無(wú)土栽培裝置的制造方法
【專利摘要】無(wú)土栽培裝置，涉及農(nóng)作物種植。設(shè)有固定板、機(jī)架、人機(jī)界面、pH檢測(cè)儀、電導(dǎo)儀、用電檢測(cè)儀表、濕度傳感器、光照傳感器、二氧化碳傳感器、二氧化碳發(fā)生器、燈管、定植板、液位傳感器、培養(yǎng)液儲(chǔ)存箱、管道、水泵、流利條、溢流口與二分開關(guān)快接球閥、培養(yǎng)床、溫度傳感器、風(fēng)扇、主機(jī)、AD轉(zhuǎn)換模塊、溫控模塊、變頻器、管道壓力傳感器、電磁閥、三通管。通過(guò)人機(jī)界面設(shè)置植物在不同生長(zhǎng)周期的環(huán)境參數(shù)值，結(jié)合多種傳感器執(zhí)行器實(shí)現(xiàn)對(duì)植物生長(zhǎng)過(guò)程中的光照度、溫濕度、CO2和管道壓力值智能監(jiān)控與實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)不同類型植物在生命周期內(nèi)高效無(wú)土培育，為植物生長(zhǎng)提供最適生長(zhǎng)條件，充分節(jié)約人力與物力，顯著提高作物質(zhì)量與生長(zhǎng)效率。
【專利說(shuō)明】
無(wú)土栽培裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及農(nóng)作物種植，特別是涉及一種無(wú)土栽培裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的不斷加劇，中國(guó)的人均耕地面積日益減少，因此利用無(wú)土栽培節(jié)約耕地、防止病蟲害。但目前的無(wú)土栽培還需要投入較多人力實(shí)現(xiàn)栽培和監(jiān)控，且植物生長(zhǎng)周期較長(zhǎng)，故開發(fā)設(shè)計(jì)無(wú)土栽培裝置，實(shí)現(xiàn)環(huán)境的自動(dòng)調(diào)節(jié)，為植物提供最適生長(zhǎng)條件，并通過(guò)全天光照和溫度調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物不間斷生長(zhǎng)，顯著提高種植效率和農(nóng)作物質(zhì)量。
[0003]中國(guó)專利200720063611公開一種蔬菜植物觀賞培養(yǎng)箱，可以一定程度上實(shí)現(xiàn)植物生長(zhǎng)環(huán)境的調(diào)節(jié)，但缺少人機(jī)界面難以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)調(diào)節(jié)與環(huán)境檢測(cè)功能。
[0004]中國(guó)專利90222902公開一種植物組織分化和生長(zhǎng)培養(yǎng)箱，通過(guò)箱內(nèi)產(chǎn)生不同強(qiáng)度的電場(chǎng)、磁場(chǎng)和多種光譜促進(jìn)生物的組織分化和生長(zhǎng)，但該專利專門用于生物組織培養(yǎng)，限制廣品適用范圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種無(wú)土栽培裝置。
[0006]本發(fā)明設(shè)有固定板、機(jī)架、人機(jī)界面、pH檢測(cè)儀、電導(dǎo)儀、用電檢測(cè)儀表、濕度傳感器、光照傳感器、二氧化碳傳感器、二氧化碳發(fā)生器、燈管、定植板、液位傳感器、培養(yǎng)液儲(chǔ)存箱、管道、水栗、流利條、溢流口與二分開關(guān)快接球閥、培養(yǎng)床、溫度傳感器、風(fēng)扇、主機(jī)、AD轉(zhuǎn)換模塊、溫控模塊、變頻器、管道壓力傳感器、電磁閥、三通管；
