全自動大棚營養(yǎng)液配制及噴灑系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】全自動大棚營養(yǎng)液配制及噴灑系統(tǒng)，由營養(yǎng)液配制單元、營養(yǎng)液噴灑單元和數(shù)據(jù)處理單元三個單元組成，營養(yǎng)液配制單元中設(shè)有若干個原料桶，每個原料桶中分別存放著所需元素的高濃度液體；每個原料桶的出口安裝有閥門和高精度霍爾流量傳感器；各個原料桶的出口通過管道與其下方的混合箱連接；該混合箱中裝有紅外測距傳感器和微型攪拌器；所述混合箱中還設(shè)有正排量水泵；所述各原料桶的閥門、混合箱中的微型攪拌器及正排量水泵，均由計算機控制運轉(zhuǎn)；所述各原料桶的高精度霍爾流量傳感器、紅外測距傳感器的輸出，均接計算機。本實用新型可根據(jù)用戶設(shè)定的營養(yǎng)液成分表、噴灑時間等參數(shù)，自動完成營養(yǎng)液的配制及噴灑工作。
【專利說明】全自動大棚營養(yǎng)液配制及噴灑系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及無線數(shù)據(jù)傳輸、計算機數(shù)據(jù)處理技術(shù)以及農(nóng)業(yè)噴灑方法和設(shè)備，尤其涉及以溫室大棚為主要適用對象的全自動營養(yǎng)液配制及噴灑系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]當前，隨著社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展，對非時令季節(jié)花卉、蔬果的需求量越來越大，由此溫室大棚的重要性與日劇增。而溫室大棚中營養(yǎng)液的供給狀況直接影響著作物生長的好壞。因此，營養(yǎng)液的配制及噴灑已經(jīng)成為大棚種植中的重要環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)營養(yǎng)液的配制多通過人工方式根據(jù)營養(yǎng)液成分表進行，然而人工方式對元素特別是微量元素的稱量難以保證其稱重的準確性，而對于占地較大的大棚來說，營養(yǎng)液的人工調(diào)配更顯得耗時費力。
[0003]在日常的生產(chǎn)當中，如果要對溫室作物進行定時定量的營養(yǎng)液噴灑，一般要安排多名員工利用手動噴液器對作物逐個進行營養(yǎng)液補充，但是人工操作往往很難保證營養(yǎng)液的準確定量，也造成了噴灑工作效率的低下，難以適應大規(guī)模大棚種植的需求。
[0004]目前也有一些針對上述缺陷進行改進的發(fā)明，但是它們都沒有做到盡善盡美。例如專利號為201120313056.4的《營養(yǎng)液自動配制灌溉系統(tǒng)》實用新型專利，專利中裝置水泵運用過于頻繁，既耗損電力又布線麻煩，在營養(yǎng)液的噴灑方面，噴頭過少，只適用于小型大棚，在操作方面也不夠智能化，屬于人工操作范疇；例如專利號為201220284013.2的《一種營養(yǎng)液電動噴灑器》實用新型專利，其中的噴灑裝置過于龐大，且只適用于單個種植槽的營養(yǎng)液噴灑，難以滿足大型大棚營養(yǎng)液噴灑的需要。
[0005]為了改善上述的狀況，發(fā)明一種能夠快速精確地調(diào)配營養(yǎng)液，并且可以定時定量地將營養(yǎng)液噴灑于大棚全部作物上的裝置就顯得尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實用新型的目的就是在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種主要用于大型溫室大棚的全自動營養(yǎng)液配制及其噴灑系統(tǒng)，它可根據(jù)用戶設(shè)定的營養(yǎng)液成分表、噴灑時間等參數(shù)，自動完成營養(yǎng)液的配制及噴灑工作。本實用新型數(shù)據(jù)傳輸更加安全可靠，且無需布線，極大減輕用戶安裝設(shè)備及使用設(shè)備的負擔。不僅適用小型大棚營養(yǎng)液的配制及噴灑，同時還能夠滿足大型、綜合型的大棚營養(yǎng)液的需求；同時采用全自動一體化處理，整個系統(tǒng)的操作顯得十分簡單，非常方便。本實用新型將開發(fā)系統(tǒng)異地操作的功能，用戶可在異地計算機上登入大棚營養(yǎng)液配制及噴灑系統(tǒng)的管理軟件，實現(xiàn)異地操作。
