CN205922330U - 一种自动配制营养液的水培箱 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种自动配制营养液的水培箱，属于无土栽培设备技术领域，其包括定值板、营养液箱、换液设备、增氧机、水质调节器，水质监测器、PLC控制器和上位机，在水培设备中加了换液设备，通过配液室配制营养液，再通过进液管和排液管进行更换营养液操作，而不需要提起整个个水培箱进行倒液换液，通过传感技术监测营养液的温度和酸碱度，可以使用PLC控制器自动及时调控水质，本实用新型提供的一种自动配制营养液的水培箱具有自动调节水质、更换营养液的优点。
Description
技术领域
本实用新型属于无土栽培设备技术领域，尤其涉及一种自动配制营养液的水培箱。
背景技术
无土栽培（soilless culture）不用土壤，用其它东西培养植物的方法，包括水培、雾（气）培、基质栽培。19世纪中，W．克诺普等实用新型了这种方法，到二十世纪三十年代开始把这种技术应用到农业生产上，在二十一世纪人们进一步改进技术，使得无土栽培发展起来。无土栽培中用人工配制的培养液，供给植物矿物营养的需要，是一种不用天然土壤而采用含有植物生长发育必需元素的营养液来提供营养，使植物正常完成整个生命周期的栽培技术。
水培是无土栽培中的一种，是指植物根系直接与营养液接触，不用基质的栽培方法。最早的水培是将植物根系浸入营养液中生长，这种方式会出现缺O2现象，影响根系呼吸，严重时造成料根死亡。为了解决供O2 问题，英国Cooper在1973年提出了营养液膜法的水培方式，简称”NFT”(Nutrient Film Technique)。它的原理是使一层很薄的营养液（0.5－1厘米）层，不断循环流经作物根系，既保证不断供给作物水分和养分，又不断供给根系新鲜O2。NFT法栽培作物，灌溉技术大大简化，不必每天计算作物需水量，营养元素均衡供给，根系与土壤隔离，可避免各种土传病害，也无需进行土壤消毒，但是要使营养液不断循环流经作物根系需要持续打开水泵，电力资源消耗严重，且营养液层太浅，部分根系暴露在空气中，不利于植物的生长。
由于植物会不断从营养液中吸收所需的养分，并向营养液排出不需要的元素，不断地改变营养液的组成成分，导致营养液的pH值等参数发生改变，影响植物的后续生长，所以必须经常更新营养液。但是现有的水培技术中所采用的水培箱结构简单，更换营养液时需要预先配制好营养液，提起水培箱把旧营养液倒掉，再倒入新营养液，这种方法不仅工作量大，而且操作麻烦。另外在水培当中，能否为植物提供一个温度适中，酸碱度适宜的营养液环境，是栽培成功的关键，仅依靠人力去监测控制会出现一定滞后性，难以及时进行调节，对种植质量造成一定的影响。
发明内容
基于现有技术存在上述问题，本实用新型提供一种自动配制营养液的水培箱，其包括定值板、营养液箱、换液设备、增氧机、水质调节器，水质监测器、PLC控制器和上位机，在水培设备中加了换液设备，通过配液室配制营养液，再通过进液管和排液管进行更换营养液操作，而不需要提起整个个水培箱进行倒液换液，通过传感技术监测营养液的温度和酸碱度，可以使用PLC控制器自动及时调控水质，本实用新型提供的一种自动配制营养液的水培箱具有自动调节水质、更换营养液的优点。
一种自动配制营养液的水培箱，其包括定值板、营养液箱、换液设备、增氧机、水质调节器、水质监测器、PLC控制器和上位机；
定值板上有多个定值孔，边缘处具有凹槽；营养液箱底部具有隔挡板，隔挡板上布满小孔；
换液设备包括进液管、排液管和配液室，通过无线通讯与PLC控制器连接，进液管和排液管位于营养液箱中的隔挡板与底部之间，与营养液箱一体成型，贯穿整个营养液箱，进液管和排液管其中一端具有带密封圈的螺纹接口，螺纹接口伸出营养液箱外与配液室连接；定值板放置于营养液箱的顶部，边缘凹槽卡在营养液箱开口的边上，覆盖整个营养液箱的开口；增氧机通过通气管与营养液箱连接；水质监测器位于营养液箱的侧壁上，包括温度传感器和酸碱度传感器，通过无线通讯连接到上位机；水质调节器包括水温调节器和酸碱度调节器，酸碱度调节器位于定值板上，根据PLC控制器的调节可以分别向营养液中滴入酸和碱，水温调节器包括电发热管，位于隔挡板和营养液箱底部之间，根据PLC控制器的调节进行开关加热；PLC控制器通过无线连接到水质调节器，通过有线连接到上位机；上位机包括处理器、随机储存器和外部存储器。
所述的PLC控制器和水质调节器、水质监测器、换液设备连接的无线通讯方式是wifi、蓝牙中的一种或者两种混合使用。
