CN115226527A - 一种智能化育苗设备及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种智能化育苗设备及其使用方法，包括底座，底座转动连接有升降杆，升降杆连接有驱动装置，升降杆连接有升降套，升降套固定连接有底座上，支撑座上可拆卸的连接有育苗容器，在育苗容器中进行育苗；底座上还连接有水槽，水槽内设置有辅热管，水槽位于育苗容器的底部，水槽用于给育苗容器补充水分和调节环境温湿度；底座上设置有控制装置，控制装置电连接有温湿度传感器、光照传感器、土壤湿度传感器，控制装置根据环境温湿度、光照强度、土壤湿度信息通过调节支撑座来调节育苗容器内的土壤湿度，通过辅热管来调节环境温湿度。从而能在育苗期内，避免幼苗根部烂根和缺水萎蔫，促进幼苗健康生长。

Description

一种智能化育苗设备及其使用方法

技术领域

本发明属于育苗设备技术领域，特别涉及一种智能化育苗设备及其使用方法。

背景技术

随着农业或种植业现代化水平和规模化的逐渐提高，育苗的重要性和广泛性日益凸显，在林业幼苗种植、大棚蔬菜种植、大棚水果种植等多个领域，育苗已经成为整个种植过程中一项很重要的工作，育苗过程培育出的幼苗质量在一定程度上决定了幼苗后期的长势如何、最终成株的大小、果实采收的时间，进而影响到最终的收入。

传统的育苗方式是在大棚里或者其他地方划分一个专门的区域，将种子种植在这个区域，对该区域浇水施肥，进行幼苗的培育，幼苗培育到合适的大小之后，再进行移栽。

这种传统的育苗方式有以下几个缺点：首先，这种育苗方式管理相对粗放，对幼苗生长环境包括土壤温湿度、环境温湿度的控制不够精准，比如，种植户一般都是单纯根据自己的种植经验对是否需要浇水进行判断，有可能会出现浇水不及时导致土壤湿度过低，减缓幼苗生长速度，也有可能出现浇水太多导致土壤湿度过高产生积水，排水不畅引起幼苗烂根。其次，这种育苗方式幼苗都是长在一起的，分离的时候需要人工用铲子等其他工具将幼苗连带根部的土体手动进行分离，分离的速度比较慢，工作效率比较低。再次，这种育苗方式培育的幼苗之间没有隔离设施，幼苗的根系可以任意生长而不受限制，幼苗挨得过近时，幼苗的根系很容易穿插在一起，在分离幼苗进行移栽的时候很容易伤到幼苗的根系，影响幼苗移栽后的长势和成活率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种智能化育苗设备及其使用方法，其可以在幼苗生长过程中，对幼苗的生长环境包括土壤温湿度、环境温湿度进行自动控制，使土壤的温湿度以及环境的温湿度始终处于一个合适的范围，从而使幼苗始终处于最合适的生长环境中，促进幼苗的生长发育；并且，本发明还设置有育苗容器，在育苗容器中进行育苗，一方面对幼苗根部的生长范围做了限制，移栽的时候不会伤到幼苗的根系，另一方面，移栽的时候，不需要人工分离土体，将育苗容器中的幼苗连带土体取出移栽即可，移栽的速度快，工作效率高。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明提出了一种智能化育苗设备，包括底座，所述底座转动连接有若干个升降杆，所述升降杆连接有被动轮，若干个所述被动轮挂设有同步带，所述同步带连接有用于驱动所述同步带转动的驱动装置；所述升降杆螺纹连接有升降套，所述升降套上端固定连接有支撑座，所述支撑座可拆卸的连接有若干个育苗容器，所述育苗容器的底壁和侧壁上开设有通孔；所述底座上还连接有水槽，所述水槽位于所述育苗容器的下方，所述水槽内设置有辅热管。

优选的，初始状态下，所述育苗容器底壁和侧壁上开设有供所述水槽内水体进出的的通孔，所述育苗容器的底部位于所述水槽水面以下3-5cm。

优选的，所述支撑座连接有温湿度传感器，所述支撑座还连接有光照传感器，所述育苗容器内设置有土壤湿度传感器，所述底座上连接有控制装置；所述温湿度传感器、光照传感器、土壤湿度传感器、辅热管、驱动装置均与控制装置电连接。