[0007]本實用新型采用的技術(shù)方案如下:
[0008]一種全自動大棚營養(yǎng)液配制及噴灑的系統(tǒng)，由營養(yǎng)液配制單元、營養(yǎng)液噴灑單元和數(shù)據(jù)處理單元三個單元組成，其特征在于，所述的營養(yǎng)液配制單元中設(shè)有若干個原料桶，每個原料桶中分別存放著所需元素的高濃度液體；每個原料桶的出口安裝有閥門和高精度霍爾流量傳感器；各個原料桶的出口通過管道與其下方的混合箱連接；該混合箱中裝有紅外測距傳感器和微型攪拌器；所述混合箱中還設(shè)有正排量水泵；所述各原料桶的閥門、混合箱中的微型攪拌器及正排量水泵，均由計算機控制運轉(zhuǎn)；所述各原料桶的高精度霍爾流量傳感器、紅外測距傳感器的輸出，均接計算機。
[0009]優(yōu)化方案中:
[0010]混合箱中還裝有溫度傳感器、pH值傳感器；該溫度傳感器、pH值傳感器的輸出，均接計算機。
[0011]增壓后的營養(yǎng)液流經(jīng)后流向營養(yǎng)液噴灑單元的管道中，設(shè)置有紫外線消毒系統(tǒng)；
[0012]以上所述的高精度霍爾流量傳感器、溫度傳感器、PH值傳感器、紅外測距傳感器、微型攪拌器、正排量水泵以及紫外線消毒系統(tǒng)，它們的控制及反饋信息都由無線控制節(jié)點CC2530來完成與數(shù)據(jù)處理單元中網(wǎng)關(guān)節(jié)點的數(shù)據(jù)交換。
[0013]換言之，本實用新型的方法和設(shè)備組成如下:由營養(yǎng)液配制單元、營養(yǎng)液噴灑單元和數(shù)據(jù)處理單元三個單元組成。其中營養(yǎng)液配制單元包括若干個原料桶，原料桶中存放著含有配制營養(yǎng)液所需元素的高濃度液體。液體濃度事先輸入系統(tǒng)的管理軟件中，以便計算機根據(jù)營養(yǎng)液成分表計算出所需元素的液體體積。每個原料桶的出口都安裝了高精度霍爾流量傳感器，對桶中的高濃度化學液體以及起稀釋作用的水進行精確流量控制，在重力的作用下，液體會流入營養(yǎng)液混合箱?；旌舷渲醒b有溫度傳感器、pH值傳感器、紅外測距傳感器以及微型攪拌器，其中紅外測距傳感器起到測量桶中水位的作用，為了減小誤差，使用微型攪拌器來進行營養(yǎng)液的混合?；旌贤瓿珊蟮臓I養(yǎng)液由一個正排量水泵抽取并增壓，增壓后的營養(yǎng)液流經(jīng)紫外線消毒系統(tǒng)后流向營養(yǎng)液噴灑單元。以上所述的高精度霍爾流量傳感器、溫度傳感器、PH值傳感器、紅外測距傳感器、微型攪拌器、正排量水泵以及紫外線消毒系統(tǒng)，它們的控制及反饋信息都由無線控制節(jié)點CC2530來完成與數(shù)據(jù)處理單元中網(wǎng)關(guān)節(jié)點的數(shù)據(jù)交換。
[0014]營養(yǎng)液噴灑單元包括一組可移動噴頭及分布在種植槽上方的鋼制軌道槽組成。鋼制軌道槽以距離種植槽重的土壤lm-1.2m為宜。移動噴頭的上部分為傳動裝置，由步進電機帶動滑輪使得噴頭在鋼制軌道槽上移動；移動噴頭的下部分由一個高精度霍爾流量傳感、多個噴頭、無線控制節(jié)點和紅外測距傳感器組成，噴頭的數(shù)量視作物的種植密度而定，紅外測距傳感器負責作物的定位，每一行作物在其一邊會放置一個定位物，紅外測距傳感器檢測到定位物后控制移動噴頭停止移動并進行噴灑，從而實現(xiàn)營養(yǎng)液的精準噴灑。以上所述的步進電機、高精度霍爾流量傳感器以及紅外測距傳感器，它們的控制及反饋信息都由無線控制節(jié)點CC2530來完成與數(shù)據(jù)處理單元中網(wǎng)關(guān)節(jié)點的數(shù)據(jù)交換。
