CN204697664U - 太阳能无土栽培控制系统装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种太阳能无土栽培控制系统装置，由营养液循环系统、在线检测系统、控制系统和太阳能发电系统组成；所述营养液循环系统由植物栽培床、供液管道系统、营养液池和回流管道系统组成，所述供液管道系统将营养液池内的营养液输送到植物栽培床以供作物需求；回流管道系统将植物栽培床内的营养液回流至营养液池,从而形成一个循环系统；所述在线检测系统包括依次连接的三通阀、采样管道、电磁阀、检测池和样品回流管；所述检测池内设有传感器组；所述传感器组与高阻型集成运算放大器连接。该系统可以实现营养液中温度、K+、Ca2+、NO3 -、pH值、EC值和溶氧值的在线检测,营养组分中各离子浓度、pH值的自动控制以及营养液自动加温。

Description

太阳能无土栽培控制系统装置
技术领域
本实用新型涉及无土栽培领域，具体是一种太阳能无土栽培控制系统装置。
背景技术
营养液栽培是无土栽培的一种，它可以代替天然土壤向作物提供水分、养分、氧气,从而使作物能够正常生长并完成其整个生命周期。营养液循环栽培作物在世界上一些发达国家已经有了普遍的发展与应用,形成了成套技术,完整的设施设备。而国内自行研制的仪器绝大多数只能检测和控制营养液的pH值和电导(EC)值[1～3]。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种太阳能无土栽培控制系统装置，该系统可以实现营养液中温度、K+、Ca2+、NO3 -、pH值、EC值和溶氧值的在线检测,营养组分中各离子浓度、pH值的自动控制以及营养液自动加温。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种太阳能无土栽培控制系统装置，由营养液循环系统、在线检测系统、控制系统和太阳能发电系统组成；所述营养液循环系统、在线检测系统、控制系统所需电能均由太阳能发电系统提供；
所述营养液循环系统由植物栽培床、供液管道系统、营养液池和回流管道系统组成，所述供液管道系统将营养液池内的营养液输送到植物栽培床以供作物需求；回流管道系统将植物栽培床内的营养液回流至营养液池,从而形成一个循环系统；其中，所述营养液池上还通过电磁阀门组连接有母液罐、酸罐、碱罐和清水罐；所述营养液池内还设有与电动搅拌装置和电加热棒；所述供液管道系统由水泵、供液主管和支管，以及出水龙头、滴头或喷头组成；
所述在线检测系统包括依次连接的三通阀、采样管道、电磁阀、检测池和样品回流管；所述三通阀设置在水泵与支管之间的供液主管上；所述检测池内设有传感器组；所述传感器组包括钾离子选择电极、钙离子选择电极、硝酸根离子选择电极、pH玻璃电极、温度传感器、电导电极和溶氧电极；所述传感器组与高阻型集成运算放大器连接。
作为本实用新型进一步的方案：所述控制系统包括用于控制电磁阀门组和电磁阀的工控机，PCL-711S数据采集控制板，以及PCLD-885继电器板；所述工控机通过EISA总线与PCL-711S数据采集控制板连接，PCL-711S数据采集控制板通过双绞屏蔽电缆与高阻型集成运算放大器连接；PCL-711S数据采集控制板还通过扁平电缆与PCLD-885继电器板连接；PCLD-885继电器板上连接有第一继电器和第二继电器；所述第一继电器和第二继电器分别控制电动搅拌装置和电加热棒。
作为本实用新型进一步的方案：所述母液罐至少设有两个。
作为本实用新型进一步的方案：所述水泵设置在供液主管上，与供液主管连接的支管设有至少一个，且每个支管端部均设有水龙头、滴头或喷头。
作为本实用新型再进一步的方案：所述传感器组的各传感器由隔板隔开。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：该系统可以实现营养液中温度、K+、Ca2+、NO3 -、pH值、EC值和溶氧值的在线检测,营养组分中各离子浓度、pH值的自动控制以及营养液自动加温。
附图说明
图1为太阳能无土栽培控制系统装置的结构示意图。
图2为太阳能无土栽培控制系统装置中控制系统的原理图。
图中：1-营养液循环系统、11-植物栽培床、12-供液管道系统、121-水泵、122-供液主管、123-支管、124-出水龙头、滴头或喷头、13-营养液池、131-电磁阀门组、132-母液罐、133-酸罐、134-碱罐、135-水罐、136-电动搅拌装置、137-电加热棒、14-回流管道系统；2-在线检测系统、21-三通阀、22-采样管道、23-电磁阀、24-检测池、241-隔板、242-传感器组、2421-钾离子选择电极、2422-钙离子选择电极、2423-硝酸根离子选择电极、2424-pH玻璃电极、243-高阻型集成运算放大器、25-样品回流管；3-控制系统、31-工控机、32-PCL-711S数据采集控制板、33-PCLD-885继电器板、34-双绞屏蔽电缆、35-EISA总线、36-第一继电器、37-第二继电器、38-扁平电缆。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
请参阅图1和图2，一种太阳能无土栽培控制系统装置，由营养液循环系统1、在线检测系统2、控制系统3和太阳能发电系统组成；所述营养液循环系统1、在线检测系统2、控制系统3所需电能均由太阳能发电系统提供。
本实用新型中，所述营养液循环系统1由植物栽培床11、供液管道系统12、营养液池13和回流管道系统14组成，所述供液管道系统12将营养液池13内的营养液输送到植物栽培床11以供作物需求；回流管道系统14将植物栽培床11内的营养液回流至营养液池13,从而形成一个循环系统。其中，所述植物栽培床11至少设有一个，用于盛营养液,给植物提供营养和水分,并为作物根系生长创造良好的根际环境。所述营养液池13是贮存和为植物栽培床供应营养液的容器，营养液池13上还通过电磁阀门组131连接有母液罐132、酸罐133、碱罐134和清水罐135；所述母液罐132至少设有两个，其中一个用于盛硝酸钙母液,另一个用于盛其它营养元素的母液；所述营养液池13内还设有与电动搅拌装置136和电加热棒137；所述供液管道系统12由水泵121、供液主管122和支管123，以及出水龙头、滴头或喷头124组成；所述水泵121设置在供液主管122上，与供液主管122连接的支管123设有至少一个，且每个支管123端部均设有水龙头、滴头或喷头124。
本实用新型中，所述在线检测系统包括依次连接的三通阀21、采样管道22、电磁阀23、检测池24和样品回流管25；所述三通阀21设置在水泵121与支管123之间的供液主管122上；所述检测池24内设有传感器组242；所述传感器组242包括钾离子选择电极2421、钙离子选择电极2422、硝酸根离子选择电极2423和pH玻璃电极2424,且各传感器由隔板241隔开，以防止相互干扰；所述传感器组242还包括温度传感器、电导电极和溶氧电极，用于检测当前营养液的钾浓度、钙浓度、氮浓度、pH值、温度、EC值和溶氧值；所述传感器组242与高阻型集成运算放大器243连接，针对离子选择电极高阻抗的特点,我们选择了高阻型集成运算放大器243并采用差分电路来实现阻抗变换和信号放大。
本实用新型中，所述控制系统3包括用于控制电磁阀门组131和电磁阀23的工控机31，研华公司的PCL-711S数据采集控制板32，以及PCLD-885继电器板33；所述工控机31通过EISA总线35与PCL-711S数据采集控制板32连接，PCL-711S数据采集控制板32通过双绞屏蔽电缆34与高阻型集成运算放大器243连接，调理后的电压送至PCL-711S数据采集控制板32，通过PCL-711S数据采集控制板32实现8路模拟量的AD转换；PCL-711S数据采集控制板32还通过扁平电缆38与PCLD-885继电器板33连接；PCLD-885继电器板33上连接有第一继电器36和第二继电器37；所述第一继电器36和第二继电器37分别控制电动搅拌装置136和电加热棒137。
本实用新型中，当营养液温度低于温度的设定值下限时,由工控机31向PCL-711S数据采集控制板32的IO接口送出控制信号,该信号被转换为TTL电平输出到PCLD-885继电器板33，第一继电器36和第二继电器37闭合,电动搅拌装置136和电加热棒137开始工作；当检测温度达到设定值上限时输入控制信号使电动搅拌装置136和电加热棒137停止工作。
本实用新型中，营养液循环系统的离子浓度控制方法是：由传感器组242检测出各种离子浓度,控制电磁阀门组131相应电磁阀门的开关状态以及开关的时间；酸度的控制需要操作两个罐,当pH值低时开启碱罐134,pH值高时开启酸罐133,电磁阀门的开启时间同样由工控机31来确定；每次加入溶液时,由电动搅拌装置136搅拌均匀。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (5)

