CN205567358U - 用于无土栽培的智能控制装置 - Google Patents

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蔡万巧
王星海
王乐意
史文华
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Abstract

本实用新型公开了一种用于无土栽培的智能控制装置，包括有：PH传感器，用于感应营养液中PH值、并产生相应PH电信号；EC传感器，用于感应营养液中EC值、并产生相应EC电信号；控制单元，用于接收来自PH传感器的PH电信号、并产生相应的PH控制信号，接收来自EC传感器的EC电信号、并产生相应的EC控制信号；酸液泵，受控于控制单元的PH控制信号，根据PH控制信号控制酸液泵的启闭及其工作时间；若干营养液泵，受控于控制单元的EC控制信号，根据EC控制信号选择性启闭各营养液泵、及各营养液泵的工作时间。本实用新型结构简单，控制方便，不仅降低人工介入的程度，而且能保证植物快速健康成长。

Description

用于无土栽培的智能控制装置
技术领域
本实用新型涉及一种智能控制装置，尤其是一种用于无土栽培的智能控制装置。
背景技术
目前，随着土地资源的减少，可耕种土地面积的下降，以及人口增加的长期压力，种植业承受了越来越多的压力，这迫使农业技术人员研究无土栽培技术以缓减对土地需求的压力。为此有企业研发了诸如中国专利申请号为201210158630.2公开的“一种植物工厂”、申请号为201210592579.6公开的“资源集约利用型植物工厂”、及申请号为201410607569.4公开的“一种智能微型无菌植物工厂”；这些技术利用无土栽培技术对植物(粮食、蔬菜、花卉等)进行工厂化的种植，从而减少了对土地的依赖，有助于解决日益增长的人口压力对粮食等植物产生的巨大需求。
在无土栽培领域，营养液替代了土壤，从而降低了人员的劳动强度，不再需要大劳动强度的翻土、施肥，工人只需根据植物特性控制营养液的PH值、EC值，同时还要控制好环境中的湿度、温度、光照等。传统方式多采用人工或者简陋的感应控制单元进行调节，无法最大程度地保证植物健康快速地生长，不利于产业化的发展。
EC(电导度)是溶液含盐浓度的指标，通常用毫西门子(mS/cm)表示；水培营养液必须是无污染的低电导度营养液，要保证植物得到全面合理营养的同时，能最大限度地提高溶解氧。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本实用新型提供了一种结构简单，控制方便，不仅降低人工介入的程度，而且能保证植物快速健康成长的用于无土栽培的智能控制装置。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于无土栽培的智能控制装置，包括有：
PH传感器，用于感应营养液中PH值、并产生相应PH电信号；
EC传感器，用于感应营养液中EC值、并产生相应EC电信号；
控制单元，用于接收来自PH传感器的PH电信号、并产生相应的PH控制信号，接收来自EC传感器的EC电信号、并产生相应的EC控制信号；
酸液泵，受控于控制单元的PH控制信号，根据PH控制信号控制酸液泵的启闭及其工作时间；
若干营养液泵，受控于控制单元的EC控制信号，根据EC控制信号选择性启闭各营养液泵、及各营养液泵的工作时间。
本实用新型的有益效果是：控制单元可以采用单片机或现有的一些控制电路。通过智能的PH传感器和EC传感器获得对应的PH电信号和EC电信号，控制单元内预先设定有PH值和EC值的阀值数据信息，但凡所接收的PH电信号、EC电信号高于或低于所设定的PH值、EC值的阀值数据信息，则会产生对应的控制信号，然后控制酸液泵和营养液泵的启闭及工作时间，从而对应往培养液中注入酸液或补充营养液。特别是营养液泵要有多个，原因在于在往培养液内注入营养液前，营养液是多个组分的纯溶液，这是因为特定组分的营养液长期混合的话容易发生反应并产生析出物质，从而影响营养液发挥作用，因此在混合之前都是独立储存，故也需要相互独立的营养液泵来获取不同储存装置中的营养液。本实用新型结构简单，控制方便，不仅降低人工介入的程度，而且能保证植物快速健康成长。
为了提高溶液添加的精度，所以酸液泵和营养液泵均为蠕动泵。
当然，为了能适应不同的水质环境，若培养液酸度过低时，还需要通过加入碱溶液来提高PH值，因此智能控制装置还包括有：碱液泵，受控于控制单元的PH控制信号，根据PH控制信号控制酸液泵的启闭及其工作时间；碱液泵为蠕动泵。
智能控制装置还包括有：湿度传感器，用于感应环境中湿度值、并产生相应湿度电信号；光照度传感器，用于感应环境中光照值、并产生相应光照度电信号；所述控制单元用于接收湿度电信号并产生相应的湿度控制信号、接收光照度电信号并产生相应的光照度控制信号；加湿器，受控于控制单元的湿度控制信号，根据湿度控制信号控制加湿器的启闭及其工作时间；补光灯，受控于控制单元的光照度控制信号，根据光照度控制信号控制补光灯的启闭及其工作时间。可用于环境中湿度和光照度的控制，扩大了其应用范围，大幅降低劳动者的工作强度，而且能实现高精度的科学控制，便于植物的快速成长。
其中，智能控制装置还包括有：温度传感器，用于感应环境中温度值、并产生相应温度电信号；所述控制单元用于接收温度电信号并产生相应的温度控制信号；冷热控制器，受控于控制单元的温度控制信号，根据温度控制信号控制冷热控制器的启闭及其工作时间。
因为是无土栽培，培养液中的溶解氧含量也会直接影响根系的发育，因此智能控制装置还包括有：充氧单元，受控于控制单元、并根据控制单元实现启闭及工作时间控制。
另外，智能控制装置还包括有至少三个独立营养液液箱，所述营养液泵的数量和营养液液箱的数量相一致，营养液泵进水口一一对应地位于营养液液箱内。配套服务，能提高销量。
附图说明
图1为本实用新型实施例的原理线框图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步描述：
如图1所示，本实施例包括用于监测培养液中PH值、EC值的PH传感器21和EC传感器22，PH传感器21感应营养液中PH值、并产生相应PH电信号，EC传感器22感应营养液中EC值、并产生相应EC电信号；用于监测环境中湿度、光照度、温度的湿度传感器23、光照度传感器24和温度传感器25，根据所获得的湿度、光照度、温度的信息、产生相应的湿度电信号、光照度电信号和温度电信号。本实施例还包括有单片机1和相应的执行单元，单片机1用于接收各传感器发送来的电信号，根据各电信号产生相应的控制信号，如PH控制信号、EC控制信号、湿度控制信号、光照度控制信号和温度控制信号等。执行单元包括酸液泵31、碱液泵32、若干营养液泵33、加湿器34、补光灯35和冷热控制器36，它们都受控于单片机1的各控制信号，且受该控制信号控制启闭及工作时间长短。其中，各种泵均采用蠕动泵，精度高，方便控制。
另外，因为是无土栽培，培养液中的溶解氧含量也会直接影响根系的发育，因此执行单元还包括有充氧单元37，该充氧单元37受控于单片机1、并根据控制单元实现启闭及工作时间控制。充氧单元37可以采用高低水位循环充氧，或者泵配合气泡石等等市面上常规的充氧手段。本实施例还包括有至少三个独立营养液液箱(未画出)，营养液泵33的数量和营养液液箱的数量相一致，营养液泵33进水口一一对应地位于营养液液箱内。配套服务，能提高销量。
本实用新型中，单片机采用ST公司的意法半导体系列，型号为STM32F105RCT6，还可以采用同一系列的STM32F411CE、或STM32F405OE等。当然，还可以采用现有的一些常规控制电路。通过智能的传感器获得对应的电信号，单片机1、内预先设定有PH值、EC值、湿度、光照度、湿度等数据阀值信息，但凡所接收的电信号高于或低于所设定的数据阀值信息，则会产生对应的控制信号，然后控制执行单元的启闭及工作时间，从而改善无土栽培的培养液和环境控制因素。本实用新型结构简单，控制方便，不仅降低人工介入的程度，而且能保证植物快速健康成长。

