一種植物無土栽培營養(yǎng)液循環(huán)裝置及控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種植物無土栽培營養(yǎng)液循環(huán)裝置，其包括：用于供給和處理植物所需營養(yǎng)液的營養(yǎng)液供給處理單元；與營養(yǎng)液供給處理單元連接的用于進(jìn)行液體循環(huán)的營養(yǎng)液循環(huán)單元，其與營養(yǎng)液供給處理單元和外部栽培床共同形成封閉式栽培系統(tǒng)；以及分別與營養(yǎng)液供給處理單元和營養(yǎng)液循環(huán)單元連接的控制單元；其中所述封閉式栽培系統(tǒng)具有仿生物心臟供血供氧工作機(jī)制。本發(fā)明通過對植物無土栽培營養(yǎng)液各組分含量進(jìn)行檢測并根據(jù)植物營養(yǎng)需求進(jìn)行重要組分的有效補(bǔ)給調(diào)控，使得循環(huán)后的營養(yǎng)液可以多次循環(huán)利用，并可滿足植物不同階段對營養(yǎng)的實(shí)際需求，并避免了對環(huán)境的污染；此外，本發(fā)明還提供了一種植物無土栽培營養(yǎng)液循環(huán)的控制方法。
【專利說明】一種植物無土栽培營養(yǎng)液循環(huán)裝置及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及植物無土栽培【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種植物無土栽培營養(yǎng)液循環(huán)裝置及控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]植物營養(yǎng)液栽培屬于無土栽培模式，是一種代替土壤向植物提供生長必要的營養(yǎng)元素的栽培模式，它擺脫了傳統(tǒng)土壤栽培所帶來的土壤泛鹽，土傳病蟲害和連作障礙等一系列問題，具有生長快、質(zhì)量好、產(chǎn)量穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。合理使用營養(yǎng)液栽培對現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展具有重要的推動作用。
[0003]然而在現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)和應(yīng)用中，營養(yǎng)液的使用幾乎都是一次性的，廢棄的營養(yǎng)液富含營養(yǎng)，不僅浪費(fèi)，而且會對環(huán)境造成一定程度的污染。因而，在植物無土栽培環(huán)節(jié)如何實(shí)現(xiàn)營養(yǎng)液的高效循環(huán)再利用，有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004](一)要解決的技術(shù)問題
[0005]為克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供了一種植物無土栽培營養(yǎng)液循環(huán)裝置，其通過對植物無土栽培營養(yǎng)液各組分含量進(jìn)行檢測并根據(jù)植物營養(yǎng)需求進(jìn)行重要組分的有效補(bǔ)給調(diào)控，使得循環(huán)后的營養(yǎng)液可以多次循環(huán)利用，并可滿足植物不同階段對營養(yǎng)的實(shí)際需求，確保植 物無土栽培營養(yǎng)液的合理高效循環(huán)利用，同時(shí)避免了循環(huán)后的廢液給環(huán)境造成污染；此外，本發(fā)明還提供了一種利用上述循環(huán)裝置實(shí)現(xiàn)植物無土栽培營養(yǎng)液循環(huán)的控制方法，為植物無土栽培開辟了新的途徑。
[0006](二)技術(shù)方案
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明植物無土栽培營養(yǎng)液循環(huán)裝置包括:用于供給和處理植物所需營養(yǎng)液的營養(yǎng)液供給處理單元；與營養(yǎng)液供給處理單元連接的用于進(jìn)行液體循環(huán)的營養(yǎng)液循環(huán)單元，其與營養(yǎng)液供給處理單元和外部栽培床共同形成封閉式栽培系統(tǒng)；以及分別與營養(yǎng)液供給處理單元和營養(yǎng)液循環(huán)單元連接的控制單元；其中所述封閉式栽培系統(tǒng)具有仿生物心臟供血供氧工作機(jī)制。其中，所述營養(yǎng)液供給處理單元包括:殼體；設(shè)置在殼體內(nèi)部且彼此間相互獨(dú)立的混合池、母液池、過濾池和檢測池。