所述的定值板上的定值孔整齐排列，每个定值孔之间的间隔是10-20cm，定值孔整齐排列可以更容易管理和种植每一株植物。
所述的营养液箱的四边侧面各设置有一个手握部件，方便种植人员提起水培箱进行移动或者跟换营业等操作。
所述的增氧机通过定时开光连接电源，定时开光连接到PLC控制器，种植人员通过在PLC控制器上设定好开关时间可以实现定时对水培箱内进行增氧。
所述的换液设备还包括母液室，母液室通过定量水泵与配液室连接，种植人员可以预先配制好营养液母液并储存于母液室中，当要配制营养液时可以通过定量水泵泵出相应的母液进行配制营养液。
所述的定量水泵能够根据需要设定每次泵出的液体的量，不同的母液所需要的量不同，定量水泵通过改变泵出量实现灵活取用营养液母液的目的。
附图说明
图1，一种自动配制营养液的水培箱去掉定值板后的结构示意图。
图2，一种自动配制营养液的水培箱的定值板的结构示意图。
其中1-定值板，2-营养液箱，3-换液设备，4-增氧机，5-水质调节器，6-水质监测器，7-PLC控制器，8-上位机，11-凹槽，12-定植孔，21-手握部件，22-隔挡板，31-进液管，32-排液管，33-配液室，34-母液室，51-水温调节器，52-酸碱度调节器。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本实用新型作进一步的描述。
如附图1和附图2所示的一种自动配制营养液的水培箱，其包括定值板（1）、营养液箱（2）、换液设备（3）、增氧机（4）、水质调节器（5）、水质监测器（6）、PLC控制器（7）和上位机（8）；
定值板（1）上有多个定值孔，边缘处具有凹槽（11）；营养液箱（2）底部具有隔挡板（22），隔挡板（22）上布满小孔；换液设备（3）包括进液管（31）、排液管（32）和配液室（33），通过无线通讯与PLC控制器（7）连接，进液管（31）和排液管（32）位于营养液箱（2）中的隔挡板（22）与底部之间，与营养液箱（2）一体成型，贯穿整个营养液箱（2），进液管（31）和排液管（32）其中一端具有带密封圈的螺纹接口，螺纹接口伸出营养液箱（2）外与配液室（33）连接；定值板（1）放置于营养液箱（2）的顶部，边缘凹槽（11）卡在营养液箱（2）开口的边上，覆盖整个营养液箱（2）的开口；增氧机（4）通过通气管与营养液箱（2）连接。水质监测器（6）位于营养液箱（1）的侧壁上，包括温度传感器和酸碱度传感器，通过无线通讯连接到上位机（8）；水质调节器（5）包括水温调节器（51）和酸碱度调节器（52），酸碱度调节器（52）位于定值板（1）上，根据PLC控制器（7）的调节可以分别向营养液中滴入酸和碱，水温调节器（51）包括电发热管，位于隔挡板（22）和营养液箱底部（2）之间，根据PLC控制器（7）的调节进行开关加热；PLC控制器（7）通过无线连接到水质调节器（5），通过有线连接到上位机（8）；上位机（8）包括处理器、随机储存器和外部存储器。
作为优选实施例，PLC控制器（7）和水质调节器（5）、水质监测器（6）、换液设备（3）连接的无线通讯方式是wifi和蓝牙两种混合使用。
作为优选实施例，定值板（1）上的定值孔整齐排列，每个定值孔之间的间隔是15cm。
作为优选实施例，营养液箱（2）的四边侧面各设置有一个手握部件（14）。
作为优选实施例，增氧机（4）通过定时开光连接电源，定时开光连接到PLC控制器（7）。
作为优选实施例，换液设备还包括母液室（34），母液室（34）通过定量水泵与配液室（33）连接。
作为优选实施例，定量水泵能够根据PLC控制器的指令设定每次泵出的液体的量，以灵活取用母液室（34）中的母液。
种植人员首先将配制好的营养液母液倒入换液设备（3）中的母液室（34）中，在上位机（8）中设定营养液配方，上位机（8）根据配方向PLC控制器（7）发送指令，PLC控制器（7）控制配液设备（3）打开蒸馏水开关和定量水泵，换液设备（3）在配液室（33）中自动配制营养液，营养液配制好后，换液设备（3）通过进液管（31）将营养液放进营养液箱（2）。
种植人员盖上定值板（1），稍微移动一下定值板（1），使定值板（1）上的凹槽（11）刚好卡在营养液箱（2）的边缘上。将要种植的植物根系捋顺，小心穿过定值孔，直至全部根系都浸没在营养液中，使用海绵填满剩余定植孔（12）空间并包裹植物茎部，防止植物茎部与定值板（1）摩擦产生伤害或者倒伏。
