光照传感器和若干个与所述控制单元信号连接的控制按钮，所述太阳能发电板与电源电连接，每个所述种植孔的正上方均设置有多光谱相机和补光灯，所述温度传感器、所述光照传感器、所述多光谱相机和所述补光灯分别与所述控制单元信号连接。
7.根据权利要求1所述的智能水培种植系统，其特征在于：所述种植孔上插设有种植杯，所述种植孔中的植物设置在所述种植杯内，所述种植杯上设置有密封环，所述密封环的外径大于所述种植孔的直径，且所述密封环的外边缘与所述种植孔的边缘搭接。
8.根据权利要求7所述的智能水培种植系统，其特征在于：还包括通风系统，所述通风系统包括空气加热器和风机，所述空气加热器的出风口与所述风机的进气口连通，所述风机的出风口上设置有通风管，所述通风管连接有多个子通风管，所述子通风管与所述种植杯一一对应，所述密封环上设置有通风口，所述子通风管远离所述通风管的一端穿过对应的所述种植杯上的通风口，且所述子通风管远离所述通风管的一端朝向所述植物的根部。
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