立體植物栽培自動澆水系統(tǒng)及利用該系統(tǒng)控制澆水的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及農業(yè)機械【技術領域】，尤其涉及一種立體植物栽培自動澆水系統(tǒng)及利用該系統(tǒng)控制澆水的方法。該自動澆水系統(tǒng)包括支架、傳動單元、供水單元、控制器和傳感器單元；供水單元設置在所述支架上，并與栽培容器經(jīng)過的位置相應，所述傳感器單元設置在支架上，并與栽培容器經(jīng)過的位置相應，供水單元、傳動單元及傳感器單元均與所述控制器相連，通過傳感器單元將栽培容器經(jīng)過的信息傳遞給控制器，控制器進而通過控制傳動單元和供水單元，實現(xiàn)對栽培容器澆水的自動控制，澆水方便，且澆水均勻性好，為植物良好生長提供了適宜的水分供應。
【專利說明】立體植物栽培自動澆水系統(tǒng)及利用該系統(tǒng)控制澆水的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及農業(yè)機械【技術領域】，尤其涉及一種立體植物栽培自動澆水系統(tǒng)及利用該系統(tǒng)控制澆水的方法。 【背景技術】
[0002]水分是植物生長所必須的重要因素。近年來，隨著城市人口的增長和可用地面積的減少，充分利用和發(fā)展都市宜農立體空間進行植物栽培受到了人們的普遍重視。發(fā)展立體栽培可以種植多層植物，植物層數(shù)較多，尤其當采用立體旋轉栽培裝置模式時，使得澆水變得更為困難，均勻性難以保證，由此導致局部植物缺水干枯或澆水過量現(xiàn)象時有發(fā)生，一定程度上影響了植物的生長。
[0003]因此，針對以上不足，本發(fā)明提供了一種立體植物栽培自動澆水系統(tǒng)及利用該系統(tǒng)控制澆水的方法。

【發(fā)明內容】

[0004](一)要解決的技術問題
[0005]本發(fā)明的目的是提供一種立體植物栽培自動澆水系統(tǒng)及利用該系統(tǒng)控制澆水的方法以解決立體植物栽培中澆水難和澆水均勻性差的問題。
[0006](二)技術方案
[0007]為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種立體植物栽培自動澆水系統(tǒng)，其包括支架、傳動單元、供水單元、控制器和傳感器單元；所述傳動單元設置在支架上，并帶動設置在其上的栽培容器旋轉；所述供水單元設置在所述支架上，并與所述栽培容器經(jīng)過的位置相應，用于向所述栽培容器供水；所述傳感器單元設置在所述支架上，并與所述栽培容器經(jīng)過的位置相應；所述供水單元、所述傳動單元及所述傳感器單元均與所述控制器相連。
[0008]其中，所述傳動單元包括設置在所述支架上部的兩個從動大鏈輪、設置在所述支架下部傳動軸上的兩個主動大鏈輪以及連接所述從動大鏈輪和所述主動大鏈輪的兩條并行的鏈條；所述傳動軸通過電動機驅動，所述電動機與所述控制器相連；所述兩條并行的鏈條之間設置多排平行的掛桿，所述栽培容器掛在所述掛桿上。
[0009]其中，所述傳動軸的一端伸出支架外，且設置有被動小鏈輪，所述被動小鏈輪與設置在所述電動機轉軸端的主動小鏈輪通過傳動鏈連接。
[0010]其中，所述供水單元包括供水主管、供水細管、供水軟管和水泵；所述供水主管設置在所述支架上，且與所述栽培容器經(jīng)過的位置相應；所述供水主管上設置有供水細管，所述供水細管對應所述栽培容器；所述供水主管一端封閉，所述供水主管的另一端通過供水軟管與水泵相連，水泵位于水箱中且與控制器相連。
[0011]其中，所述傳感器單元包括補水傳感器，所述補水傳感器設置在所述支架下部，且與所述掛桿經(jīng)過的最低位置相應，所述補水傳感器與所述控制器相連。
[0012]其中，所述補水傳感器的探頭發(fā)射端設置在所述傳動軸的下方一側，所述補水傳感器的探頭接收端設置在所述傳動軸的下方另一側。
[0013]其中，所述栽培容器中設置有水分傳感器，所述水分傳感器與所述控制器相連。
