CN115349440A - 一种光伏驱动的智能化植物种植销售系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于无土栽培技术领域，涉及一种光伏驱动的智能化植物种植销售系统包括植物智能化种植模块和自助收获与售卖模块；所述植物智能化种植模块包括集装箱，多个多层培养架，与培养架通过进水管相连的营养液进入模块，与培养架通过回水管相连的营养液回收模块；自助收获与售卖模块包括安装于培养架每层的吸盘爪、运送小车和售卖货柜组成，吸盘爪通过吸盘吸起培养盘盖，放置于运送小车上，运送小车穿梭于培养架之间的通道空间内，将植株运至售卖货柜。该系统包括植物智能化种植模块和自助收获与售卖模块，在种植、收货售卖形成一条龙的智能化工作，让生产者更从容地应对生产需求采用自主收获与售卖功能，实现了自主收获和销售同步的便利功能。

Description

一种光伏驱动的智能化植物种植销售系统
技术领域
本发明涉及一种光伏驱动的智能化植物种植销售系统。属于无土栽培技术领域。
背景技术
无土栽培技术，以无农药、无菌、高产为特点，受到广泛关注，但传统的无土栽培设备难以做到合理利用太阳能、环境监测控制、电气控制和手动控制切换、充分和适度的光照以及自助收获和售卖功能，因而降低了生产效率。
发明内容
本发明提出一种光伏驱动的智能化植物种植销售系统，包括植物智能化种植模块和自助收获与售卖模块，在种植、收获售卖形成一条龙的智能化工作，让生产者更从容地应对生产需求采用自主收获与售卖功能，实现了自主收获和销售同步的便利功能，具有培养架、进出水管路实现手动和电气自动控制、太阳能面板、补光灯实现增加植株受光照时间、便于集中管理的培养集装箱、配备环境监测控制模块，使植物种植和销售更加智能化、科学化，具有良好的应用前景。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种光伏驱动的智能化植物种植销售系统，包括植物智能化种植模块和自助收获与售卖模块；
所述植物智能化种植模块包括集装箱，安装在所述集装箱内的多个多层培养架，与所述培养架通过进水管相连的营养液进入模块，与所述培养架通过回水管相连的营养液回收模块；
所述培养架有多层培养层，所述培养层由底部挡板、培养盘和盘盖组成，为了便于生产制作、运输、装配，每一层培养层的培养盘拆分做成两个等大的培养盘，通过两个培养盘底部的回水孔相串接，再一同接入此培养架的总回水管，在第二手动阀或第二电磁阀关闭的工况下，进水管向此培养层中的某一培养盘中灌入营养液时，会在重力的作用下，液位达到相同的高度。所述盘盖上开设有多个用于放置培养篮的圆孔，所述培养层底部有回水管，侧面有溢流口；上下层所述培养层通过溢流孔和安装在所述溢流口上的溢流管相连，培养层被牢牢放置于培养架中，集中、有序地放置于培养集装箱中；所述培养架包括型材立柱，每个培养架有五层培养层，培养架框架采用30*30*1的铝制型材方管，培养层的培养盘和盘盖均采用食品接触级的304不锈钢制作，进出水水管选用耐腐蚀、无毒的PE四分管。
所述自助收获与售卖模块包括安装于培养架每层的吸盘爪、运送小车和售卖货柜组成，吸盘爪通过吸盘吸起培养盘盖，放置于运送小车上，运送小车穿梭于培养架之间的通道空间内，将植株运至售卖货柜。
所述植物智能化种植模块包括还包括补光灯，所述补光灯安装在上层培养层底部挡板上。
所述植物智能化种植模块包括还包括环境监测控制模块，所述环境监测控制模块由光电液位传感器、模拟量环境光线传感器、固态继电器和温湿度传感器组成，所述光电液位传感器固定于每个培养架的最底一层培养盘的溢流口处，所述模拟量环境光传感器、二氧化碳传感器和温湿度传感器固定于集装箱内部上平面，监测植物所在的环境光照强度、二氧化碳浓度与温湿度。
所述进水管道从培养架底部逐一向上，每层培养层均由总进水管分路配有分路进水管，且分路进水管在进入每一层培养层之前均安装有第一手动阀，回水管引出培养盘后均安装有第二手动阀，用以人工换水和电气自动化换水的转换。