Claims (7)

1.一种用于无土栽培的智能控制装置，其特征是，包括有：
PH传感器，用于感应营养液中PH值、并产生相应PH电信号；
EC传感器，用于感应营养液中EC值、并产生相应EC电信号；
控制单元，用于接收来自PH传感器的PH电信号、并产生相应的PH控制信号，接收来自EC传感器的EC电信号、并产生相应的EC控制信号；
酸液泵，受控于控制单元的PH控制信号，根据PH控制信号控制酸液泵的启闭及其工作时间；
若干营养液泵，受控于控制单元的EC控制信号，根据EC控制信号选择性启闭各营养液泵、及各营养液泵的工作时间。
2.根据权利要求1所述的用于无土栽培的智能控制装置，其特征是：所述酸液泵和营养液泵均为蠕动泵。
3.根据权利要求2所述的用于无土栽培的智能控制装置，其特征是，所述智能控制装置还包括有：
碱液泵，受控于控制单元的PH控制信号，根据PH控制信号控制酸液泵的启闭及其工作时间；
碱液泵为蠕动泵。
4.根据权利要求1～3任一项所述的用于无土栽培的智能控制装置，其特征是，所述智能控制装置还包括有：
湿度传感器，用于感应环境中湿度值、并产生相应湿度电信号；
光照度传感器，用于感应环境中光照值、并产生相应光照度电信号；
所述控制单元用于接收湿度电信号并产生相应的湿度控制信号、接收光照度电信号并产生相应的光照度控制信号；
加湿器，受控于控制单元的湿度控制信号，根据湿度控制信号控制加湿器的启闭及其工作时间；
补光灯，受控于控制单元的光照度控制信号，根据光照度控制信号控制补光灯的启闭及其工作时间。
5.根据权利要求4所述的用于无土栽培的智能控制装置，其特征是，所述智能控制装置还包括有：
温度传感器，用于感应环境中温度值、并产生相应温度电信号；
所述控制单元用于接收温度电信号并产生相应的温度控制信号；
冷热控制器，受控于控制单元的温度控制信号，根据温度控制信号控制冷热控制器的启闭及其工作时间。
6.根据权利要求5所述的用于无土栽培的智能控制装置，其特征是，所述智能控制装置还包括有：
充氧单元，受控于控制单元、并根据控制单元实现启闭及工作时间控制。
7.根据权利要求1所述的用于无土栽培的智能控制装置，其特征是：所述智能控制装置还包括有至少三个独立营养液液箱，所述营养液泵的数量和营养液液箱的数量相一致，营养液泵进水口一一对应地位于营养液液箱内。
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