[0015]數(shù)據(jù)處理單元包括無線網(wǎng)關(guān)節(jié)點和計算機，無線網(wǎng)關(guān)節(jié)點通過USB2.0連接計算機。計算機上的管理軟件負責對用戶輸入的營養(yǎng)液成分表、噴灑時間等參數(shù)進行數(shù)據(jù)處理，計算出所需元素及稀釋水的液體體積后，首先進行自檢，判斷有無充足元素原料，無線網(wǎng)絡連接是否正常，如過沒有管理軟件將發(fā)出報警信息。自檢通過后，計算機利用無線網(wǎng)關(guān)節(jié)點將各個元素對應的流量信息通過Zigbee網(wǎng)絡傳送至無線控制節(jié)點一，無線控制節(jié)點一根據(jù)流量信息控制相對應的高精度霍爾流量傳感器讓相對應元素的液體流入營養(yǎng)液混合箱。在最后一種元素完成注入后，控制微型攪拌器進行營養(yǎng)液的混合攪拌，同時利用溫度傳感器、PH值傳感器、紅外測距傳感器，對混合過程進行監(jiān)控，如發(fā)生數(shù)據(jù)異常則管理軟件發(fā)出報警信息?；旌贤瓿珊螅嬎銠C控制正排量水泵抽取混合箱中的營養(yǎng)液并增壓，同時打開紫外線消毒系統(tǒng)。在管中壓力到達合適數(shù)值后，計算機將控制信息利用無線網(wǎng)關(guān)節(jié)點通過Zigbee網(wǎng)絡傳送至無線控制節(jié)點二，此時步進電機啟動，移動噴頭在鋼制軌道槽上向前移動，在紅外測距傳感器感應到定位物并且測距發(fā)生改變時，步進電機停止工作，營養(yǎng)液噴灑單元的高精度霍爾流量傳感器被打開，營養(yǎng)液通過彈性軟管到達噴頭后被噴灑到作物上。到達噴灑時間后，高精度霍爾流量傳感器關(guān)閉，步進電機啟動繼續(xù)向下一噴灑點移去。在最后一個定位物被識別后，步進電機帶動噴頭移向原位。管理軟件在使用過程可將由無線控制節(jié)點反饋回的傳感器信息、噴灑進度等上傳至Internet網(wǎng)絡，使得管理軟件同時可在異地計算機登入，方便用戶在異地遠程控制大棚營養(yǎng)液配制及噴灑系統(tǒng)。
[0016]本實用新型具有如下有益效果:
[0017]1.本實用新型采用先進的Zigbee網(wǎng)絡技術(shù)，控制及反饋信息數(shù)據(jù)的傳輸采用無線方式實現(xiàn)，比起以往的設(shè)備來說，數(shù)據(jù)傳輸更加安全可靠，且無需布線，極大的減輕了用戶安裝設(shè)備及使用設(shè)備的負擔。
[0018]2.本實用新型不僅適用小型大棚營養(yǎng)液的配制及噴灑，同時還考慮到了大型、綜合型的大棚營養(yǎng)液的需求，可以對大棚內(nèi)所有種植槽中的作物進行營養(yǎng)液的噴灑。
[0019]3.本實用新型采用全自動一體化處理，用戶只需輸入的營養(yǎng)液成分表、噴灑時間等參數(shù)，其余工作都在計算機控制下自主完成，這樣使得整個系統(tǒng)的操作顯得十分簡單，極大方便了用戶。
[0020]4.本實用新型開發(fā)系統(tǒng)異地操作的功能，用戶可在異地計算機上登入大棚營養(yǎng)液配制及噴灑系統(tǒng)的管理軟件，實現(xiàn)異地操作。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本實用新型實施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0022]圖2為本實用新型實施例營養(yǎng)液配制單元結(jié)構(gòu)示意圖(圖中無箭頭線為電線，有箭頭線為液體管道);
[0023]圖3為本實用新型實施例營養(yǎng)液噴灑單元軌道結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖4-1、圖4-2為本實用新型營養(yǎng)液噴灑單元移動噴頭結(jié)構(gòu)示意圖(圖中無箭頭線為電線，有箭頭線為液體管道)；
[0025]圖5為本實用新型實施例數(shù)據(jù)處理單元示意圖；
[0026]圖6為本實用新型實施例的全自動大棚營養(yǎng)液配制及噴灑流程圖。
【具體實施方式】