所述培养盘的底部的出水孔通过管道串接，再一同汇入回水管，所有出水口统一流向废水过滤循环箱，溢流口打在培养盘侧面以适应培养植株的浸泡高度，溢流口自最高层逐层导向下一层，从下一层的溢流口，将培养液导向培养盘内，最底下一层培养盘的溢流口同一高度处固定光电液位传感器，液位达到此光电液位传感器时，即向环境监测控制系统传达此培养架的培养液注入完成。
所述培养集装箱顶面放置太阳能面板，其余面均采用透明或半透明材质，所述培养架的四根立柱均装有便于移动的轮子。所述培养集装箱除接触地面的底面、放置太阳能面板的顶部以及侧门外，其余面均采用透明或半透明材质，便于利用太阳光促进植物生长，节约电能，太阳能面板可按照程序在有日光照射的情况下自动调节角度，以获得最大的能量收集效率。
所述补光灯的火线截断后火线两头之间接入固态继电器的输出端，再与零线和地线接入电源，固态继电器的输入端接入拟量环境光传感器，模拟量环境光传感器再接入环境监测控制模块的STM32单片机进行AD转换，通过PWM原理调节固态继电器的输出端通断占空比实现补光灯的亮度调节。
所述环境监测控制模块统一部署于同一个防水箱内，环境监测控制模块由PLC、STM32单片机、电磁继电器、固态继电器构成作为控制系统，其中PLC获取光电液位传感器等开关量信号进行输出控制，STM32单片机获取模拟量环境光传感器、温湿度传感器模拟量信号，并输出控制。
集装箱出口处装有斜坡，便于运送小车的进出。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明本光伏驱动的智能化植物种植销售系统，每个培养架均安装有轮子，可自由移动，并可根据需求进行数量增减；管路连接方式使得上水与回水可以切换电气控制与手动控制模式；补光灯统一由环境监测控制模块控制，实现根据外界光照条件来调节补光灯的亮度；集装箱可实现集中统一的封闭管理，并实现通过空调调节温度，通过管道调节二氧化碳浓度的功能；环境监测控制模块可以集中统一监测植株生长环境的温、湿度，光照强度、二氧化碳浓度，给植物创造更好的生长环境，利于提高产量；太阳能电源模块能够获取太阳能并转换为可储存的电能，进行控制、驱动以及补光灯照明，达到节约电网能源的效果；自主收获与售卖模块使得人员能够通过控制箱来获取一定数量的植株，通过培养架上的吸盘爪将整盘植株抓取并放到运送小车上，再由小车运至自助售卖货柜进行装柜，并在货柜上方的显示屏上显示植株的数量及位置。
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，下面将对实施例或现有技术描述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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种光伏驱动的智能化植物种植销售系统的整体结构示意图；
图2为本发明一种光伏驱动的智能化植物种植销售系统的单独一个培养架的结构示意图；
图3为本发明一种光伏驱动的智能化植物种植销售系统的培养盘、盘盖和进水管的位置关系图；
图4为本发明一种光伏驱动的智能化植物种植销售系统的货柜示意图；
图5为本发明一种光伏驱动的智能化植物种植销售系统的集装箱的外设部署图。
图中：1-营养液池；2-进水水泵；3-第一水管分流转接头；4-第一电磁阀；5-培养架；6-集装箱；7-滤网；8-第二电磁阀；9-第二水管分流转接头；10-过滤池；11-控制箱；12-太阳能面板；13-吸盘爪；131-吸盘；14-运送小车；141-小车挡板；142-运送小车面板；143-升降机构；144-小车车轮；15-货柜；151-货柜仓；152-显示屏；50-培养架轮子；51-进水管；52-第一手动阀；53-培养盘；531-溢流孔；54-盘盖；541-培养篮；55-溢流管；56-液位传感器；57-回水管；58-第二手动阀；59-补光灯；61-气流管；62-空调；63-二氧化碳传感器；64-环境光传感器；65-温湿度传感器；66-斜坡。