一种可自动觅光的室内雾化栽培系统及工作方法

摘要

本发明公开了一种可自动觅光的室内雾化栽培系统及工作方法，涉及无土栽培技术领域，包括信息采集模块、执行模块和控制器；所述信息采集模块用来采集作物的生长信息、栽培箱内部温湿度和光照情况；所述控制器用来接收信息采集模块的信息并作出相应的决策，并将决策信号发送给执行模块；所述执行模块根据控制器发出的决策信号执行相应的动作。本发明可以保证种植作物最大限度地利用现有光照、温湿度情况，避免因为光照角度问题而浪费部分光照，从而实现了对雾化栽培系统的充分利用和智能化控制。

说明书

技术领域

本发明涉及无土栽培技术领域，尤其涉及到一种可自动觅光的室内恒温恒光雾化栽培系统及工作方法。

背景技术

无土栽培技术，可以使农作物离开土壤的限制，充分利用现有空间，提高经济型。而雾化栽培技术在无土栽培领域中，在节约资源和利用空间方面最好，最有经济型。

雾化栽培的作物虽然离开了土壤的限制，但是植物生长过程中光照强度和适宜的温湿度是必不可少的。即无法充分地利用全年的时间。

发明内容

针对上述问题，发明提供了一种可自动觅光的室内恒温恒光雾化栽培系统，通过该系统可以实现对雾化栽培系统的充分利用和智能化控制。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种可自动觅光的室内恒温恒光雾化栽培系统，包括信息采集模块、执行模块和控制器；所述信息采集模块用来采集作物的生长信息、栽培箱内部温湿度和光照情况；所述控制器用来接收信息采集模块的信息并作出相应的决策，并将决策信号发送给执行模块；所述执行模块根据控制器发出的决策信号执行相应的动作。

进一步的，所述信息采集模块包括可旋转摄像头、温湿度传感器和光照探测器；所述可旋转摄像头用来观测记录植物生长情况，所述温度传感器用来实时监测当前栽培箱内部的温湿度状况；所述光照探测器用来实时监测当前外部环境的光照强度和光照角度。

进一步的，所述执行模块包括RGB补光灯、加热器和鼓风机；所述RGB补光灯均匀的安装在栽培箱内部上顶面上，所述加热器安装在栽培箱内部壁面上；所述鼓风机安装在栽培箱上。

进一步的，所述执行模块包括液压装置，通过液压装置工作可实现栽培箱高度和角度的调节。

进一步的，所述液压装置包括液压缸和升降支架；所述液压缸有数个，均匀布置在栽培箱的下端面上；所述液压缸输出端活塞杆上安装有伸缩套筒；所述伸缩套筒输出端安装有升降支架的一端，升降支架的另一端安装在机架上；伸缩套筒在液压缸活塞杆的带动下，可带动升降支架伸长或者压缩。

进一步的，所述执行模块包括喷雾模块，所述喷雾模块用来对栽培箱内的作物进行喷雾。

进一步的，所述喷雾模块包括雾化喷头、进液管和进药管；所述雾化喷头均匀的设置在栽培箱内部，所述雾化喷头包括数个，分别均匀的安装在栽培箱内部的上方与下方位置，栽培箱上方位置的雾化喷头用来对作物喷施药液；栽培箱下方位置的雾化喷头用来对作物喷施营养液；所述进液管和进药管分别用来输送营养液和药液。

进一步的，所述可旋转摄像头用于观测作物生长状况，生长状况包括植物生长过程中的叶片颜色和病虫害情况，将拍摄的图片上传给控制器，所述控制器上的图像处理软件对其生长情况进行分析，并根据相应生长情况进行喷雾调节。

进一步的，温湿度传感器用于检测栽培箱内的温湿度情况，并实时上传给控制器；当栽培箱内的温湿度不适于植物生长时，控制器将会作出相应决策处理，控制加热器、雾化喷头和鼓风机进行工作，对栽培箱内的温湿度情况进行调节。

进一步的，所述光照探测器实时监测栽培箱阳光照射情况并通过无线传输发送给控制器；控制器根据光照探测器探测到的数据对液压缸发出控制指令，通过调整升降支架进而调节栽培箱的高度和倾斜角度。