[0027]參見圖1，一種全自動大棚營養(yǎng)液配制及噴灑系統(tǒng)，包括營養(yǎng)液配制單元1、營養(yǎng)液噴灑單元2和數(shù)據(jù)處理單元3三個單元組成。它們之間通過CC2530組建的Zigbee無線網(wǎng)絡4實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。
[0028]參見圖2,營養(yǎng)液配制單兀I包括若干個原料桶13,原料桶13中存放在配制營養(yǎng)液所需元素的高濃度液體，液體濃度事先輸入系統(tǒng)的管理軟件中，以便計算機根據(jù)營養(yǎng)液成分表計算出所需元素的液體體積。每個原料桶13的出口都安裝了高精度霍爾流量傳感器14，對桶中的高濃度化學液體以及起稀釋作用的水15進行精確流量控制，在重力的作用下，液體會流入營養(yǎng)液混合箱8，混合箱8中裝有溫度傳感器16、pH值傳感器5、紅外測距傳感器6以及微型攪拌器7，其中紅外測距傳感器6起到測量桶中水位的作用，為了減小誤差使用微型攪拌器7來進行營養(yǎng)液的混合?；旌贤瓿珊蟮臓I養(yǎng)液由一個正排量水泵9抽取并增壓,增壓后的營養(yǎng)液流經(jīng)紫外線消毒系統(tǒng)10后從營養(yǎng)液出水口 17流向營養(yǎng)液噴灑單元。以上所述的高精度霍爾流量傳感器14、溫度傳感器16、pH值傳感器5、紅外測距傳感器6、微型攪拌器7、正排量水泵9以及紫外線消毒系統(tǒng)10，它們的控制及反饋信息都由CC2530無線控制節(jié)點一 11來完成與數(shù)據(jù)處理單元中網(wǎng)關(guān)節(jié)點的數(shù)據(jù)交換。水源進水口 15出安裝了過濾器12，以防雜物進入營養(yǎng)液混合箱8。圖中無箭頭線為電線，有箭頭線為液體管道。
[0029]參見圖3和圖4-1、圖4-2，營養(yǎng)液噴灑單元2由一組可移動噴頭18及分布在種植槽上方的鋼制軌道槽19組成。鋼制軌道槽19以距離安裝種植槽20的土壤271m-l.2m為宜。營養(yǎng)液配制單元I的營養(yǎng)液出水口 17通過彈性軟管27接至移動噴頭18，移動噴頭18的上部分為傳動裝置，由步進電機21帶動滑輪22使得移動噴頭18在鋼制軌道槽19上移動；移動噴頭18的下部分由一個高精度霍爾流量傳感26、多個噴頭23、無線控制節(jié)點二 24和紅外測距傳感器25組成，噴頭23的數(shù)量視作物的種植密度而定，紅外測距傳感器24負責作物28的定位，每一行作物在其一邊的水泥臺29放置一個定位物26，紅外測距傳感器24檢測到定位物26后控制移動噴頭18停止移動并進行噴灑，從而實現(xiàn)營養(yǎng)液的精準噴灑。以上所述的步進電機21、高精度霍爾流量傳感器26以及紅外測距傳感器25，它們的控制及反饋信息都由CC2530無線控制節(jié)點二 24來完成與數(shù)據(jù)處理單元中網(wǎng)關(guān)節(jié)點的數(shù)據(jù)交換。圖中無箭頭線為電線，有箭頭線為液體管道。
[0030]參見圖5，數(shù)據(jù)處理單元3包括無線網(wǎng)關(guān)節(jié)點30和本地計算機31，無線網(wǎng)關(guān)節(jié)點30通過USB2.0連接本地計算機31。本地計算機31上安裝專用管理軟件,可將本地計算機31中數(shù)據(jù)上傳至Internet網(wǎng)，使得異地計算機32可以利用Internet網(wǎng)同步控制營養(yǎng)液配制及噴灑系統(tǒng)。
[0031]參見圖6，本實施例的管理軟件具體運作流程為:對用戶輸入的營養(yǎng)液成分表、噴灑時間等參數(shù)進行數(shù)據(jù)處理，計算出所需元素及稀釋水的液體體積后，首先進行自檢，判斷有無充足元素原料，無線網(wǎng)絡連接是否正常，如果自檢不通過管理軟件將發(fā)出報警信息。自檢通過后，計算機利用無線網(wǎng)關(guān)節(jié)點將各個元素對應的流量信息通過Zigbee網(wǎng)絡傳送至無線控制節(jié)點一 11，無線控制節(jié)點一 11根據(jù)流量信息控制相對應的高精度霍爾流量傳感器14讓相對應元素的液體流入營養(yǎng)液混合箱8。