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1所示，在营养液池1内预先将培育植株所用的营养液调配好，经由管道通过进水水泵2，再流经第一水管分流转接头3实现分流，分流后的每一根水管先接入一个第一电磁阀4，再分别接入每一个培养架5的进水管51底部入口，将营养液输送到培养架5的培养盘53中，所有培养架集中有序地放置于集装箱6内。当需要更换营养液时，通过控制箱11的指令控制，营养液从溢流管55、回水管57经过滤网7，再通过第二电磁阀8，第二水管分流转接头9实现合流，排入过滤池10内，进行清洁过滤，实现水资源循环利用。
如图2所示，是单个培养架的结构以及管路设计。营养液从进水管51底部的管口输送进来，输送方式可分为自动模式和手动模式。自动模式下，首先将所有回水管路上的第二电磁阀8全部关闭，然后将回水管57上的第二手动阀58打开，然后仅开启最上面的第一手动阀52，下方4个手动阀均关闭，营养液流向最上层培养盘53，该层营养液灌入充分后，液位到达溢流孔531所在平面，持续输送的营养液流入溢流管55，顺着溢流管输送到下一层培养仓，该层营养液灌入充分后，经由溢流孔、溢流管流向下一层，重复这个步骤直到最底部的溢流孔531处的液位传感器56收到信号，将信号传递给控制箱11，控制箱11关闭进水水泵，为了保护电磁阀和水泵，略微延时几秒钟后，也关闭流向此进水管51的第一电磁阀4，紧接着打开流向下一个培养架5的第一电磁阀4，延时几秒钟后，开启水泵，将营养液输送至下一个培养架5的进水管51，重复上述的整个过程，最终完成所有培养架5的营养液输送工作。培养架5下端安装有培养架轮子50，手动模式下，保持所有回水管路上的第二电磁阀8全部关闭，将该培养架所有的回水管57上的第二手动阀58关闭，然后将进水管51所在的所有手动阀保持开启状态，营养液从进水管51流入，先流入最下方的培养盘53，待营养液足够后，关闭该层的手动阀，营养液便往上一层培养盘53输送营养液，直到最上面一层培养盘53达到水位，关闭上水水泵和该分流管的第一电磁阀4，特别地，在手动模式下，可以灵活选择需要进行作物培养的培养层53，将所在的那一层的第一手动阀52保持开启状态，待到该层培养盘53营养液足够后，将第一手动阀52关闭，由下往上逐层操作。植株先在植物工厂育苗之后安放在与盘盖54相匹配的培养篮541中，移植到培养架上，待到植株成熟收货时，可通过控制箱控制吸盘爪13将一定数量的植株所在的培养篮连同盘盖一同吸起，吸盘爪13通过吸盘131吸起培养盘盖54，送到运送小车14的运送小车面板142上，面板142装有挡板141以防植株掉落，运送小车14带有升降机构143，可抬升面板142到确定的培养层，小车下端安装有小车车轮144，平稳地进行转运。所述集装箱6顶面放置太阳能面板12，其余面均采用透明或半透明材质，所述培养架的四根立柱均装有便于移动的轮子，集装箱出口处装有斜坡66，便于运送小车的进出。
如图3所示，培养盘53和盘盖54为可拆卸设计，为了让吸盘爪13转运盘盖54时不与进水管51发生干涉，可将进水管51一侧的盘盖做的稍短一些，同时也可以便于观察培养盘53里的营养液以及植株根系状况。
如图4所示，运送小车14将植株从集装箱6中运送出来，可将植株统一安放到货柜15里，显示屏152可以智能显示植株的数量以及植株所在的货柜仓151的位置编号，便于取货。
如图5所示，集装箱顶部安装有8个气流管61，当二氧化碳传感器63监测到集装箱内的二氧化碳浓度不足时，将信号发动到控制箱11内，产生控制信号，通过气流管61通入二氧化碳气体，调节集装箱6内的二氧化碳浓度；环境光传感器64接收到集装箱6内的环境光，将信号传递给控制箱11，控制箱11将通过内部的固态继电器的PWM调光模式，自动调节补光灯59的光照强度；温湿度传感器65将实时监测集装箱6内的温湿度情况，将数据传递给控制箱11，再由控制箱11决定是否开启空调62调节集装箱6内的温度，同时将温湿度数据发送给管理员的手机等移动终端设备上，便于加强对集装箱6内的温湿度控制。