[0008]優(yōu)選地，所述母液池內(nèi)設(shè)有用于提供營養(yǎng)液所需各種組分的營養(yǎng)液供給罐組，其中所述營養(yǎng)液供給罐組包括:酸罐、堿罐、清水罐和用于供給植物生長所需元素的母液罐。
[0009]優(yōu)選地，所述混合池內(nèi)設(shè)有水泵和攪拌器；所述檢測池內(nèi)設(shè)有離子檢測電極；所述過濾池內(nèi)設(shè)有過濾裝置。
[0010]其中，所述營養(yǎng)液循環(huán)單元包括:分別與所述混合池和所述過濾池連接的外部循環(huán)管道；以及分別設(shè)置在所述過濾池與所述檢測池之間、所述檢測池與所述混合池之間、所述混合池與所述母液池之間以及所述過濾池和所述混合池與外部循環(huán)管道之間的閥門組件。[0011]優(yōu)選地，所述閥門組件包括:設(shè)置在所述母液池和所述混合池之間且與所述母液罐的各閥門連接的組分調(diào)節(jié)閥門組；以及分別設(shè)置在所述過濾池與所述檢測池之間、所述檢測池與所述混合池之間以及所述混合池和所述過濾池與所述外部循環(huán)管道之間的止回閥。
[0012]其中，所述外部循環(huán)管道包括:供液管道和回流管道；其中所述供液管道的入液口和出液口分別與所述混合池的出液口和所述栽培床的入液口連接，所述回流管道的入液口和出液口分別與所述栽培床的出液口和所述過濾池的入液口連接。
[0013]其中，所述控制單元包括:調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集模塊、控制模塊和顯示模塊；其中所述調(diào)理電路與所述離子檢測電極連接；所述數(shù)據(jù)采集模塊與所述調(diào)理電路連接；所述控制模塊分別與所述調(diào)理電路、所述數(shù)據(jù)采集模塊、所述顯示模塊以及所述營養(yǎng)液供給罐組的各閥門連接。
[0014]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)植物無土栽培營養(yǎng)液循環(huán)的控制方法主要包括如下步驟:
[0015]I)開啟控制單元，對檢測池中各離子檢測電極進(jìn)行檢測預(yù)處理，待達(dá)到預(yù)定時(shí)間Tl后，開始對回流液中營養(yǎng)液的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行采集、檢測和分析處理，之后根據(jù)處理結(jié)果對相關(guān)參數(shù)做出適應(yīng)性補(bǔ)給和調(diào)整，無誤后，將營養(yǎng)液輸出至混合池；2)攪拌營養(yǎng)液，至均勻后將其輸出，經(jīng)供液管道開始為栽培床中的植物供液，待供液達(dá)到預(yù)定時(shí)間T2后，排出廢液；3)待廢液經(jīng)回流管道回流至過濾池后，對回流液進(jìn)行過濾處理，待處理時(shí)間達(dá)到預(yù)定值T3后，將液體輸出至檢測池，進(jìn)而完成一個(gè)循環(huán)控制過程。
[0016]其中，步驟I)中控制單元對回流液中營養(yǎng)液的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行分析處理的方法為:將所測數(shù)值與植物生長所需營養(yǎng)濃度的閾值比較，如需補(bǔ)給相關(guān)參數(shù)，則根據(jù)預(yù)先設(shè)定或人為設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行補(bǔ)給、調(diào)整操作；或者將所測數(shù)值與植物生長所需營養(yǎng)濃度的閾值比較，如果檢測池中各相關(guān)參數(shù)滿足植`物所需數(shù)值動態(tài)范圍，則無需任何操作。
[0017](三)有益效果
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0019]I)本發(fā)明通過在殼體內(nèi)設(shè)置由彼此間相互獨(dú)立的混合池、母液池、過濾池和檢測池，并組成營養(yǎng)液供給處理單元，其與營養(yǎng)液循環(huán)單元和外部栽培床連接形成完整的栽培系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了植物無土栽培營養(yǎng)液的合理高效循環(huán)利用，避免了循環(huán)后的廢液給環(huán)境造成的污染；
[0020]2)本發(fā)明的循環(huán)裝置以仿生學(xué)為依據(jù)，優(yōu)選以生物(如人類)心臟為原型，模仿生物心臟供血供氧機(jī)制，通過四個(gè)“腔室”(檢測池、母液池、混合池和過濾池)和“血液”(營養(yǎng)液)在封閉式栽培環(huán)節(jié)形成完整的循環(huán)，提高了營養(yǎng)液利用效率；
