一種數(shù)字化精準育苗系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及植物育苗領(lǐng)域，具體涉及一種數(shù)字化精準育苗系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)代設施農(nóng)業(yè)起源于20世紀50年代，是現(xiàn)代科學理論與技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物?，F(xiàn)代 設施農(nóng)業(yè)的基本理論是19世紀德國科學家提出的植物"礦質(zhì)營養(yǎng)學說"。1842年J. von李 比希在美國科學促進會上作題為"化學應用于農(nóng)業(yè)及生理學"的報告。此后植物營養(yǎng)的礦 質(zhì)學說逐漸為人們所接受。約在1851~1856年，J.一B.布森戈用砂培法研宄植物的礦 質(zhì)營養(yǎng)，1699年R.B.伍德沃德用水培法研宄過薄荷屬植物的營養(yǎng)。J. von薩克斯于1860 年，W.克諾普于1861奠定了近代的水培技術(shù)?，F(xiàn)代設施農(nóng)業(yè)的另外一項基礎技術(shù)是1949 年美國科學家F. W. Went提出了人工模擬生態(tài)環(huán)境的理念。從此，人們對于現(xiàn)代設施農(nóng)業(yè)的 探索與追求日趨強烈。
[0003] 發(fā)展高效的現(xiàn)代設施農(nóng)業(yè)對于我國的重要性和必要性是不言而喻的，不用贅言。 但是，我國現(xiàn)代設施農(nóng)業(yè)的起步較晚，我國現(xiàn)代設施農(nóng)業(yè)應用最廣泛的產(chǎn)業(yè)是煙草育苗、花 丼苗木培育、蔬菜種植、水稻育秧、玉米育苗等。應該說大棚、溫室、植物工廠等農(nóng)業(yè)設施的 推廣應用對我國當前的農(nóng)業(yè)穩(wěn)定發(fā)展的貢獻是至關(guān)重要的。
[0004] 但現(xiàn)代設施農(nóng)業(yè)幾十年來的運用過程中始終面臨一些關(guān)鍵的技術(shù)瓶頸。例如，煙 草育苗大棚、煙草育苗工廠的規(guī)格及相應配置是當前設施農(nóng)業(yè)領(lǐng)域里水平最高的，包括溫 度調(diào)節(jié)、濕度調(diào)節(jié)、光照調(diào)節(jié)、營養(yǎng)調(diào)節(jié)，但因此而來的煙草育苗效果還并不讓煙草種植戶 滿意。我國現(xiàn)行的煙草大棚（育苗工廠）采用漂浮育苗方式，其管理繁瑣、工序多、用工多； 光、溫、濕、肥等煙草生長要素受各種客觀變量影響顯著，調(diào)控難度大；出苗不整齊，需要多 次間苗補苗；生育期變動幅度大，不易控制移栽期；煉苗操作繁瑣，不易調(diào)控，有時還會損 傷煙苗；尤其是煙苗質(zhì)量方面，煙苗根系不夠發(fā)達、莖干纖細、整齊度不高；病害危害率較 高；移栽后還苗期過長。
[0005] 大棚、溫室、植物工廠培育花丼的主要問題是不能正常出苗、成苗，經(jīng)常出現(xiàn)苗木 枯萎，苗木畸形等現(xiàn)象。造成這些現(xiàn)象的根本原因主要是，1)、農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)不健全，基礎數(shù) 據(jù)庫不完整，缺乏全方位的完整的技術(shù)集成。2)、農(nóng)事決策系統(tǒng)的決策模型科學性、代表性、 邏輯性不充分。沒有針對特定植物品種的影響植物生長發(fā)育的水肥氣熱光等因素的植物營 養(yǎng)和生理機理進行綜合分析，忽略了水肥氣熱光等因素的平衡協(xié)調(diào)機理，往往注重單因素 控制，不能保證各因素協(xié)調(diào)統(tǒng)一于植物的適宜生長發(fā)育環(huán)境的需求；對單項技術(shù)的把握與 運用不靈活，沒有準確把握影響植物生長發(fā)育的水肥氣熱光等因素的各自的一般作用機理 和運行規(guī)律，不能確立科學的靈活的控制參數(shù)，不能靈活運用各單項技術(shù)。3)、功能部件配 套不合理，導致功效降低甚至功能喪失。4)、控制不精準。因為設施設備缺陷或智能化程度 不足或農(nóng)事決策系統(tǒng)決策粗陋，導致農(nóng)事操作不及時、不到位。
[0006] 貴州省煙草科學院在專利申請CN201310375234. X中公開一種烤煙立體氣霧育苗 方法，該育苗方法包括以下步驟：（1)制作栽培池；（2)制作育苗支架；（3)制作栽培板；(4) 播種；（5)制作貯液池；(6)配制營養(yǎng)液；(7)設置霧化循環(huán)系統(tǒng)；(8)苗床管理。該育苗方 法溫度和濕度容易控制，自動化控制率高，能節(jié)約用水，提高肥水利用效率，在干旱地區(qū)推 廣能有效降低成本；吸肥力強，煙苗生長快，素質(zhì)好；不需要補光措施，較多層育苗降低育 苗成本。該立體氣霧育苗設施同時適用于蔬菜、花丼等作物種植，大大提高育苗大棚綜合利 用效率，有效提尚收入。