优选的，所述驱动装置包括步进电机，所述步进电机设置在所述底座上，所述步进电机连接有主动轮，所述同步带挂设在所述主动轮上。

优选的，所述支撑座上还连接有太阳能板，所述底座上设置有蓄电池，所述太阳能板与所述蓄电池电连接。

本发明还提出了一种智能化育苗设备的使用方法，采用上述的一种智能化育苗设备，包括以下步骤：

S1：将本发明设置在坚实平整的地面上，将育苗容器放置在支撑座上固定，将土壤湿度传感器埋设在育苗容器内的土壤中，向水槽内注入清水，水槽内液面的高度高于育苗容器底部3-5cm；

S2：在控制装置内设置相应的土壤湿度控制范围、昼夜环境温度控制范围、环境湿度控制范围、光照强度控制范围；

S3:控制装置控制驱动装置运转，通过升高支撑座使育苗容器与水槽中的水体分离，或者降低支撑座使育苗容器与水槽中的水体接触，实现育苗容器内土壤湿度的调整工作；控制装置控制辅热管开启或关闭，实现环境温湿度和育苗容器内土壤温度的调整工作。

优选的，升高和降低支撑座的方法包括：

升高支撑座：控制装置设定步进电机的转动步数和转动方向并控制步进电机转动，步进电机通过同步带带动被动轮转动，被动轮转动带动升降杆转动，升降杆转动带动升降套上升，从而升高支撑座；

降低支撑座：步进电机带动被动轮朝反方向转动，被动轮带动升降杆转动，升降杆转动带动升降套下降，从而降低支撑。

优选的，白天，当育苗容器内的土壤湿度大于土壤湿度控制范围的上限值时，如果此时育苗容器与水槽内的水体是接触的，支撑座升高带动育苗容器与水槽内的水体分离，当育苗容器内的土壤湿度小于土壤湿度控制范围的下限值时，如果此时育苗容器与水槽内的水体是脱离的，支撑座降低带动育苗容器与水槽内的水体接触；晚上，当育苗容器内的土壤湿度在土壤湿度控制范围之内或者大于土壤湿度控制范围上限值时，如果此时育苗容器与水槽内的水体是接触的，支撑座升高带动育苗容器与水槽内的水体分离。

优选的，当环境温度小于设定的环境温度控制范围下限值时，如果此时辅热管是关闭的，则开启辅热管；当环境温度大于设定的环境温度控制范围上限值时，如果此时辅热管是开启的，则关闭辅热管。

如上所述，本发明的智能化育苗设备及其使用方法，具有以下有益效果：

1、本发明设置有升降杆，升降杆螺纹连接有升降套，升降套连接有支撑座，支撑座上设置有育苗容器，育苗容器下方设置有水槽；升降杆转动带动升降套上升或者下降，进而调整支撑座以及育苗容器的高度，最终使育苗容器与水槽内的水体接触或者脱离，从而可以更好的控制育苗容器内土体的土壤湿度，使幼苗的根系处在一个好的土壤环境中，有助于促进幼苗生长。

2、本发明设置有控制装置，根据幼苗的种类在控制装置中设置对应的土壤湿度控制范围、环境温湿度范围、光照强度控制范围，并且控制装置还电连接有温湿度传感器、光照传感器、土壤湿度传感器，可以实时的采集到当前的环境温湿度、光照强度以及土壤湿度，从而能够对幼苗的生长环境做出准确的判断，控制装置还电连接有驱动升降杆转动的驱动装置和辅热管；当检测到环境温湿度不在设定的控制范围中时，可以及时的控制辅热管开启或者关闭，从而更好的控制环境温湿度，当检测到土壤湿度不在设定的控制范围中时，可以及时的控制驱动装置做出响应，驱动装置带动升降杆转动，最终使育苗容器与水槽内的水体接触或者脱离，从而更好的控制育苗容器内土体的土壤湿度；保证幼苗的生长状态。