[0021]3)本發(fā)明通過在混合池、母液池、過濾池和檢測池及外部循環(huán)管道等之間設(shè)置閥門組件、在母液池內(nèi)設(shè)置營養(yǎng)液供給罐組、在檢測池內(nèi)設(shè)置離子檢測電極等，并通過控制單元對各部件、各閥門的連接控制，實(shí)現(xiàn)了對植物無土栽培營養(yǎng)液各組分含量的檢測，同時(shí)根據(jù)植物營養(yǎng)需求進(jìn)行重要組分的有效補(bǔ)給調(diào)控，實(shí)現(xiàn)各組分含量和酸堿度的智能調(diào)節(jié)，滿足了植物不同階段對營養(yǎng)的實(shí)際需求；
[0022]4)本發(fā)明中的止回閥可用來防止介質(zhì)倒流；母液池中的母液罐、酸罐、堿罐和清水罐可以提供營養(yǎng)液所需的各種組分；調(diào)節(jié)閥門組中與各組成部分相對應(yīng)的閥門可以單獨(dú)開啟，也可以多個(gè)同時(shí)開啟，從而可以調(diào)控營養(yǎng)液各組分含量；過濾池可以充分地過濾掉回流液中含有的雜質(zhì)、浮生植物、細(xì)菌等污染源，并兼顧臭氧殺菌消毒作用；提供的觸摸屏顯示、控制，實(shí)現(xiàn)了智能化和傻瓜化操作；
[0023]5)本發(fā)明的循環(huán)裝置是一個(gè)完整的閉環(huán)系統(tǒng)，具有較強(qiáng)的抑制干擾能力和魯棒性，整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠，并提高了生產(chǎn)效率，為封閉式植物栽培系統(tǒng)提供了營養(yǎng)液循環(huán)供給方案；
[0024]6)本發(fā)明以農(nóng)藝學(xué)為基礎(chǔ)，輔以自動化檢測與控制技術(shù)，針對植物不同的生長階段對營養(yǎng)的實(shí)際需求進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，使?fàn)I養(yǎng)液不斷循環(huán)為植物提供最佳的生長環(huán)境；
[0025]7)本發(fā)明利用上述循環(huán)裝置實(shí)現(xiàn)植物無土栽培營養(yǎng)液循環(huán)的控制方法，有效解決了浪費(fèi)和環(huán)境污染問題，降低了生產(chǎn)成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益，符合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)節(jié)能、環(huán)保的要求和趨勢，為植物無土栽培開辟了新的途徑。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1是本發(fā)明植物無土栽培營養(yǎng)液循環(huán)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2是圖1所示控制單元的工作原理圖；
[0028]圖3是本發(fā)明植物無土栽培營養(yǎng)液循環(huán)控制方法的控制流程圖。
[0029]附圖標(biāo)記說明:1-殼體；21_混合池；211_水泵；212_攪拌器；22_母液池；23_過濾池；24_檢測池；241_離子檢測電極；25a-調(diào)節(jié)閥門組；25b_止回閥；31_供液管道；32-回流管道；4_控制單兀；41_調(diào)理電路；42_數(shù)據(jù)米集模塊；43_控制模塊；44_顯不模塊；5_栽培床。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明，所配附圖僅用于解釋本發(fā)明，是對本發(fā)明實(shí)施例的示意性說明，并不能理解為對本發(fā)明的限定，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元 件或相同或相類似功能的元件。
[0031]在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。此外，在本發(fā)明的描述中，除非另有說明，“多個(gè)”、“多根”、“多組”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上。
[0032]如圖1所示，本發(fā)明植物無土栽培營養(yǎng)液循環(huán)裝置包括:殼體1，在殼體I內(nèi)部設(shè)置有混合池21、母液池22、過濾池23和檢測池24等四個(gè)彼此相互獨(dú)立的腔室，混合池21、母液池22、過濾池23、檢測池24和殼體I共同組成營養(yǎng)液供給處理單元，用于供給和處理植物所需營養(yǎng)液；主要由供液管道31、回流管道32和閥門組件等構(gòu)成的營養(yǎng)液循環(huán)單元與營養(yǎng)液供給處理單元相連，用于進(jìn)行液體循環(huán)，供液管道31和回流管道32組成外部循環(huán)管道。供液管道31和回流管道32還分別與外部種植有植物的栽培床5連接，其與營養(yǎng)液供給處理單元共同形成封閉式栽培系統(tǒng)；控制單元4與營養(yǎng)液供給處理單元和營養(yǎng)液循環(huán)單元連接，用于對整個(gè)循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行動態(tài)調(diào)控。