[0007]所述固定板設(shè)于機(jī)架頂部，人機(jī)界面、pH檢測(cè)儀、電導(dǎo)儀、用電檢測(cè)儀表安裝在固定板上，濕度傳感器、光照傳感器、二氧化碳傳感器和溫度傳感器設(shè)于機(jī)架內(nèi)上部，用于對(duì)系統(tǒng)環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與反饋;二氧化碳發(fā)生器、燈管和風(fēng)扇設(shè)于機(jī)架內(nèi)上部，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)環(huán)境的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié);定植板設(shè)于培養(yǎng)床上，培養(yǎng)床設(shè)于機(jī)架內(nèi)上部，用于植物的無(wú)土栽培；流利條設(shè)于培養(yǎng)床下部，用于培養(yǎng)床的移動(dòng);水栗設(shè)于機(jī)架底部，設(shè)于水栗開關(guān)處的電磁閥控制水栗運(yùn)轉(zhuǎn)使培養(yǎng)液通過(guò)管道流入培養(yǎng)床中；培養(yǎng)液儲(chǔ)存箱設(shè)于機(jī)架內(nèi)底部，液位傳感器設(shè)于培養(yǎng)液儲(chǔ)存箱內(nèi)，用于對(duì)液位的檢測(cè);在水栗與培養(yǎng)液儲(chǔ)存箱之間設(shè)有三通管，在管道中設(shè)有管道壓力傳感器用于檢測(cè)管道壓力值，在培養(yǎng)床側(cè)壁設(shè)有溢流口，溢流口通過(guò)溢流口與二分開關(guān)快接球閥與培養(yǎng)液儲(chǔ)存箱連接，用于將多余的培養(yǎng)液回流至培養(yǎng)液儲(chǔ)存箱，實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)液循環(huán);在機(jī)架頂部設(shè)有主機(jī)、AD轉(zhuǎn)換模塊、溫控模塊和變頻器，用于對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的控制。
[0008]在機(jī)架的底部可設(shè)有底輪。
[0009]所述溫度傳感器可采用PT100溫度傳感器。
[0010]所述主機(jī)可采用臺(tái)達(dá)SS2主機(jī)。
[0011]本發(fā)明的機(jī)械結(jié)構(gòu)主要包括制作材料為亞克力板的頂板和鋁型材搭建的整個(gè)外觀結(jié)構(gòu)。在裝置中部放置定植板與培養(yǎng)床，用于植物的無(wú)土栽培;通過(guò)在培養(yǎng)床下部裝設(shè)流利條，便于培養(yǎng)床的移動(dòng);并在裝置底部設(shè)置培養(yǎng)液儲(chǔ)存箱，水栗運(yùn)轉(zhuǎn)使培養(yǎng)液通過(guò)管道流入培養(yǎng)床中，在水栗與培養(yǎng)液儲(chǔ)藏箱之間架設(shè)三通管，防止管道壓力過(guò)大導(dǎo)致破損;并在培養(yǎng)床側(cè)壁開溢流口，通過(guò)二分開關(guān)快接球閥使多余培養(yǎng)液回流至培養(yǎng)液儲(chǔ)存箱中，實(shí)現(xiàn)整個(gè)培養(yǎng)液循環(huán);在裝置頂部設(shè)置AD轉(zhuǎn)換模塊、臺(tái)達(dá)SS2主機(jī)、變頻器和溫控模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的控制;在頂部亞克力板上部裝設(shè)人機(jī)界面，便于操作人員對(duì)裝置進(jìn)行操作;并在人機(jī)界面旁設(shè)置PH計(jì)及電導(dǎo)率儀，實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)環(huán)境;通過(guò)在系統(tǒng)內(nèi)裝設(shè)溫濕度傳感器、二氧化碳傳感器、光照傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與反饋;液位傳感器裝設(shè)于培養(yǎng)液儲(chǔ)存箱內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)對(duì)液位的檢測(cè);通過(guò)在系統(tǒng)內(nèi)安裝風(fēng)扇、燈管和二氧化碳發(fā)生器，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)。