[0014]其中，所述水分傳感器為無線水分傳感器。
[0015]本發(fā)明另一方面還提供了一種利用上述自動澆水系統(tǒng)控制澆水的方法，其特征在于:包括以下步驟:
[0016]S1.通過控制器控制傳動單元的電動機開啟，兩個主動大鏈輪帶動兩條并行的鏈條旋轉；
[0017]S2.通過補水傳感器將相鄰的兩排栽培容器經(jīng)過所述補水傳感器的時間間隔信息傳遞給所述控制器；
[0018]S3.通過所述控制器設定所述水泵的供水時間，使所述水泵的供水時間小于相鄰兩排栽培容器經(jīng)過所述補水傳感器的時間間隔，則不供水時間即為相鄰兩排栽培容器經(jīng)過所述補水傳感器的時間間隔和供水時間之差；
[0019]S4.所述控制器根據(jù)供水時間和不供水時間，在栽培容器旋轉時控制供水單元澆水或不燒水。
[0020](三)有益效果
[0021]本發(fā)明的上述技術方案具有如下優(yōu)點:本發(fā)明提供的立體植物栽培自動澆水系統(tǒng)通過將供水單元設置在所述支架上，并與栽培容器經(jīng)過的位置相應，供水單元設置在所述支架上，并與栽培容器經(jīng) 過的位置相應，所述傳感器單元設置在支架上，并與栽培容器經(jīng)過的位置相應，供水單元、傳動單元及傳感器單元均與所述控制器相連，通過傳感器單元將栽培容器經(jīng)過的信息傳遞給控制器，控制器進而通過控制傳動單元和供水單元，實現(xiàn)對栽培容器澆水的自動控制，澆水方便，且澆水均勻性好，為植物良好生長提供了適宜的水分供應；本發(fā)明提供的澆水控制方法根據(jù)供水時間和不供水時間在栽培容器旋轉時定時控制供水單元燒水或不燒水，控制準確，保證了燒水的便利性和均勻性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明實施例立體植物栽培自動澆水系統(tǒng)的前視圖；
[0023]圖2是本發(fā)明實施例立體植物栽培自動澆水系統(tǒng)的側視圖；
[0024]圖3是本發(fā)明實施例立體植物栽培自動澆水系統(tǒng)中供水單元的示意圖。
[0025]圖中，1:支架；2:堵頭；3:王動大鏈輪；4:鏈條；5:掛桿；6:栽培鉢；7:供水王管；8:供水細管；9:從動大鏈輪；10:被動小鏈輪；11:探頭發(fā)射端；12:主動小鏈輪；13:探頭接收端；14:供水王管固定架；15:供水軟管；16:7jC箱；17:電動機；18:控制器；19:傳動軸；20:水分傳感器。
【具體實施方式】
[0026]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0027]如圖1和圖2所示，本發(fā)明提供的立體植物栽培自動澆水系統(tǒng)包括支架1、設置在支架I上的傳動單元、供水單元、控制器18和傳感器單元；傳動單元包括設置在所述支架I上部的相對的兩個從動大鏈輪9、設置在所述支架I下部傳動軸19上的兩個主動大鏈輪3以及連接在所述從動大鏈輪9和所述主動大鏈輪3之間的兩條并行的鏈條4 ;傳動軸19的一端伸出支架I外，且設置有被動小鏈輪10，所述被動小鏈輪10與設置在所述電動機17轉軸端的主動小鏈輪12通過傳動鏈連接。在電動機17的驅動下,主動小鏈輪12帶動被動小鏈輪10轉動,驅動傳動軸19轉動,在傳動軸19的驅動下,主動大鏈輪3帶動從動大鏈輪9轉動，進而驅動并行的兩條鏈條4轉動，電動機17連接著控制器18，通過控制器18可以實現(xiàn)對電動機的智能控制。
[0028]一般地，在兩條鏈條4之間設置若干水平的掛桿5，在每個掛桿5上設置一排栽培缽6，每排栽培缽6可隨著鏈條4旋轉，這樣栽培植物受光均勻。進一步地，如圖3所示，供水單元包括供水主管7、供水細管8、供水軟管15和水泵，供水主管7水平設置在支架I中部的供水主管固定架14上，供水主管7上設置若干供水細管8，各供水與一排中的各個栽培缽6相對應，供水主管7的一端通過設置堵頭2封閉了起來，另一端通過一供水軟管15連接到支架I旁一水箱16中的水泵上。該水泵連接著控制器18，通過控制器18可以控制水泵的供水，供水主管7中的水通過供水細管8進入到栽培缽6中。