1.一种太阳能无土栽培控制系统装置，由营养液循环系统、在线检测系统、控制系统和太阳能发电系统组成；所述营养液循环系统、在线检测系统、控制系统所需电能均由太阳能发电系统提供；其特征在于，
所述营养液循环系统由植物栽培床、供液管道系统、营养液池和回流管道系统组成，所述供液管道系统将营养液池内的营养液输送到植物栽培床以供作物需求；回流管道系统将植物栽培床内的营养液回流至营养液池,从而形成一个循环系统；其中，所述营养液池上还通过电磁阀门组连接有母液罐、酸罐、碱罐和清水罐；所述营养液池内还设有与电动搅拌装置和电加热棒；所述供液管道系统由水泵、供液主管和支管，以及出水龙头、滴头或喷头组成；
所述在线检测系统包括依次连接的三通阀、采样管道、电磁阀、检测池和样品回流管；所述三通阀设置在水泵与支管之间的供液主管上；所述检测池内设有传感器组；所述传感器组包括钾离子选择电极、钙离子选择电极、硝酸根离子选择电极、pH玻璃电极、温度传感器、电导电极和溶氧电极；所述传感器组与高阻型集成运算放大器连接。
2.根据权利要求1所述的太阳能无土栽培控制系统装置，其特征在于，所述控制系统包括用于控制电磁阀门组和电磁阀的工控机，PCL-711S数据采集控制板，以及PCLD-885继电器板；所述工控机通过EISA总线与PCL-711S数据采集控制板连接，PCL-711S数据采集控制板通过双绞屏蔽电缆与高阻型集成运算放大器连接；PCL-711S数据采集控制板还通过扁平电缆与PCLD-885继电器板连接；PCLD-885继电器板上连接有第一继电器和第二继电器；所述第一继电器和第二继电器分别控制电动搅拌装置和电加热棒。
3.根据权利要求1或2所述的太阳能无土栽培控制系统装置，其特征在于，所述母液罐至少设有两个。
4.根据权利要求1或2所述的太阳能无土栽培控制系统装置，其特征在于，所述水泵设置在供液主管上，与供液主管连接的支管设有至少一个，且每个支管端部均设有水龙头、滴头或喷头。
5.根据权利要求1或2所述的太阳能无土栽培控制系统装置，其特征在于，所述传感器组的各传感器由隔板隔开。
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