3、本发明设置有育苗容器，育苗容器可拆卸的连接在支撑座上，育苗容器的侧壁和底壁都开设有通孔，幼苗单独在育苗容器中进行育苗；一方面，移栽的时候直接将育苗容器的幼苗取出带土移栽，不用人工分割土体，从而能提高移栽的速度，同时，在支撑座的带动下，育苗容器可以与水槽内的水体接触或者分离，当育苗容器与水槽内的水体接触时，育苗容器通过通孔吸收水分，保证土壤湿度，当育苗容器与水槽内的水体脱离时，育苗容器暴露在空气中，在空气切刀的作用下，幼苗的根系不会长出育苗容器，从而使幼苗根部的生长范围受限，移栽时更不易伤到根系，更好的保证成活率。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1显示为本发明的整体示意图(主视图)；

图2显示为本发明的整体示意图(俯视图)；

图3显示为本发明中整体示意图(侧视图)。

附图标记说明:

1底座；2护罩；3被动轮；4升降杆；5升降套；6支撑座；7育苗容器；9温湿度传感器；11光照传感器；12土壤湿度传感器；13太阳能板；14水槽；15同步带；16蓄电池；17主动轮；18步进电机；22辅热管；23提手；24定位凸起；26定位槽；30控制装置。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，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，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

由图1-图3所示，本实施例提出了一种智能化育苗设备，包括底座1，底座1通过轴承转动连接有若干个升降杆4，本实施例中，升降杆4的一端转动连接轴承，轴承设置在底座1上，底座1设置为长方形，升降杆4的数量设置为6个，升降杆4分别设置在底座1的四角和长边的中点。

升降杆4连接有被动轮3，被动轮3用于带动升降杆4转动，被动轮3挂设有同步带15，同步带15连接有驱动装置，驱动装置包括步进电机18，步进电机18设置在底座1上，步进电机18连接有主动轮17，主动轮17通过同步带15与被动轮3连接。

考虑到本发明运转时的安全性，本实施例中，主动轮17、被动轮3以及同步带15设置有护罩2，护罩2也固定在底座1上，护罩2起到保护作用，防止在主动轮17、被动轮3以及同步带15运行过程中划伤到人。

升降杆4螺纹连接有升降套5，升降套5端部固定连接有支撑座6，支撑座6可拆卸的连接有若干个育苗容器7，育苗容器7用于育苗，升降杆4和升降套5用于调整支撑座6和育苗容器7的高度。

在本实施例中，育苗容器7截面为长方形，侧壁和底壁开设有通孔，通孔起到透水和透气的作用，育苗容器7对称的连接有提手23，提手23用于搬运育苗容器7，育苗容器7上还开设有定位槽26，定位槽26起到固定育苗容器7的作用，育苗容器7内部设置有土壤湿度传感器12，土壤湿度传感器12用来检测育苗容器7内部的土壤湿度，本实施例中，考虑到育苗容器7内的土壤湿度相差不大，土壤湿度传感器12设置为1组，即只有一个育苗容器7中设置有土壤湿度传感器12。

支撑座6上还设置有定位凸起24，定位凸起24与定位槽26适配，当育苗容器7放置在支撑座6上时，定位凸起24嵌入到定位槽26中，定位凸起24和定位槽26共同起到固定育苗容器7的作用。

底座1上连接有水槽14，水槽14位于支撑座6的下方，水槽14内设置有辅热管22，水槽14内注有清水，水槽14一方面用来给育苗容器7补充水分，另一方面通过辅热管22加热水体，可以增加环境中的空气温度和湿度。

初始状态下，在支撑座6的作用下，育苗容器7与水槽14内的水体接触，育苗容器7的底部位于水槽14水面以下3-5cm，这个高度既可以保证育苗容器7内土壤的水分充足，又可以形成空气切刀，保证幼苗的根部限制在育苗容器7内部，不会长出育苗容器7。

升降杆4和升降套5之间的螺纹是均匀的，升降套5的高度和升降杆4转动的圈数对应，最终可以转化成步进电机18对应转动的步数，依次通过控制步进电机18转动的方向以及转动的步数就可以精确控制升降套5上升或下降的高度。