[0029]進一步，所述傳感器單元包括補水傳感器，所述補水傳感器設置在所述支架I下部，且與所述掛桿5經(jīng)過的最低位置相應，所述補水傳感器的探頭發(fā)射端11設置在所述傳動軸19的下方一側，所述補水傳感器的探頭接收端13設置在所述傳動軸19的下方另一側，補水傳感器與所述控制器18相連。當掛有栽培缽6的掛桿5經(jīng)過最低端時，正好阻斷傳感器探頭接收端13接收到傳感器探頭發(fā)射端11發(fā)來的信號，傳感器探頭接收端13然后向控制器18傳遞該阻斷信號，控制器18對相應的阻斷信號進行處理，進而控制水泵補水。
[0030]另外，如圖1所示，所述栽培容器中還可設置水分傳感器20，所述水分傳感器20與所述控制器18相連，優(yōu)選地，所述水分傳感器20為無線水分傳感器。通過無線水分傳感器可以實時監(jiān)測到栽培缽6中的土壤水分含量值，通過將該值跟控制器18預設的水分含量上下限值比較，當其達到預設的下限值時，由控制器18打開水泵，當測量的含水量達到預設的含水量上限值時，由控制器18關閉水泵。
`[0031]本發(fā)明提供的立體植物栽培自動澆水系統(tǒng)可以在栽培缽6不旋轉時澆水，也可以在鏈條4帶動栽培缽6旋轉時自動澆水。具體來講，澆水策略是，通過控制器18，打開澆水開關后，補水傳感器的探頭發(fā)射端11和補水傳感器的探頭接收端13會自動開始工作并實時檢測障礙物即栽培缽掛桿5的到來，當?shù)谝淮螜z測到障礙物時，記錄時刻Tl ;當再次檢測到障礙物即下一個栽培缽掛桿5的到來時記錄時刻T2，進而可以判別鏈條4的轉動速率并得到相鄰栽培缽6的時間間隔T=T2-T1 ;再通過測試得到供水細管8與相應栽培缽6近距離靠近及?？繒r間來確定整個T時間內的水分供應時間T3，則不澆水時間為T4=T-T3，由此在整個間隔時間的前T3/T時間內進行補水，而當栽培缽6離開供水細軟管時，即在后續(xù)的T4/T時間內停止補水，整個澆水過程通過控制器18進行定時控制。
[0032]根據(jù)上述澆水策略，本發(fā)明另一方面還提供了控制澆水的方法，其包括以下步驟:
[0033]S1.通過控制器18控制傳動單元的電動機17開啟，兩條并行鏈條4旋轉；
[0034]S2.通過補水傳感器將相鄰排的兩排栽培容器經(jīng)過補水傳感器的時間間隔信息傳遞給控制器18 ；
[0035]S3.通過控制器18設定水泵的供水時間，使水泵的供水時間小于兩排栽培容器經(jīng)過補水傳感器的時間間隔，則不供水時間即為兩排栽培容器經(jīng)過補水傳感器的時間間隔和供水時間之差；
[0036]S4.控制器18根據(jù)供水時間和不供水時間在栽培容器旋轉時定時控制供水單元燒水或不燒水。
[0037]通過上述澆水控制方法，可以準確地控制澆水時間，當每排栽培缽6行至供水主管7時，由控制器18根據(jù)設定的供水時間控制供水，當供水時間經(jīng)過后，控制器18控制水泵停止供水，然后栽培缽6繼續(xù)前行，當相鄰的下一排栽培缽6到達供水主管7時，進行供水，開始新的供水過程。
[0038]綜上所述，本發(fā)明提供的立體植物栽培自動澆水系統(tǒng)通過在支架I上與栽培缽6相應的位置設置供水主管7向栽培壁供水，在支架I底部與栽培缽6相應的位置設置補水傳感器判斷栽培缽6旋轉位置和運行速度，將電動機17、水泵和補水傳感器連接到控制器18上，通過控制器18控制栽培缽6運行和供水主管7的供水，進而實現(xiàn)了澆水的自動化控制，澆水方便，澆水均勻性好，為植物良好生長提供了適宜的水分供應；且通過澆水控制方法，實現(xiàn)了準確地控制澆水時間，提高了澆水的便利性和智能化。