[0012]電氣控制部分主要基于臺(tái)達(dá)SS2主機(jī)核心控制，主控制部分包括:臺(tái)達(dá)SS2主機(jī)、臺(tái)達(dá)4路輸入溫控模塊、臺(tái)達(dá)M系列變頻器、DOP系列控制頻和用電檢測(cè)儀表，各個(gè)控制器之間相互連接，相互通訊;傳感器主要包括PT100溫度傳感器、濕度傳感器、光照度傳感器、二氧化碳傳感器、在線PH檢測(cè)儀、在線電導(dǎo)儀、液位傳感器、管道壓力傳感器等;執(zhí)行器包含風(fēng)扇、燈管和二氧化碳發(fā)生器。各類傳感器將檢測(cè)到的模擬信號(hào)傳輸給主機(jī)，通過(guò)主機(jī)的AD轉(zhuǎn)換模塊將模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，進(jìn)而通過(guò)PLC編程控制各類執(zhí)行器的啟停;管道壓力傳感器將檢測(cè)到的壓力模擬量信號(hào)通過(guò)AD轉(zhuǎn)化模塊轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，從而使變頻器通過(guò)模糊算法和PID閉環(huán)控制來(lái)控制水栗電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，調(diào)節(jié)管道壓力值。
[0013]本發(fā)明可以通過(guò)水栗將培養(yǎng)液儲(chǔ)存箱中液體供給培養(yǎng)床，并在培養(yǎng)床側(cè)壁設(shè)置溢流口實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)液循環(huán)。各類傳感器等將檢測(cè)到的環(huán)境參數(shù)反饋至臺(tái)達(dá)SS2主機(jī)和變頻器中，通過(guò)PID閉環(huán)控制、模糊控制等理論編程控制風(fēng)扇等執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行全自動(dòng)化智能培植。并通過(guò)人機(jī)界面設(shè)置并顯示當(dāng)前環(huán)境參數(shù)值，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
[0014]本發(fā)明具有如下有益技術(shù)效果:
[0015]溫濕度控制單元主要由濕度傳感器，四路PT100溫度傳感器、臺(tái)達(dá)溫控器、24V風(fēng)扇，白熾燈組成。濕度傳感器將檢測(cè)到的濕度通過(guò)模擬數(shù)據(jù)量傳給主機(jī)，當(dāng)室內(nèi)濕度較大時(shí)，將自動(dòng)啟動(dòng)風(fēng)扇，根據(jù)主機(jī)內(nèi)部?jī)?nèi)置PID參數(shù)調(diào)節(jié)來(lái)進(jìn)行排濕功能;PT100溫度傳感器將檢測(cè)到的溫度回饋給溫控器，溫控器同時(shí)將檢測(cè)到的溫度模擬量給主機(jī)，通過(guò)溫控器和PLC編程PID參數(shù)控制程序來(lái)控制白熾燈和風(fēng)扇的啟停:溫度過(guò)高時(shí)風(fēng)扇運(yùn)行降溫，溫度過(guò)低時(shí)白熾燈發(fā)光進(jìn)行升溫。
[0016]光照強(qiáng)度控制單元由光照度傳感器、并列的LED燈組成。光照度傳感器將采集到的光照度信息傳給主機(jī)，主機(jī)根據(jù)所設(shè)定的不同時(shí)間段植物生長(zhǎng)所需的光照強(qiáng)度范圍來(lái)控制LED亮滅的個(gè)數(shù)，從而達(dá)到預(yù)設(shè)的光照強(qiáng)度，使得溫室的光照度達(dá)到植物生長(zhǎng)的所需的最佳水平。