[0033]具體地，母液池22內(nèi)設(shè)有母液罐(含氮、氧、磷、鉀、鈣、鎂、硫等植物成長所需必要元素)、酸罐、堿罐和清水罐，用于提供營養(yǎng)液所需的各種組分；混合池21內(nèi)設(shè)有水泵211和攪拌器212，營養(yǎng)液各種組分和過濾后的回流液在此混合，攪拌后成為可供使用的營養(yǎng)液；檢測池24內(nèi)設(shè)有離子檢測電極241，提供電極進(jìn)行檢測所需的外界環(huán)境；過濾池23內(nèi)設(shè)有過濾裝置，過濾池23可以充分地過濾掉回流液中含有的雜質(zhì)、浮生植物、細(xì)菌等污染源，兼顧臭氧殺菌消毒作用。
[0034]營養(yǎng)液循環(huán)單元的閥門組件主要由設(shè)置在母液池22和混合池21之間的組分調(diào)節(jié)閥門組25a和分別設(shè)置在過濾池23與檢測池24之間、檢測池24與混合池21之間以及混合池21和過濾池23與外部循環(huán)管道之間的止回閥25b組成。組分調(diào)節(jié)閥門組25a與母液罐的各閥門連接，組分調(diào)節(jié)閥門組25a可以與各組成部分相對應(yīng)的閥門單獨(dú)開啟，也可以多個(gè)同時(shí)開啟，從而可以調(diào)控營養(yǎng)液各組分含量；止回閥25b也即單向閥，可用來防止介質(zhì)倒流，控制容器中營養(yǎng)液只能按照圖1所示方向流動。
[0035]供液管道31的入液口和出液口分別與混合池21的出液口和栽培床5的入液口連接，回流管道32的入液口和出液口分別與栽培床5的出液口和過濾池23的入液口連接。
[0036]如圖2所示，控制單元4主要包括調(diào)理電路41、數(shù)據(jù)采集模塊42、控制模塊43和顯示模塊44，可對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，處理并根據(jù)各離子的控制策略開啟相應(yīng)的閥門，進(jìn)而調(diào)節(jié)營養(yǎng)液中各組分含量，實(shí)現(xiàn)動態(tài)調(diào)控的目的。調(diào)理電路41與設(shè)置在檢測池24內(nèi)的離子檢測電極241連接；數(shù)據(jù)采集模塊42與調(diào)理電路41連接，用于采集各種離子檢測電極周期性實(shí)時(shí)傳遞的過濾后的回流液中各養(yǎng)分含量和酸堿度狀況等信息；控制模塊43分別與調(diào)理電路41、數(shù)據(jù)采集模塊42、顯示模塊44以及設(shè)置在母液池22內(nèi)的營養(yǎng)液供給罐組的各閥門連接，以完成對整個(gè)系統(tǒng)的控制、運(yùn)行和顯示。
[0037]殼體I提供支撐作用，為營養(yǎng)液充當(dāng)密閉容器，用于營養(yǎng)液循環(huán)流通，需要說明的是，該殼體I可以是心形形狀，也可以是方形、圓形等多種形狀中的一種過幾種。
[0038]此外，如圖3所示，本發(fā)明利用上述`植物無土栽培營養(yǎng)液循環(huán)裝置實(shí)現(xiàn)了一種植物無土栽培營養(yǎng)液循環(huán)的控制方法，該方法主要包括如下步驟:
[0039]I)開啟控制單元4，對檢測池24中各離子檢測電極241進(jìn)行檢測預(yù)處理，待達(dá)到預(yù)定時(shí)間Tl后，開始對回流液中營養(yǎng)液的相關(guān)參數(shù)(如組分含量和/或酸堿度)進(jìn)行采集、檢測和分析處理，之后根據(jù)處理結(jié)果對相關(guān)參數(shù)做出適應(yīng)性補(bǔ)給和調(diào)整，無誤后，將營養(yǎng)液輸出至混合池21 ；
[0040]2)攪拌營養(yǎng)液，至均勻后將其輸出，經(jīng)供液管道31開始為栽培床5中的植物供液，待供液達(dá)到預(yù)定時(shí)間T2后，排出廢液；
[0041]3)待廢液經(jīng)回流管道32回流至過濾池23后，對回流液進(jìn)行過濾處理，待處理時(shí)間達(dá)到預(yù)定值T3后，將液體輸出至檢測池24，進(jìn)而完成一個(gè)循環(huán)控制過程。