[0039]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變型，這些改進和變型也應視為本發(fā)明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種立體植物栽培自動澆水系統(tǒng)，其特征在于:其包括支架(1)、傳動單元、供水單元、控制器(18)和傳感器單元；所述傳動單元設置在支架(1)上，并帶動設置在其上的栽培容器旋轉；所述供水單元設置在所述支架(1)上，并與所述栽培容器經(jīng)過的位置相應，用于向所述栽培容器供水；所述傳感器單元設置在所述支架(1)上，并與所述栽培容器經(jīng)過的位置相應；所述供水單元、所述傳動單元及所述傳感器單元均與所述控制器(18)相連。
2.根據(jù)權利要求1所述的立體植物栽培自動澆水系統(tǒng)，其特征在于:所述傳動單元包括設置在所述支架(1)上部的兩個從動大鏈輪(9)、設置在所述支架(1)下部傳動軸(19)上的兩個主動大鏈輪(3)以及連接所述從動大鏈輪(9)和所述主動大鏈輪(3)的兩條并行的鏈條(4);所述傳動軸(19)通過電動機(17)驅動，所述電動機(17)與所述控制器(18)相連；所述兩條并行的鏈條(4)之間設置多排平行的掛桿(5)，所述栽培容器掛在所述掛桿(5)上。
3.根據(jù)權利要求2所述的立體植物栽培自動澆水系統(tǒng)，其特征在于:所述傳動軸(19)的一端伸出支架(1)外，且設置有被動小鏈輪(10)，所述被動小鏈輪(10)與設置在所述電動機(17)轉軸端的主動小鏈輪(12)通過傳動鏈連接。
4.根據(jù)權利要求3所述的立體植物栽培自動澆水系統(tǒng)，其特征在于:所述供水單元包括供水主管(7)、供水細管(8)、供水軟管(15)和水泵；所述供水主管(7)設置在所述支架(I)上，且與所述栽培容器經(jīng)過的位置相應；所述供水主管(7)上設置有供水細管(8)，所述供水細管(8)對應所述栽培容器；所述供水主管(7) —端封閉，所述供水主管(7)的另一端通過供水軟管(15)與水泵相連，水泵位于水箱中且與控制器(18)相連。
5.根據(jù)權利要求4所述的立體植物栽培自動澆水系統(tǒng)，其特征在于:所述傳感器單元包括補水傳感器，所述補水傳感器設置在所述支架(1)下部，且與所述掛桿(5)經(jīng)過的最低位置相應，所述補水傳感器與所述控制器(18)相連。
6.根據(jù)權利要求5所述的立體植物栽培自動澆水系統(tǒng)，其特征在于:所述補水傳感器的探頭發(fā)射端(11)設置在所述傳動軸(19)的下方一側，所述補水傳感器的探頭接收端(13)設置在所述傳動軸(19)的下方另一側。
7.根據(jù)權利要求6所述的立體植物栽培自動澆水系統(tǒng)，其特征在于:所述栽培容器中設置有水分傳感器(20 )，所述水分傳感器(20 )與所述控制器(18 )相連。
8.根據(jù)權利要求7所述的立體植物栽培自動澆水系統(tǒng)，其特征在于:所述水分傳感器(20)為無線水分傳感器。
9.一種利用權利要求5-8中任一項所述的自動澆水系統(tǒng)控制澆水的方法，其特征在于:包括以下步驟: `51.通過控制器(18)控制傳動單元的電動機(17)開啟，兩個主動大鏈輪(3)帶動兩條并行的鏈條(4)旋轉； `52.通過補水傳感器將相鄰的兩排栽培容器經(jīng)過所述補水傳感器的時間間隔信息傳遞給所述控制器(18);` `53.通過所述控制器(18)設定所述水泵的供水時間，使所述水泵的供水時間小于相鄰兩排栽培容器經(jīng)過所述補水傳感器的時間間隔，則不供水時間即為相鄰兩排栽培容器經(jīng)過所述補水傳感器的時間間隔和供水時間之差； `54.所述控制器(18)根據(jù)供水時間和不供水時間，在栽培容器旋轉時控制供水單元澆水或 不燒水。
【文檔編號】A01G27/02GK103477958SQ201310447291
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月25日 優(yōu)先權日:2013年9月25日
【發(fā)明者】李斌, 郭文忠, 王超鐵, 余利根, 李亮 申請人:北京農業(yè)智能裝備技術研究中心