[0017]二氧化碳濃度控制單元由二氧化碳傳感器、二氧化碳發(fā)生器組成。二氧化碳傳感器將采集到的二氧化碳濃度信息傳給主機(jī)，主機(jī)根據(jù)所設(shè)定的不同時(shí)間段植物生長(zhǎng)所需的二氧化碳強(qiáng)度來(lái)控制二氧化碳發(fā)生器的啟停:當(dāng)溫室內(nèi)二氧化碳濃度較低時(shí)，主機(jī)根據(jù)內(nèi)部設(shè)定的程序自動(dòng)打開二氧化碳發(fā)生器電磁閥，室內(nèi)二氧化碳濃度逐漸增高到某一設(shè)定范圍，以達(dá)到植物生長(zhǎng)所需的最佳二氧化碳濃度。
[0018]培養(yǎng)液循環(huán)控制單元由培養(yǎng)液儲(chǔ)存箱、水栗、變頻器、培養(yǎng)床和各種管道組成，在水栗出水口安裝壓力傳感器，將壓力值反饋給變頻器，通過(guò)變頻器PID閉環(huán)調(diào)節(jié)水栗的轉(zhuǎn)速和流量，使得水管內(nèi)的壓力穩(wěn)定在某一特定值。同時(shí)在培養(yǎng)液儲(chǔ)存箱出水口設(shè)計(jì)旁路回流設(shè)計(jì)，以保證整個(gè)培養(yǎng)液循環(huán)系統(tǒng)的安全。液位傳感器檢測(cè)當(dāng)前液位，并反饋給主機(jī)，通過(guò)變頻器PID調(diào)節(jié)水栗流量控制液位在合理范圍內(nèi)。
[0019]系統(tǒng)控制單元包括主機(jī)(PLC控制器)、人機(jī)界面、用電檢測(cè)儀表。PLC控制器是該無(wú)土栽培裝置的核心，通過(guò)采集各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理之后在人機(jī)界面上顯示，讓用戶更加直觀地監(jiān)測(cè)整個(gè)溫室系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)境參數(shù);另一方面，PLC控制器根據(jù)植物生長(zhǎng)不同時(shí)段所需的最佳環(huán)境中設(shè)定的參數(shù)來(lái)控制各個(gè)執(zhí)行器，維持植物生長(zhǎng)最適環(huán)境。用電檢測(cè)儀表將當(dāng)前用電量傳輸至人機(jī)界面中，便于用戶了解當(dāng)前用電狀況。人機(jī)界面主要起監(jiān)控作用，可以監(jiān)測(cè)到該溫室系統(tǒng)內(nèi)部的環(huán)境狀況，并智能地根據(jù)植物當(dāng)前生長(zhǎng)狀況來(lái)預(yù)估植物生長(zhǎng)曲線與健康狀態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)例如培養(yǎng)液液位過(guò)高、輸出電壓輸出電流異常、水管壓力異常、溫室溫度過(guò)高等異常情況時(shí)會(huì)有報(bào)警提示。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)組成示意圖。
[0021 ]圖2為本發(fā)明實(shí)施例的培養(yǎng)液循環(huán)機(jī)構(gòu)機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]以下實(shí)施例將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0023 ]參見圖1和2，本發(fā)明實(shí)施例設(shè)有固定板A、機(jī)架B、人機(jī)界面1、pH檢測(cè)儀2、電導(dǎo)儀3、用電檢測(cè)儀表4、濕度傳感器51、光照傳感器52、二氧化碳傳感器53、二氧化碳發(fā)生器6、燈管
7、定植板8、液位傳感器9、培養(yǎng)液儲(chǔ)存箱1、管道11、水栗12、流利條14、溢流口與二分開關(guān)快接球閥15、培養(yǎng)床16、溫度傳感器17、風(fēng)扇18、主機(jī)19、AD轉(zhuǎn)換模塊20、溫控模塊21、變頻器22、管道壓力傳感器23、電磁閥24、三通管25和供電電源；