[0042]在步驟I)中控制單元4對回流液中營養(yǎng)液的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行分析處理的方法為:將所測數(shù)值與植物生長所需營養(yǎng)濃度的閾值比較，如需補(bǔ)給相關(guān)參數(shù)，則根據(jù)預(yù)先設(shè)定或人為設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行補(bǔ)給、調(diào)整操作；或者將所測數(shù)值與植物生長所需營養(yǎng)濃度的閾值比較，如果檢測池24中各相關(guān)參數(shù)滿足植物所需數(shù)值動態(tài)范圍，則無需任何操作。
[0043]具體地，啟動該裝置后，系統(tǒng)首先對檢測池24中的各離子檢測電極241進(jìn)行檢測預(yù)處理，當(dāng)各電極達(dá)到采集數(shù)據(jù)所需要的預(yù)定時(shí)間Tl后，自動采集回流液中各組分含量和酸堿度信息，采集到的微弱、帶干擾信號通過相應(yīng)的調(diào)理電路處理后，變成可靠的信號，經(jīng)由數(shù)據(jù)采集模塊42傳遞給控制模塊43 (如STM32主控制器)，控制模塊43對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理:所測數(shù)值與植物生長所需營養(yǎng)濃度的閾值比較，如果需要補(bǔ)給所缺元素或調(diào)節(jié)PH，則根據(jù)預(yù)先設(shè)定或人為設(shè)置的控制策略，執(zhí)行補(bǔ)給、調(diào)整操作，打開調(diào)節(jié)閥門組25a中所缺元素或清水、或酸、堿罐對應(yīng)的開關(guān)，調(diào)整混合池中營養(yǎng)液的各組分含量；若檢測池24中各組分含量滿足植物所需元素的動態(tài)范圍，則不需要任何操作；為保障溶液營養(yǎng)元素濃度和酸堿度得到充分調(diào)整，重復(fù)上述過程三次，以此來確?；旌铣?1中的營養(yǎng)液符合栽培所需要求，達(dá)到動態(tài)調(diào)控的目的；進(jìn)入混合池21后，池中的攪拌器212和水泵211把混合池21中的營養(yǎng)液攪拌均勻后泵出，經(jīng)由供液管道31單向流入栽培床5中，向植物提供營養(yǎng)液，控制營養(yǎng)液在栽培床5中的時(shí)間不小于預(yù)定時(shí)間T2，以保證植物對養(yǎng)分的充分接觸和吸收；然后，用過的營養(yǎng)液由回流管道32單向流入過濾池23，開啟池中的過濾設(shè)備并控制過濾時(shí)間不小于預(yù)定時(shí)間T3，以確保充分去除回流液中的雜質(zhì)、浮生植物、細(xì)菌等污染源，并進(jìn)行有效的殺菌消毒；過濾消毒后的回流液在止回閥25b的作用下單向流入檢測池24，至此，完成一個(gè)循環(huán)，開啟下一個(gè)新的循環(huán)過程，類似于在心臟的作用下，血液在人體內(nèi)的循環(huán)過程。
[0044]從本發(fā)明的上述技術(shù)方案不難看出，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在未進(jìn)行創(chuàng)造性勞動的前提上是無法實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案的，本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)是非顯而易見的，具有突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)。此外，本發(fā)明能夠帶來諸多有益效果:本發(fā)明通過在殼體I內(nèi)設(shè)置由彼此間相互獨(dú)立的混合池21、母液池22、過濾池23和檢測池24，并組成營養(yǎng)液供給處理單元，其與營養(yǎng)液循環(huán)單元和外部栽培床5連接形成完整的栽培系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了植物無土栽培營養(yǎng)液的合理高效循環(huán)利用，避免了循環(huán)后的廢液給環(huán)境造成的污染；本發(fā)明的循環(huán)裝置以仿生學(xué)為依據(jù)，優(yōu)選以生物(如人類)心臟為原型，模仿生物心臟供血供氧機(jī)制，通過四個(gè)“腔室”(檢測池24、母液池22、混合池21和過濾池23)和“血液”(營養(yǎng)液)在封閉式栽培環(huán)節(jié)形成完整的循環(huán)，提高了營養(yǎng)液利用效率；通過在混合池21、母液池22、過濾池23和檢測池24及外部循環(huán)管道等之間設(shè)置閥門組件、在母液池22內(nèi)設(shè)置營養(yǎng)液供給罐組、在檢測池24內(nèi)設(shè)置離子檢測電極241等，并通過控制單元4對各部件、各閥門的連接控制，實(shí)現(xiàn)了對植物無土栽培營養(yǎng)液各組分含量的`檢測，同時(shí)根據(jù)植物營養(yǎng)需求進(jìn)行重要組分的有效補(bǔ)給調(diào)控，實(shí)現(xiàn)各組分含量和酸堿度的智能調(diào)節(jié)，滿足了植物不同階段對營養(yǎng)的實(shí)際需求；本發(fā)明中的止回閥25b可用來防止介質(zhì)倒流；母液池22中的母液罐、酸罐、堿罐和清水罐可以提供營養(yǎng)液所需的各種組分；調(diào)節(jié)閥門組25a中與各組成部分相對應(yīng)的閥門可以單獨(dú)開啟，也可以多個(gè)同時(shí)開啟，從而可以調(diào)控營養(yǎng)液各組分含量；過濾池23可以充分地過濾掉回流液中含有的雜質(zhì)、浮生植物、細(xì)菌等污染源，并兼顧臭氧殺菌消毒作用；提供的觸摸屏顯示、控制，實(shí)現(xiàn)了智能化和傻瓜化操作。
[0045]此外，本發(fā)明的循環(huán)裝置是一個(gè)完整的閉環(huán)系統(tǒng)，具有較強(qiáng)的抑制干擾能力和魯棒性，整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠，并提高了生產(chǎn)效率，為封閉式植物栽培系統(tǒng)提供了營養(yǎng)液循環(huán)供給方案；本發(fā)明以農(nóng)藝學(xué)為基礎(chǔ)，輔以自動化檢測與控制技術(shù)，針對植物不同的生長階段對營養(yǎng)的實(shí)際需求進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，使?fàn)I養(yǎng)液不斷循環(huán)為植物提供最佳的生長環(huán)境；本發(fā)明利用上述循環(huán)裝置實(shí)現(xiàn)植物無土栽培營養(yǎng)液循環(huán)的控制方法，有效解決了浪費(fèi)和環(huán)境污染問題，降低了生產(chǎn)成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益，符合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)節(jié)能、環(huán)保的要求和趨勢，為植物無土栽培開辟了新的途徑。[0046]需要說明的是，盡管上文對本發(fā)明作了詳細(xì)說明，但不限于此，本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員可根據(jù)本發(fā)明記載的內(nèi)容或原理進(jìn)行修改，因此，凡按照本發(fā)明記載的內(nèi)容或原理進(jìn)行的各種修改都 應(yīng)當(dāng)理解為落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種植物無土栽培營養(yǎng)液循環(huán)裝置，其特征在于，其包括: 用于供給和處理植物所需營養(yǎng)液的營養(yǎng)液供給處理單元； 與營養(yǎng)液供給處理單元連接的用于進(jìn)行液體循環(huán)的營養(yǎng)液循環(huán)單元，其與營養(yǎng)液供給處理單元和外部栽培床(5)共同形成封閉式栽培系統(tǒng)；以及 分別與營養(yǎng)液供給處理單元和營養(yǎng)液循環(huán)單元連接的控制單元；其中 所述封閉式栽培系統(tǒng)具有仿生物心臟供血供氧工作機(jī)制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植物無土栽培營養(yǎng)液循環(huán)裝置，其特征在于，所述營養(yǎng)液供給處理單元包括: 殼體(1); 設(shè)置在殼體(1)內(nèi)部且彼此間相互獨(dú)立的混合池(21)、母液池(22)、過濾池(23)和檢測池(24)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的植物無土栽培營養(yǎng)液循環(huán)裝置，其特征在于，所述母液池(22)內(nèi)設(shè)有用于提供營養(yǎng)液所需的各種組分的營養(yǎng)液供給罐組，其中 所述營養(yǎng)液供給罐組包括:酸罐、堿罐、清水罐和用于供給植物生長所需元素的母液罐。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的植物無土栽培營養(yǎng)液循環(huán)裝置，其特征在于，所述混合池(21)內(nèi)設(shè)有水泵(211)和攪拌器(212);所述檢測池(24)內(nèi)設(shè)有離子檢測電極(241);所述過濾池(23)內(nèi)設(shè)有過濾裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的植物無土栽培營養(yǎng)液循環(huán)裝置，其特征在于，所述營養(yǎng)液循環(huán)單元包括: 分別與所述混合池(21)和所述過濾池(23)連接的外部循環(huán)管道；以及 分別設(shè)置在所述過濾池(23)與所述檢測池(24)之間、所述檢測池(24)與所述混合池(21)之間、所述混合池(21)與所述母液池(22)之間以及所述過濾池(23)和所述混合池(21)與外部循環(huán)管道之間的閥門組件。