步进电机18转动带动主动轮17转动，在同步带15的作用下，主动轮17带动被动轮3转动，被动轮3带动升降杆4转动，在螺纹的作用下，升降杆4带动升降套5上升或下降，最终带动支撑座6和育苗容器7上升或下降，当支撑座6和育苗容器7上升时，育苗容器7底部与水槽14内的水体脱离，育苗容器7内部土壤中的水分从育苗容器7上开设的通孔中沥出，育苗容器7内部土壤湿度降低；当支撑座6和育苗容器7下降时，育苗容器7底部与水槽14内的水体接触，水槽14内的水通过育苗容器7上开设的通孔进入到土壤中，育苗容器7内部土壤湿度升高，从而实现调整土壤湿度的工作。

支撑座6的侧壁上固定连接有温湿度传感器9和光照传感器11，本实施例中，温湿度传感器9为DHT11温湿度传感器，光照传感器11为HA2003光照传感器，分别用于采集环境中的温湿度信息以及光照强度信息。

支撑座6的侧壁还通过辅助支架连接有太阳能板13，本实施例中，辅助支架角度可调，使太阳能板13始终处在最有利于接受太阳光照射的角度位置。

底座1上还固定连接有控制装置30，本实施例中，控制装置30为以单片机为核心的控制电路板，电路板上集成有时间采集芯片DS1302，用以实时取得当前的时间。温湿度传感器9、光照传感器11、土壤湿度传感器12、辅热管22、步进电机18分别与控制装置30电连接。

控制装置30通过温湿度传感器9、光照传感器11、土壤湿度传感器12采集环境空气温湿度、环境光照强度、育苗容器7内的土壤湿度，考虑到环境温湿度、光照强度以及土壤湿度不会发生突变，本实施例中，本发明设置间隔半小时采集一次环境温湿度、光照强度以及土壤湿度，控制装置30对采集的信息进行处理之后，通过辅热管22完成水体的加热工作，通过步进电机18完成育苗容器7高度的调整工作。

当育苗容器7内的土体需要补充水分时，控制装置30驱动步进电机18转动，步进电机18转动带动升降杆4转动，在螺纹的作用下，升降杆4带动升降套5下降，进而带动支撑座6和育苗容器7下降，最终使育苗容器7底部与水槽14内的水体接触，此时，水槽14内的水分通过育苗容器7上的通孔进入育苗容器7，从而实现向育苗容器7内的土体补充水分的工作。

当育苗容器7内土壤的水分过高，需要沥水的时候，控制装置30驱动步进电机18朝反方向转动，步进电机18带动升降杆4转动，升降杆4带动升降套5上升，进而带动支撑座6和育苗容器7上升，最终使育苗容器7底部与水槽14内的水体脱离，然后在重力的作用下，育苗容器7内土体中的水分被沥出，从而实现降低育苗容器7内土壤湿度的工作。

底座1上还固定连接有蓄电池16，蓄电池16分别与辅热管22、步进电机18、控制装置30、太阳能板13电连接；太阳能板13分别与辅热管22、步进电机18、蓄电池16电连接。蓄电池16和太阳能板13用于给本发明供电，太阳能板13产生的多余的电能储存到蓄电池16中。

辅热管22与太阳能板13和蓄电池16的电路上连接有独立的控制开关，步进电机18与太阳能板13和蓄电池16的电路上连接有独立的控制开关，控制开关的断开和闭合受到控制装置30的控制，在本实施例中，控制开关为电磁继电器。

当实际的光照强度超过了设定的光照强度控制范围上限值，蓄电池16与辅热管22和步进电机18之间的控制开关断开，太阳能板13与辅热管22和步进电机18之间的控制开关闭合，此时由太阳能板13给辅热管22和步进电机18供电，多余的电量存入蓄电池16。