[0024]所述固定板A設(shè)于機(jī)架B頂部，人機(jī)界面1、ρΗ檢測(cè)儀2、電導(dǎo)儀3、用電檢測(cè)儀表4安裝在固定板A上，濕度傳感器51、光照傳感器52、二氧化碳傳感器53和溫度傳感器17設(shè)于機(jī)架B內(nèi)上部，用于對(duì)系統(tǒng)環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與反饋;二氧化碳發(fā)生器6、燈管7和風(fēng)扇18設(shè)于機(jī)架B內(nèi)上部，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)環(huán)境的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié);定植板8設(shè)于培養(yǎng)床16上，培養(yǎng)床16設(shè)于機(jī)架B內(nèi)上部，用于植物的無(wú)土栽培;流利條14設(shè)于培養(yǎng)床16下部，用于培養(yǎng)床16的移動(dòng);水栗12設(shè)于機(jī)架B底部，設(shè)于水栗12開關(guān)處的電磁閥24控制水栗12運(yùn)轉(zhuǎn)使培養(yǎng)液通過(guò)管道11流入培養(yǎng)床16中；培養(yǎng)液儲(chǔ)存箱10設(shè)于機(jī)架B內(nèi)底部，液位傳感器9設(shè)于培養(yǎng)液儲(chǔ)存箱10內(nèi)，用于對(duì)液位的檢測(cè);在水栗12與培養(yǎng)液儲(chǔ)存箱10之間設(shè)有三通管25，在管道11中設(shè)有管道壓力傳感器23用于檢測(cè)管道壓力值，在培養(yǎng)床16側(cè)壁設(shè)有溢流口，溢流口通過(guò)溢流口與二分開關(guān)快接球閥15與培養(yǎng)液儲(chǔ)存箱1連接，用于將多余的培養(yǎng)液回流至培養(yǎng)液儲(chǔ)存箱1，實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)液循環(huán);在機(jī)架B頂部設(shè)有主機(jī)19、AD轉(zhuǎn)換模塊20、溫控模塊21和變頻器22，用于對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的控制。
[0025]在機(jī)架B的底部設(shè)有底輪13。
[0026]所述溫度傳感器17采用PT100溫度傳感器。
[0027]所述主機(jī)19采用臺(tái)達(dá)SS2主機(jī)。
[0028]本發(fā)明實(shí)施例的機(jī)械結(jié)構(gòu)主要包括制作材料為亞克力板的頂板和鋁型材搭建的整個(gè)外觀結(jié)構(gòu)，底部設(shè)置底輪13，便于裝置的移動(dòng)。在裝置中部放置定植板8與培養(yǎng)床16，用于植物的無(wú)土栽培;通過(guò)在培養(yǎng)床16下部裝設(shè)流利條14，便于培養(yǎng)床的移動(dòng);并在裝置底部設(shè)置培養(yǎng)液儲(chǔ)存箱10，設(shè)置于水栗12開關(guān)處的電磁閥24控制水栗12運(yùn)轉(zhuǎn)從而使培養(yǎng)液通過(guò)管道11流入培養(yǎng)床16中，在水栗12與培養(yǎng)液儲(chǔ)藏箱10之間架設(shè)三通管25，防止管道11壓力過(guò)大導(dǎo)致破損，同時(shí)在管道11中裝設(shè)管道壓力傳感器23，可檢測(cè)當(dāng)前管道壓力值;并在培養(yǎng)床16側(cè)壁開溢流口，通過(guò)二分開關(guān)快接球閥15使多余培養(yǎng)液回流至培養(yǎng)液儲(chǔ)存箱10中，實(shí)現(xiàn)整個(gè)培養(yǎng)液循環(huán);在裝置頂部設(shè)置AD轉(zhuǎn)換模塊20、主機(jī)19、變頻器22和溫控模塊21實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的控制；在頂