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的植物無土栽培營養(yǎng)液循環(huán)裝置，其特征在于，所述閥門組件包括: 設(shè)置在所述母液池(22)和所述混合池(21)之間且與所述母液罐的各閥門連接的組分調(diào)節(jié)閥門組(25a);以及 分別設(shè)置在所述過濾池(23)與所述檢測池(24)之間、所述檢測池(24)與所述混合池(21)之間以及所述混合池(21)和所述過濾池(23)與所述外部循環(huán)管道之間的止回閥(25b)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的植物無土栽培營養(yǎng)液循環(huán)裝置，其特征在于，所述外部循環(huán)管道包括:供液管道(31)和回流管道(32);其中 所述供液管道(31)的入液口和出液口分別與所述混合池(21)的出液口和所述栽培床(5)的入液口連接，所述回流管道(32)的入液口和出液口分別與所述栽培床(5)的出液口和所述過濾池(23)的入液口連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的植物無土栽培營養(yǎng)液循環(huán)裝置，其特征在于，所述控制單元(4)包括:調(diào)理電路(41)、數(shù)據(jù)采集模塊(42)、控制模塊(43)和顯示模塊(44);其中 所述調(diào)理電路(41)與所述離子檢測電極(241)連接；所述數(shù)據(jù)采集模塊(42)與所述調(diào)理電路(41)連接；所述控制模塊(43)分別與所述調(diào)理電路(41)、所述數(shù)據(jù)采集模塊(42)、所述顯示模塊(44)以及所述營養(yǎng)液供給罐組的各閥門連接。
9.一種利用權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的循環(huán)裝置實(shí)現(xiàn)植物無土栽培營養(yǎng)液循環(huán)的控制方法，其特征在于，其包括如下步驟: 1)開啟控制單元(4)，對檢測池(24)中各離子檢測電極(241)進(jìn)行檢測預(yù)處理，待達(dá)到預(yù)定時(shí)間Tl后，開始對回流液中營養(yǎng)液的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行采集、檢測和分析處理，之后根據(jù)處理結(jié)果對相關(guān)參數(shù)做出適應(yīng)性補(bǔ)給和調(diào)整，無誤后，將營養(yǎng)液輸出至混合池(21); 2)攪拌營養(yǎng)液，至均勻后將其輸出，經(jīng)供液管道(31)開始為栽培床(5)中的植物供液，待供液達(dá)到預(yù)定時(shí)間T2后，排出廢液； 3)待廢液經(jīng)回流管道(32)回流至過濾池(23)后，對回流液進(jìn)行過濾處理，待處理時(shí)間達(dá)到預(yù)定值T3后，將液體輸出至檢測池(24)，進(jìn)而完成一個(gè)循環(huán)控制過程。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，步驟I)中控制單元(4)對回流液中營養(yǎng)液的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行分析處理的方法為: 將所測數(shù)值與植物生長所需營養(yǎng)濃度的閾值比較，如需補(bǔ)給相關(guān)參數(shù)，則根據(jù)預(yù)先設(shè)定或人為設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行補(bǔ)給、調(diào)整操作；或者 將所測數(shù)值與植物生長所需 營養(yǎng)濃度的閾值比較，如果檢測池(24)中各相關(guān)參數(shù)滿足植物所需數(shù)值動態(tài)范圍，則無需任何操作。
【文檔編號】A01G31/02GK103798116SQ201310476345
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2013年10月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月12日
【發(fā)明者】李斌, 郭文忠, 崔忠輝, 陳紅, 王利春, 李銀坤, 陳娜, 陳曉麗, 閆華 申請人:北京農(nóng)業(yè)智能裝備技術(shù)研究中心