一种可自动觅光的室内恒温恒光雾化栽培系统的工作方法，包括如下步骤：

在该系统启动工作时，首先信息采集模块开始工作，光照探测器、温湿度传感器、可旋转摄像头同时进行工作；光照探测器对当前光照强度、角度进行信息采集，并发送给控制器；控制器根据当前的光照信息进行判断，若符合当前作物生长需要，则不进行其他操作，若当前光照角度不适合作物生长需求，则根据光照角度对四个液压缸进行控制，调整到合适的角度；若当前光照强度不符合作物的生长需求，则启动RGB补光灯，进行补光工作；温湿度传感器对当前栽培箱内部的温湿度信息进行判断，若内部温度高，湿度低，则开启鼓风机、顶部雾化喷头，二位三通电磁阀选择进水管，进行加湿降温工作；若温度低湿度大，则开启鼓风机和加热器，对栽培箱内进行升温除湿工作；在植物生长过程中，若可旋转摄像头采集到的作物生长图像；由控制器判断当前作物有病虫害发生或者有发生的可能，则控制器控制两位三通电磁阀选择进药管，并控制第二隔膜泵进行植保作业。

有益效果：

1.本发明中栽培箱在工作时，可以保证种植作物最大限度地利用现有光照、温湿度情况，避免因为光照角度问题而浪费部分光照。

2.该栽培箱在工作时，可以根据栽培箱外的情况对栽培箱内部环境进行实时调整，最大限度的利用有限的时间让作物一直处于生长状态，提高经济型；通过设计液压装置可以实现对栽培箱高度和角度的调节，从而可以更大程度上实现对自然光的利用效率；通过设置RGB补光灯、加热器和鼓风机，可以实现在光照不足、温度较低或者较高情况下作物的正常生长。

3.本发明系统结构简单，操作方便，通过信息采集模块用来采集作物的生长信息、栽培箱内部温湿度和光照情况，控制器对采集到的信息作出相应的决策，执行模块中各个机构的工作实现了栽培箱内作物的最大化生长，从而提高了栽培箱的利用率和经济效益。

附图说明

图1为根据本发明实施例的可自动觅光的室内恒温恒光雾化栽培系统整体结构示意图；

图2为本发明图1涉及到的有关栽培箱部分的示意图。

附图标记：

1-光照探测器；2-进药管；3-雾化喷头；4-RGB补光灯，5-挡雾板，6-可旋转摄像头，7-温湿度传感器；8-加热器，9-鼓风机，10-回药管，11-作物，12-回液管，13-进液管，14-十字槽沉头螺钉；15-升降支架，16-方头长圆柱端紧固螺钉，17-液压缸，18-第一隔膜泵；19-营养液箱；20-药箱；21-水箱；22-两位三通电磁阀；23-第二隔膜泵；24-栽培箱；25-进药管。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

结合附图1，一种可自动觅光的室内恒温恒光雾化栽培系统，包括信息采集模块、执行模块和控制器；

所述信息采集模块包括可旋转摄像头6、温湿度传感器7和光照探测器1；所述可旋转摄像头6安装在栽培箱24内部两侧，可以360°自由旋转角度，用来观测植物生长情况；所述温湿度传感器7安装在栽培箱内部两侧，与可旋转摄像头6相邻，实时监测当前栽培箱24内部的温湿度状况；所述光照探测器1安装在栽培箱24外侧顶部，实时监测当前外部环境的光照强度和光照角度。

所述执行模块包括液压缸17、RGB补光灯4、加热器8和鼓风机9；所述液压缸17和升降支架15安装在机架上；所述RGB补光灯4有若干个，安装在栽培箱24内部顶部；所述加热器8安装在栽培箱24内部两侧，与温湿度传感器7相邻；所述鼓风机9安装在栽培箱24两侧用于对栽培箱24的排风送风从而为栽培箱24内部通风换气和降温。