部亞克力板上部裝設(shè)人機(jī)界面I，便于操作人員對(duì)裝置進(jìn)行操作;并在人機(jī)界面旁設(shè)置用電檢測(cè)儀表4、pH檢測(cè)儀2及電導(dǎo)儀3，實(shí)時(shí)檢測(cè)用電量與系統(tǒng)環(huán)境;通過(guò)在系統(tǒng)內(nèi)裝設(shè)溫度傳感器17、濕度傳感器51、二氧化碳傳感器52、光照傳感器53實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與反饋;液位傳感器9裝設(shè)于培養(yǎng)液儲(chǔ)存箱10內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)對(duì)液位的檢測(cè)；通過(guò)在系統(tǒng)內(nèi)安裝風(fēng)扇18、燈管7和二氧化碳發(fā)生器6，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)。
[0029]電氣控制主要基于主機(jī)19核心控制，主控制部分包括:主機(jī)19、4路輸入溫控模塊21、變頻器22、用電檢測(cè)儀表4，各個(gè)控制器之間相互連接，相互通訊；傳感器主要包括，PT100溫度傳感器17、濕度傳感器51、光照度傳感器52、二氧化碳傳感器53、pH檢測(cè)儀2、電導(dǎo)儀3、液位傳感器9、管道壓力傳感器23等;執(zhí)行器包含風(fēng)扇18、燈管7和二氧化碳發(fā)生器6。各類傳感器將檢測(cè)到的模擬信號(hào)傳輸給主機(jī)19，通過(guò)主機(jī)的AD轉(zhuǎn)換模塊20將模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，進(jìn)而通過(guò)PLC編程控制各類執(zhí)行器(二氧化碳發(fā)生器6、燈管7和風(fēng)扇18)的啟停;管道壓力傳感器23將檢測(cè)到的壓力模擬量信號(hào)通過(guò)AD轉(zhuǎn)化模塊20轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，從而使變頻器22通過(guò)模糊算法和PID閉環(huán)控制來(lái)控制水栗12電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，調(diào)節(jié)管道壓力值。
[0030]本發(fā)明的具體工作原理和工作過(guò)程如下:
[0031]操作模式:
[0032]通過(guò)人機(jī)界面I為系統(tǒng)設(shè)置環(huán)境最適值范圍。此模式下分為常見蔬菜與其他植物，常見蔬菜模式下，系統(tǒng)已根據(jù)植物實(shí)際生長(zhǎng)狀況設(shè)置好參數(shù)，選擇此模式開始植物種植;其他植物模式下，需為該種類植物手動(dòng)設(shè)置在不同生長(zhǎng)周期的最適環(huán)境參數(shù)，如溫濕度、光照、二氧化碳含量、管道壓力。
[0033]為系統(tǒng)設(shè)置好參數(shù)，啟動(dòng)系統(tǒng)，濕度傳感器51檢測(cè)到當(dāng)前濕度通過(guò)AD轉(zhuǎn)換模塊20將模擬量反饋至主機(jī)19，當(dāng)室內(nèi)濕度較大時(shí)，將自動(dòng)啟動(dòng)風(fēng)扇18，根據(jù)主機(jī)內(nèi)部?jī)?nèi)置PID參數(shù)調(diào)節(jié)來(lái)進(jìn)行排濕功能；當(dāng)室內(nèi)濕度較低時(shí)，將通過(guò)變頻器22通過(guò)PID閉環(huán)調(diào)節(jié)水栗12轉(zhuǎn)速和流量，增大室內(nèi)濕度。四路溫度傳感器17通過(guò)溫控器21分別將檢測(cè)到的溫度模擬量給主機(jī)19，通過(guò)溫控器21和PLC編程PID參數(shù)控制程序來(lái)控制燈管7和風(fēng)扇18的啟停，溫度過(guò)高時(shí)風(fēng)扇18運(yùn)行降溫，溫度過(guò)低時(shí)燈管7發(fā)光進(jìn)行升溫。