当实际的光照强度在设定的光照强度控制范围之内，控制开关状态不变，不改变原有的供电关系。

当光照强度小于光照强度控制范围下限值，在控制装置30的控制作用下，蓄电池16与辅热管22和步进电机18之间的控制开关闭合，太阳能板13与辅热管22和步进电机18之间的控制开关断开，此时由蓄电池16给辅热管22和步进电机18供电。通过这种切换方式，一方面可以利用太阳能供电，降低了本发明的能耗；另一方面，也可以避免蓄电池16长期处于放电状态，有助于延长蓄电池16的使用寿命。

本发明还提出了一种智能化育苗设备及其使用方法，采用本实施例所述的一种智能化育苗设备，包括以下步骤：

S1：将本发明设置在坚实平整的地面上，将育苗容器7放置在支撑座6上固定，将土壤湿度传感器12埋设在育苗容器7内的土壤中，向水槽14内注入清水，水槽14内液面的高度高于育苗容器7底部3-5cm；

S2：在控制装置30内设置相应的土壤湿度控制范围、昼夜环境温度控制范围、环境湿度控制范围、光照强度控制范围；

S3:控制装置30控制驱动装置运转，通过升高支撑座6使育苗容器7与水槽14中的水体分离，或者降低支撑座6使育苗容器7与水槽14中的水体接触，实现育苗容器7内土壤湿度的调整工作；控制装置30控制辅热管22开启或关闭，实现环境温湿度和育苗容器7内土壤温度的调整工作。

另外，升高和降低支撑座6的方法包括：

升高支撑座6：控制装置30设定步进电机18的转动步数和转动方向并控制步进电机18转动，步进电机18通过同步带15带动被动轮3转动，被动轮3转动带动升降杆4转动，升降杆4转动带动升降套5上升，从而升高支撑座6；

降低支撑座6：步进电机18带动被动轮3朝反方向转动，被动轮3带动升降杆4转动，升降杆4转动带动升降套5下降，从而降低支撑座6。

在白天，当育苗容器7内的土壤湿度大于土壤湿度控制范围的上限值时，如果此时育苗容器7与水槽14内的水体是接触的，支撑座6升高带动育苗容器7与水槽14内的水体分离，当育苗容器7内的土壤湿度小于土壤湿度控制范围的下限值时，如果此时育苗容器7与水槽14内的水体是脱离的，支撑座6降低带动育苗容器7与水槽14内的水体接触；在晚上，当育苗容器7内的土壤湿度在土壤湿度控制范围之内或者大于土壤湿度控制范围上限值时，如果此时育苗容器7与水槽14内的水体是接触的，支撑座6升高带动育苗容器7与水槽14内的水体分离。

当环境温度小于设定的环境温度控制范围下限值时，如果此时辅热管22是关闭的，则开启辅热管22；当环境温度大于设定的环境温度控制范围上限值时，如果此时辅热管22是开启的，则关闭辅热管22。

控制装置30根据当前时刻判断是白天还是晚上；本实施例中，通过DS1302可以取得当前的日期以及时刻，根据日期中的月份数据来确定相应的白天时段、晚上时段，如果日期中的月份数据是五月份到十月份，相应的白天时长长，白天时段为7:00-19:00，晚上时段为19:00到次日7点；如果日期中的月份数据是十一月份到次年的四月份，相应的白天时长短，白天时段设定为8：00-17:00，晚上时段为17:00-次日8:00；将当前时刻与白天时段和晚上时段进行比较，判断出当前时刻是白天时段还是晚上时段。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种智能化育苗设备，包括底座(1)，其特征在于，所述底座(1)转动连接有若干个升降杆(4)，所述升降杆(4)连接有被动轮(3)，若干个所述被动轮(3)挂设有同步带(15)，所述同步带(15)连接有用于驱动所述同步带(15)转动的驱动装置；所述升降杆(4)螺纹连接有升降套(5)，所述升降套(5)上端固定连接有支撑座(6)，所述支撑座(6)可拆卸的连接有若干个育苗容器(7)，所述育苗容器(7)的底壁和侧壁上开设有通孔；所述底座(1)上还连接有水槽(14)，所述水槽(14)位于所述育苗容器(7)的下方，所述水槽(14)内设置有辅热管(22)。

2.根据权利要求1所述的智能化育苗设备，其特征在于，初始状态下，所述育苗容器(7)底壁和侧壁上开设有供所述水槽(14)内水体进出的的通孔，所述育苗容器(7)的底部位于所述水槽(14)水面以下3-5cm。

3.根据权利要求1所述的智能化育苗设备，其特征在于，所述支撑座(6)连接有温湿度传感器(9)，所述支撑座(6)还连接有光照传感器(11)，所述育苗容器(7)内设置有土壤湿度传感器(12)，所述底座(1)上连接有控制装置(30)；所述温湿度传感器(9)、光照传感器(11)、土壤湿度传感器(12)、辅热管(22)、驱动装置均与控制装置(30)电连接。

4.根据权利要求3所述的智能化育苗设备，其特征在于，所述驱动装置包括步进电机(18)，所述步进电机(18)设置在所述底座(1)上，所述步进电机(18)连接有主动轮(17)，所述同步带(15)挂设在所述主动轮(17)上。

5.根据权利要求1所述的智能化育苗设备，其特征在于，所述支撑座(6)上还连接有太阳能板(13)，所述底座(1)上设置有蓄电池(16)，所述太阳能板(13)与所述蓄电池(16)电连接。

6.一种智能化育苗设备的使用方法，其特征在于，采用权利要求3-5任一项所述的一种智能化育苗设备，包括以下步骤：

S1：将本发明设置在坚实平整的地面上，将育苗容器(7)放置在支撑座(6)上固定，将土壤湿度传感器(12)埋设在育苗容器(7)内的土壤中，向水槽(14)内注入清水，水槽(14)内液面的高度高于育苗容器(7)底部3-5cm；

S2：在控制装置(30)内设置相应的土壤湿度控制范围、昼夜环境温度控制范围、环境湿度控制范围、光照强度控制范围；

S3:控制装置(30)控制驱动装置运转，通过升高支撑座(6)使育苗容器(7)与水槽(14)中的水体分离，或者降低支撑座(6)使育苗容器(7)与水槽(14)中的水体接触，实现育苗容器(7)内土壤湿度的调整工作；控制装置(30)控制辅热管(22)开启或关闭，实现环境温湿度和育苗容器(7)内土壤温度的调整工作。

7.根据权利要求6所述的一种智能化育苗设备的使用方法，其特征在于，升高和降低支撑座(6)的方法包括：

升高支撑座(6)：控制装置(30)设定步进电机(18)的转动步数和转动方向并控制步进电机(18)转动，步进电机(18)通过同步带(15)带动被动轮(3)转动，被动轮(3)转动带动升降杆(4)转动，升降杆(4)转动带动升降套(5)上升，从而升高支撑座(6)；

降低支撑座(6)：步进电机(18)带动被动轮(3)朝反方向转动，被动轮(3)带动升降杆(4)转动，升降杆(4)转动带动升降套(5)下降，从而降低支撑座(6)。

8.根据权利要求7所述的一种智能化育苗设备的使用方法，其特征在于，白天，当育苗容器(7)内的土壤湿度大于土壤湿度控制范围的上限值时，如果此时育苗容器(7)与水槽(14)内的水体是接触的，支撑座(6)升高带动育苗容器(7)与水槽(14)内的水体分离，当育苗容器(7)内的土壤湿度小于土壤湿度控制范围的下限值时，如果此时育苗容器(7)与水槽(14)内的水体是脱离的，支撑座(6)降低带动育苗容器(7)与水槽(14)内的水体接触；晚上，当育苗容器(7)内的土壤湿度在土壤湿度控制范围之内或者大于土壤湿度控制范围上限值时，如果此时育苗容器(7)与水槽(14)内的水体是接触的，支撑座(6)升高带动育苗容器(7)与水槽(14)内的水体分离。

9.根据权利要求6所述的一种智能化育苗设备的使用方法，其特征在于，当环境温度小于设定的环境温度控制范围下限值时，如果此时辅热管(22)是关闭的，则开启辅热管(22)；当环境温度大于设定的环境温度控制范围上限值时，如果此时辅热管(22)是开启的，则关闭辅热管(22)。

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