所述执行模块包括喷雾模块，喷雾模块包括雾化喷头3、进液管13、回液管12、药箱20、营养液箱19、第一隔膜泵18、第二隔膜泵23、进药管25和回药管10；所述雾化喷头3共有两套，一套安装于栽培箱24的内侧顶部，可用于植保作业或增强栽培箱24内部的湿度，降低栽培箱24内的温度；安装于顶部的雾化喷头3实现喷施药液，具体为雾化喷头3进药管25与第二隔膜泵23连接，第二隔膜泵23与药箱20相连；上述功能利用两位三通电磁阀22实现喷雾或者喷施药液；另一套安装于栽培箱24的底部，用于喷洒作物生长所需要的营养液，提供作物的营养供给；所述安装于底部的雾化喷头3，雾化喷头3进口管在栽培箱24的下层，与进液管13相连，进液管13与第一隔膜泵18相连，第一隔膜泵18与营养液箱相连；所述回药管10安装于栽培箱24中部，与作物11相邻，用于回收安装于顶部的雾化喷头3喷洒的多余药液；所述回液管12安装于底部雾化喷头3附近，用于回收雾化喷头3喷洒的多余营养液或作物11根系滴落的营养液。

升降支架15和液压缸17均有四个，液压缸17安装在机架上，升降支架15一端安装于机架上，另一端安装在伸缩套筒的输出端上，所述液压缸17均匀布置在栽培箱24底部对应的机架上，从而实现升降支架15的输出端可均匀作用在栽培箱24底部；通过控制每个升降支架15的升起高度，从而调整栽培箱24的倾斜角度。所述升降支架15中间有伸缩套筒，套筒顶端与液压缸17活塞杆刚性连接；当活塞杆伸出的时候，伸缩套筒伸长，从而带动升降支架15升高；当活塞杆收缩的时候，伸缩套筒变短，带动升降支架15降低；机架与升降支架15一端采用若干个十字槽沉头螺钉14相连，所述液压缸17与机架底座之间采用若干个头长圆柱端紧固螺钉16相连；所述挡雾板5用来为可旋转摄像头6挡雾化喷头喷出的液体。

其中，可旋转摄像头6用于观测作物11生长状况，主要包括植物生长过程中的叶片颜色、病虫害情况，将拍摄的图片上传给控制器，由控制器上的图像处理软件对其生长情况进行分析，并根据相应生长情况进行喷雾调节。

所述温湿度传感器7用于检测栽培箱内的温湿度情况，并实时上传给控制器。当栽培箱内的温湿度不适于植物生长时，控制器将会作出相应决策处理，控制加热器8、雾化喷头3和鼓风机9进行工作，对栽培箱内的温湿度情况进行调节；

所述光照探测器1实时监测栽培箱阳光照射情况并通过无线传输发送给控制器。当光照较强适宜作物生长时，不做改变。但是随着地球自转，太阳的照射角度也会随之改变。控制器根据光照探测器1探测到的数据对液压缸17发出控制指令，通过调整升降支架15进而调节栽培箱24的高度和倾斜角度。

所述光照探测器在1夜晚无阳光照射的时候或检测到光照强度低，例如阴天的情况时，光照探测器1将光照情况实时传输给控制器，控制器控制RGB补光灯4对栽培箱24内的作物11进行补光作业，保证其生长所需的光照情况。所述RGB补光灯4，可以根据栽培箱内实际栽种的作物进行光照颜色调节。

所述二位三通电磁阀22，共连接有三根水管，分别为进药管25、水箱21出水管和药箱20出水管；所述二位三通电磁阀22受控制器控制，可以根据作物11生长所需选择安装在栽培箱顶部的雾化喷头3喷水降温还是喷药进行植保作业。

工作过程如下：

在该系统启动工作时，首先信息采集模块开始工作，光照探测器1、温湿度传感器7、可旋转摄像头6同时进行工作；光照探测器1对当前光照强度、角度进行信息采集，并发送给控制器；控制器根据当前的光照信息进行判断，若符合当前作物11生长需要，则不进行其他操作，若当前光照角度和强度不适合作物11生长需求，则根据光照角度对四个液压缸17进行控制，调整到合适的角度，若当前光照强度不符合作物11的生长需求，则启动RGB补光灯4，进行补光工作；温湿度传感器对当前栽培箱24内部的温湿度信息进行判断，若内部温度高，湿度低，则开启鼓风机9、顶部雾化喷头3，二位三通电磁阀22选择进水管，进行加湿降温工作，若温度低湿度大，则开启鼓风机9和加热器8，对栽培箱24内进行升温除湿工作；在植物生长过程中，若可旋转摄像头6采集到的作物11生长图像，由控制器判断当前作物11有病虫害发生或者有发生的可能，则控制器控制两位三通电磁阀22选择进药管25，并控制第二隔膜泵23进行植保作业。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。