光照度傳感器5將采集到的光照度信息傳給主機(jī)19，主機(jī)根據(jù)所設(shè)定的不同時(shí)間段植物生長(zhǎng)所需的光照強(qiáng)度范圍來(lái)控制燈管7亮滅的個(gè)數(shù)，使得溫室的光照度達(dá)到植物生長(zhǎng)的所需的最佳水平。二氧化碳傳感器5將采集到的二氧化碳濃度信息傳給主機(jī)19，主機(jī)根據(jù)所設(shè)定的不同時(shí)間段植物生長(zhǎng)所需的二氧化碳強(qiáng)度來(lái)控制二氧化碳發(fā)生器6的啟停，當(dāng)溫室內(nèi)二氧化碳濃度較低時(shí)，主機(jī)根據(jù)內(nèi)部設(shè)定的程序自動(dòng)打開二氧化碳發(fā)生器6電磁閥，使室內(nèi)二氧化碳濃度逐漸增高以達(dá)到植物生長(zhǎng)所需的最佳二氧化碳濃度;二氧化碳濃度較高時(shí)，通過(guò)程序控制風(fēng)扇18打開，使當(dāng)前環(huán)境內(nèi)二氧化碳含量恢復(fù)正常值。培養(yǎng)液循環(huán)控制單元通過(guò)在水栗12出水口安裝壓力傳感器23，將壓力值反饋給變頻器22，通過(guò)變頻器22PID閉環(huán)調(diào)節(jié)電磁閥24的開關(guān)程度與水栗12的轉(zhuǎn)速和流量，使得水管11內(nèi)的壓力穩(wěn)定在某一特定值。從而維持系統(tǒng)內(nèi)環(huán)境的恒定，為植物提供最適生長(zhǎng)環(huán)境保證其不間斷生長(zhǎng)，提高作物質(zhì)量和生長(zhǎng)效率。
[0034]正常模式:
[0035]用電檢測(cè)儀表4可將當(dāng)前電壓、電流和用電量傳輸至人機(jī)界面I中，便于用戶了解當(dāng)前用電狀況。
[0036]為人機(jī)界面設(shè)置監(jiān)控界面，通過(guò)各個(gè)傳感器將檢測(cè)到的當(dāng)前環(huán)境值通過(guò)主機(jī)19傳輸給人機(jī)界面I，便于用戶及時(shí)查看當(dāng)前環(huán)境指標(biāo)。同時(shí)人機(jī)界面I通過(guò)歷史記錄功能，將檢測(cè)到的環(huán)境參數(shù)值儲(chǔ)存并以曲線圖的形式呈現(xiàn)在界面中，用戶通過(guò)觀察曲線變化趨勢(shì)判斷當(dāng)前植物健康狀況并對(duì)生長(zhǎng)情況進(jìn)行預(yù)估。
[0037]維護(hù)模式:
[0038]用戶可根據(jù)需要，自己備份系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)的數(shù)據(jù)。當(dāng)系統(tǒng)還原時(shí)，可在人機(jī)界面I中選擇恢復(fù)到用戶自定義狀態(tài)。
[0039]系統(tǒng)故障報(bào)警后，若用戶無(wú)法將系統(tǒng)恢復(fù)正常狀態(tài)，通過(guò)選擇恢復(fù)出廠設(shè)置系統(tǒng)即自動(dòng)復(fù)原。一旦恢復(fù)出廠設(shè)置，系統(tǒng)將自動(dòng)刪除所有用戶備份的數(shù)據(jù)。
[0040]當(dāng)系統(tǒng)通過(guò)各個(gè)傳感器監(jiān)測(cè)例如培養(yǎng)液液位過(guò)高、輸出電壓輸出電流異常、水管壓力異常、溫室溫度過(guò)高等異常情況時(shí)會(huì)有報(bào)警提示并在人機(jī)界面I中呈現(xiàn)紅燈報(bào)警，直至自動(dòng)調(diào)節(jié)至正常值。在報(bào)警模式下，用戶可以自行設(shè)置報(bào)警聲音、報(bào)警情況及復(fù)位按鈕的使用習(xí)慣。