综上所述，本发明合理利用太阳能电板对整个系统供电，减少对电网的电能消耗；培养架装有轮子，因而可以自由移动以及增减数量，实现资源合理分配利用；结合了多传感器，实现对集装箱内植株作物生长条件的控制，可大大提高作物的产出；通过对管道和培养架结构的设计，控制手动阀和电磁阀的开关，实现自动和手动模式的切换，让生产者更从容地应对生产需求采用自主收获与售卖功能，实现了自主收获和销售同步的便利功能。
以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种光伏驱动的智能化植物种植销售系统，其特征在于：包括植物智能化种植模块和自助收获与售卖模块；
所述植物智能化种植模块包括集装箱，安装在所述集装箱内的多个多层培养架，与所述培养架通过进水管相连的营养液进入模块，与所述培养架通过回水管相连的营养液回收模块；
所述培养架有多层培养层，所述培养层由底部挡板、培养盘和盘盖组成，所述盘盖上开设有多个用于放置培养篮的圆孔，所述培养层底部有进水管和回水管，侧面有溢流口；上下层所述培养层通过溢流孔和安装在所述溢流口上的溢流管相连；
所述自助收获与售卖模块包括安装于培养架每层的吸盘爪、运送小车和售卖货柜组成，吸盘爪通过吸盘吸起培养盘盖，放置于运送小车上，运送小车穿梭于培养架之间的通道空间内，将植株运至售卖货柜。
2.根据权利要求1所述的一种光伏驱动的智能化植物种植销售系统，其特征在于：所述植物智能化种植模块包括还包括补光灯，所述补光灯安装在上层培养层底部挡板上。
3.根据权利要求1或2所述的一种光伏驱动的智能化植物种植销售系统，其特征在于：所述植物智能化种植模块包括还包括环境监测控制模块，所述环境监测控制模块由光电液位传感器、模拟量环境光线传感器、固态继电器和温湿度传感器和二氧化碳传感器组成，所述光电液位传感器固定于每个培养架的最底一层培养盘的溢流口处，所述模拟量环境光传感器、二氧化碳传感器和温湿度传感器固定于集装箱上。
4.根据权利要求1或2所述的一种光伏驱动的智能化植物种植销售系统，其特征在于：所述进水管从培养架底部逐一向上，每层培养层均由总进水管分路配有分路进水管，且分路进水管在进入每一层培养层之前均安装有第一手动阀，回水管引出培养盘后均安装有第二手动阀，用以人工换水和电气自动化换水的转换。
5.根据权利要求1所述的一种光伏驱动的智能化植物种植销售系统，其特征在于：所述培养盘的底部的出水孔通过管道串接，再一同汇入回水管，所有出水口统一流向废水过滤循环箱，溢流口安装在培养盘侧面以适应培养植株的浸泡高度，溢流口自最高层逐层导向下一层，从下一层的溢流口将培养液导向培养盘内，最底下一层培养盘的溢流口同一高度处固定光电液位传感器，液位达到此光电液位传感器时，即向环境监测控制系统传达此培养架的培养液注入完成。
6.根据权利要求1所述的一种光伏驱动的智能化植物种植销售系统，其特征在于：所述集装箱顶面放置太阳能面板，其余面均采用透明或半透明材质，所述培养架的四根立柱均装有便于移动的轮子。
7.根据权利要求2所述的一种光伏驱动的智能化植物种植销售系统，其特征在于：所述补光灯的火线截断后接入固态继电器的输出端，再汇成火线零线和地线，固态继电器的输入端接入模拟量环境光传感器，模拟量环境光传感器再接入环境监测控制模块。
8.根据权利要求3所述的一种光伏驱动的智能化植物种植销售系统，其特征在于：所述环境监测控制模块统一部署于同一个防水箱内，环境监测控制模块由PLC、STM32单片机、电磁继电器、固态继电器组成，其中PLC获取光电液位传感器开关量信号进行输出控制，STM32单片机获取模拟量环境光传感器、温湿度传感器模拟量信号，并输出控制。
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