在最后一種元素完成注入后，控制微型攪拌器7進行營養(yǎng)液的混合攪拌，同時利用溫度傳感器16、PH值傳感器5、紅外測距傳感器6，對混合過程進行監(jiān)控，如發(fā)生數(shù)據(jù)異常則管理軟件發(fā)出報警信息?；旌贤瓿珊?，計算機控制正排量水泵9抽取混合箱中的營養(yǎng)液并增壓，同時打開紫外線消毒系統(tǒng)10。在管中壓力到達合適數(shù)值后，計算機將控制信息利用無線網(wǎng)關(guān)節(jié)點通過Zigbee網(wǎng)絡傳送至無線控制節(jié)點二 24，此時步進電機21啟動，移動噴頭18在鋼制軌道槽19上向前移動，在紅外測距傳感器25感應到定位物26使測距發(fā)生改變時，步進電機21停止工作，高精度霍爾流量傳感器26被打開，營養(yǎng)液通過彈性軟管27到達噴頭23后被噴灑到作物28上。到達所設(shè)定的噴灑時間后，營養(yǎng)液噴灑單元二的高精度霍爾流量傳感器26關(guān)閉，步進電機21啟動繼續(xù)向下一噴灑點移去。在最后一個定位物被識別后，步進電機21帶動移動噴頭18退回原位。
【權(quán)利要求】
1.一種全自動大棚營養(yǎng)液配制及噴灑系統(tǒng)，由營養(yǎng)液配制單元、營養(yǎng)液噴灑單元和數(shù)據(jù)處理單元三個單元組成，其特征在于，所述的營養(yǎng)液配制單元中設(shè)有若干個原料桶，每個原料桶中分別存放著所需元素的高濃度液體；每個原料桶的出口安裝有閥門和高精度霍爾流量傳感器；各個原料桶的出口通過管道與其下方的混合箱連接；該混合箱中裝有紅外測距傳感器和微型攪拌器；所述混合箱中還設(shè)有正排量水泵；所述各原料桶的閥門、混合箱中的微型攪拌器及正排量水泵，均由計算機控制運轉(zhuǎn)；所述各原料桶的高精度霍爾流量傳感器、紅外測距傳感器的輸出，均接計算機。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全自動大棚營養(yǎng)液配制及噴灑系統(tǒng)，其特征在于，所述混合箱中還裝有溫度傳感器、pH值傳感器；該溫度傳感器、pH值傳感器的輸出，均接計算機。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全自動大棚營養(yǎng)液配制及噴灑的系統(tǒng)，其特征在于，所述增壓后的營養(yǎng)液流經(jīng)后流向營養(yǎng)液噴灑單元的管道中，設(shè)置有紫外線消毒系統(tǒng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述的全自動大棚營養(yǎng)液配制及噴灑系統(tǒng)，其特征在于，所述的高精度霍爾流量傳感器、溫度傳感器、PH值傳感器、紅外測距傳感器、微型攪拌器、正排量水泵以及紫外線消毒系統(tǒng)，它們的控制及反饋信息都由無線控制節(jié)點CC2530來完成與數(shù)據(jù)處理單元中網(wǎng)關(guān)節(jié)點的數(shù)據(jù)交換。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的全自動大棚營養(yǎng)液配制及噴灑系統(tǒng)，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)處理單元(3)包括有無線網(wǎng)關(guān)節(jié)點(30)和本地計算機(31)，無線網(wǎng)關(guān)節(jié)點(30)通過USB2.0連接本地計算機(31);本地計算機(31)上安裝專用管理軟件，可將本地計算機(31)中數(shù)據(jù)上傳至Internet網(wǎng)；異地計算機(32)利用Internet網(wǎng)同步控制營養(yǎng)液配制及噴灑系統(tǒng)。
【文檔編號】A01C23/04GK203423957SQ201320413923
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年7月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月11日
【發(fā)明者】孫俊, 董梁, 毛罕平, 武小紅, 金夏明, 張梅霞, 方敏 申請人:江蘇大學