[0041]本發(fā)明由PLC集成控制，通過(guò)人機(jī)界面設(shè)置植物在不同生長(zhǎng)周期的環(huán)境參數(shù)值，結(jié)合多種傳感器執(zhí)行器實(shí)現(xiàn)對(duì)植物生長(zhǎng)過(guò)程中的光照度、溫濕度、CO2和管道壓力值智能監(jiān)控與實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)。真正意義上實(shí)現(xiàn)了不同類型植物在生命周期內(nèi)高效無(wú)土培育，為植物生長(zhǎng)提供最適生長(zhǎng)條件，充分節(jié)約人力與物力，顯著提高作物質(zhì)量與生長(zhǎng)效率。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.無(wú)土栽培裝置，其特征在于設(shè)有固定板、機(jī)架、人機(jī)界面、pH檢測(cè)儀、電導(dǎo)儀、用電檢測(cè)儀表、濕度傳感器、光照傳感器、二氧化碳傳感器、二氧化碳發(fā)生器、燈管、定植板、液位傳感器、培養(yǎng)液儲(chǔ)存箱、管道、水栗、流利條、溢流口與二分開關(guān)快接球閥、培養(yǎng)床、溫度傳感器、風(fēng)扇、主機(jī)、AD轉(zhuǎn)換模塊、溫控模塊、變頻器、管道壓力傳感器、電磁閥、三通管； 所述固定板設(shè)于機(jī)架頂部，人機(jī)界面、PH檢測(cè)儀、電導(dǎo)儀、用電檢測(cè)儀表安裝在固定板上，濕度傳感器、光照傳感器、二氧化碳傳感器和溫度傳感器設(shè)于機(jī)架內(nèi)上部，用于對(duì)系統(tǒng)環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與反饋;二氧化碳發(fā)生器、燈管和風(fēng)扇設(shè)于機(jī)架內(nèi)上部，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)環(huán)境的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié);定植板設(shè)于培養(yǎng)床上，培養(yǎng)床設(shè)于機(jī)架內(nèi)上部，用于植物的無(wú)土栽培;流利條設(shè)于培養(yǎng)床下部，用于培養(yǎng)床的移動(dòng);水栗設(shè)于機(jī)架底部，設(shè)于水栗開關(guān)處的電磁閥控制水栗運(yùn)轉(zhuǎn)使培養(yǎng)液通過(guò)管道流入培養(yǎng)床中；培養(yǎng)液儲(chǔ)存箱設(shè)于機(jī)架內(nèi)底部，液位傳感器設(shè)于培養(yǎng)液儲(chǔ)存箱內(nèi)，用于對(duì)液位的檢測(cè);在水栗與培養(yǎng)液儲(chǔ)存箱之間設(shè)有三通管，在管道中設(shè)有管道壓力傳感器用于檢測(cè)管道壓力值，在培養(yǎng)床側(cè)壁設(shè)有溢流口，溢流口通過(guò)溢流口與二分開關(guān)快接球閥與培養(yǎng)液儲(chǔ)存箱連接，用于將多余的培養(yǎng)液回流至培養(yǎng)液儲(chǔ)存箱，實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)液循環(huán);在機(jī)架頂部設(shè)有主機(jī)、AD轉(zhuǎn)換模塊、溫控模塊和變頻器，用于對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的控制。2.如權(quán)利要求1所述無(wú)土栽培裝置，其特征在于在機(jī)架的底部設(shè)有底輪。3.如權(quán)利要求1所述無(wú)土栽培裝置，其特征在于所述溫度傳感器采用PTlOO溫度傳感器。4.如權(quán)利要求1所述無(wú)土栽培裝置，其特征在于所述主機(jī)采用臺(tái)達(dá)SS2主機(jī)。
【文檔編號(hào)】A01G31/02GK105875386SQ201610351690
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年5月24日
【發(fā)明人】許英杰, 馬思遠(yuǎn), 李文卓, 黃景山, 吉瑩, 黃文廣, 劉俊良
【申請(qǐng)人】廈門大學(xué)