种植人员在PLC控制器（7）上设定好标准营业液的温度和pH值，水质监测器（6）实时采集温度和pH值数据并发送到上位机（8），上位机（8）分析对比实时数据和预设的标准数据差别，根据分析结果向PLC控制器（7）发送指令，PLC控制器（7）控制水质调节器（5）对水质进行调节。
当上位机（8）分析水质监测器（6）采集的数据得出营养液温度过低时，上位机（8）向PLC控制器（7）发出增温指令，PLC控制器（7）控制水温调节器（51）对营养液加热，直至上位机（8）分析水质监测器（6）采集的数据得出营养液温度回归标准并向PLC控制器（7）发出停止增温指令为止。
当上位机（8）分析水质监测器（6）采集的数据得出营养液温度pH值过低时，上位机（8）向PLC控制器（7）发出提升pH值指令，PLC控制器（7）控制酸碱度调节器（52）对营养液滴加氢氧化钾，直至上位机（8）分析水质监测器（6）采集的数据得出营养液pH值回归标准并向PLC控制器（7）发出停止提升pH值指令为止。
当上位机（8）分析水质监测器（6）采集的数据得出营养液温度pH值过高时，上位机（8）向PLC控制器（7）发出降低pH值指令，PLC控制器（7）控制酸碱度调节器（52）对营养液滴加盐酸，直至上位机（8）分析水质监测器（6）采集的数据得出营养液pH值回归标准并向PLC控制器（7）发出停止降低pH值指令为止。
当达到需要增氧的时候，PLC控制器（7）控制增氧机（4）自动打开，向通气管（3）中泵入空气，空气通过通气管（3）从出气孔中放出，在营养液箱（2）的底部形成气泡为营养液增氧。
当达到需要更换营养液的时候，上位机向PLC控制器（7）发出更换营养液指令，PLC控制器（7）控制配液设备（3）打开蒸馏水开关和定量水泵，换液设备（3）在配液室（33）中自动配制营养液，营养液配制好后，换液设备（3）通过排液管（32）将营养液室（2）中的旧营养液排出，并通过进液管（31）将新营养液放进营养液箱（2）。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (5)
1.一种自动配制营养液的水培箱，其特征在于，其包括定值板、营养液箱、换液设备、增氧机、水质调节器、水质监测器、PLC控制器和上位机；
定值板上有多个定值孔，边缘处具有凹槽；营养液箱底部具有隔挡板，隔挡板上布满小孔；
换液设备包括进液管、排液管和配液室，通过无线通讯与PLC控制器连接，进液管和排液管位于营养液箱中的隔挡板与底部之间，与营养液箱一体成型，贯穿整个营养液箱，进液管和排液管其中一端具有带密封圈的螺纹接口，螺纹接口伸出营养液箱外与配液室连接；定值板放置于营养液箱的顶部，边缘凹槽卡在营养液箱开口的边上，覆盖整个营养液箱的开口；增氧机通过通气管与营养液箱连接；水质监测器位于营养液箱的侧壁上，包括温度传感器和酸碱度传感器，通过无线通讯连接到上位机；水质调节器包括水温调节器和酸碱度调节器，酸碱度调节器位于定值板上，根据PLC控制器的调节可以分别向营养液中滴入酸和碱，水温调节器包括电发热管，位于隔挡板和营养液箱底部之间，根据PLC控制器的调节进行开关加热；PLC控制器通过无线连接到水质调节器，通过有线连接到上位机；上位机包括处理器、随机储存器和外部存储器。
2.根据权利要求1所述的一种自动配制营养液的水培箱，其特征在于，所述的定值板上的定值孔整齐排列，每个定值孔之间的间隔是10-20cm。
3.根据权利要求1所述的一种自动配制营养液的水培箱，其特征在于，所述的营养液箱的四边侧面各设置有一个手握部件。
4.根据权利要求1所述的一种自动配制营养液的水培箱，其特征在于，所述的增氧机通过定时开光连接电源，定时开关连接到PLC控制器。
5.根据权利要求1所述的一种自动配制营养液的水培箱，其特征在于，所述的换液设备还包括母液室，母液室通过定量水泵与配液室连接。
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|---|---|---|---|---|
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| CN113455369A (zh) * | 2021-06-23 | 2021-10-01 | 仲恺农业工程学院 | 配液箱及水培系统 |
| CN114532205A (zh) * | 2022-03-16 | 2022-05-27 | 厦门排忧企业管理咨询有限公司 | 一种水培种植用无土栽培系统 |
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