[0007] 但該方法中依然僅涉及對育苗的溫度和濕度等基本參數(shù)進行調(diào)控，而并不涉及對 水、氣、肥、光等影響育苗的重要因素進行干預和調(diào)控。因此，本領(lǐng)域需要一種數(shù)字化精準育 苗系統(tǒng)，以對植物的氣霧育苗涉及的溫（溫度）、濕（濕度）、水（噴霧周期）、氣（氧氣和 CO 2)、肥（無機鹽、pH值）、光（葉面光照強度）等影響植物育苗和生長的關(guān)鍵因素進行全 面的自動調(diào)控。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 因此，本發(fā)明提供一種數(shù)字化精準育苗系統(tǒng)，所述育苗系統(tǒng)能對植物的氣霧育苗 涉及的溫、濕、水、氣、肥、光等影響植物育苗和生長的關(guān)鍵因素進行全面的自動調(diào)控。
[0009] 所述育苗系統(tǒng)包括位于大棚內(nèi)的氣霧育苗裝置，所述氣霧育苗裝置包括位于地面 上的蓄液池、位于蓄液池上方的支撐件、位于支撐件上的育苗盤、位于育苗盤內(nèi)的基質(zhì)，且 所述蓄液池、支撐件、育苗盤和基質(zhì)共同形成一個中空且不透光的氣霧室；所述蓄液池中盛 裝有營養(yǎng)液，且在所述營養(yǎng)液中設置有液位計、溶解氧傳感器、PH計、EC計和溫度傳感器；
[0010] 所述氣霧室中含有用于將營養(yǎng)液變成氣霧的霧化噴嘴、CO2測定儀和溫濕度傳感 器，所述營養(yǎng)液在泵的作用下傳遞至霧化噴嘴后形成氣霧，且在營養(yǎng)液從蓄液池至霧化噴 嘴的管道上設置有用于對營養(yǎng)液加熱的加熱裝置；
[0011] 所述氣霧室外的大棚中含有營養(yǎng)原液容器、清水容器、泵、清水噴嘴、植物補光燈、 溫濕度傳感器、CO 2測定儀、光照強度計；所述營養(yǎng)原液容器和清水容器通過計量泵和管道 向蓄液池中補加營養(yǎng)液，且清水從清水容器中經(jīng)管道和泵的作用下從位于育苗盤上方的清 水噴嘴中向下噴灑，所述植物補光燈和所述光照強度計均位于育苗盤上方；
[0012] 所述氣霧室的支撐件上含有用于對氣霧室內(nèi)作氣體交換的風機。
[0013] 本發(fā)明中，所述大棚指傳統(tǒng)意義上的大棚、溫室、植物工廠（玻璃房、廠房）等農(nóng)業(yè) 設施，本文將這些設施統(tǒng)稱為大棚，大棚具有良好的密封性和保溫性，且大棚的頂蓋透光。 本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的，本發(fā)明中的溫濕度傳感器可以是一體設置的溫濕度傳感器， 也可以是單獨的溫度傳感器和濕度傳感器。
[0014] 在一種具體的實施方式中，所述支撐件包括底座和支架，所述營養(yǎng)原液容器包括A 液容器、B液容器和C液容器。所述A液容器3、B液容器4和C液容器5例如可分別為用 于盛裝酸液和堿液（用于調(diào)節(jié)營養(yǎng)液的pH值）以及用于盛裝無機鹽溶液的容器。
[0015] 在一種具體的實施方式中，所述營養(yǎng)液經(jīng)過濾裝置后在泵的作用下傳遞至霧化噴 嘴，所述過濾裝置從外至內(nèi)包括第一濾芯和第二濾芯，且所述過濾裝置設置在蓄液池的凹 槽中。
[0016] 在一種具體的實施方式中，使用控制器連接所述營養(yǎng)原液容器連通的計量泵、清 水容器連通的計量泵、液位計、溶解氧傳感器、pH計、EC計、溫度傳感器、溫濕度傳感器、加 熱裝置、泵、風機、植物補光燈、〇) 2測定儀和光照強度計。
[0017] 優(yōu)選地，在營養(yǎng)液從蓄液池至霧化噴嘴的管道上還設置有水壓調(diào)節(jié)器，且所述水 壓調(diào)節(jié)器與控制器連接。
[0018] 在一種具體的實施方式中，所述大棚頂壁內(nèi)側(cè)或外側(cè)設置有遮陽網(wǎng)，所述大棚上 含有用于大棚內(nèi)外氣體交換的風機，且所述風機與控制器連接。
[0019] 在一種具體的實施方式中，所述控制器上還連接有監(jiān)控終端。
[0020] 在一種具體的實施方式中，還在所述基質(zhì)中設置有溫濕度傳感器，且該溫濕度傳 感器與控制器連接。
[0021] 在一種具體的實施方式中，還在所述大棚外設置有溫濕度傳感器，且該溫濕度傳 感器與控制器連接。
[0022] 在一種具體的實施方式中，所述數(shù)字化精準育苗系統(tǒng)為用于煙草的育苗系統(tǒng)。
[0023] 本發(fā)明的工作原理是：（1)通過感應器分別感知各生長發(fā)育環(huán)境因子水平，并把 感知的信息數(shù)字化；（2)信息傳輸給計算機；（3)計算機對數(shù)據(jù)進行處理，并作出決策；(4) 計算機對終端設備實施運行指揮，實現(xiàn)對相應的生長發(fā)育環(huán)境因子進行調(diào)節(jié)與控制。
[0024] 該發(fā)明的農(nóng)事決策系統(tǒng)可以以農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)為依據(jù)，再結(jié)合用戶的種植品種、種 植季節(jié)、種植環(huán)境、種植目標要求等因素，為用戶提供最優(yōu)模擬與控制模塊；用戶可以根據(jù) 實際需要及客觀條件自行選擇適宜的模擬與控制模塊。該發(fā)明可以實現(xiàn)人們超越自然季節(jié) 進行農(nóng)業(yè)種植的愿望，隨時可以進行種植；植物始終處在最優(yōu)越的生長發(fā)育環(huán)境中，從而縮 短作物生產(chǎn)周期、顯著提高作物產(chǎn)量、改善作物品質(zhì)；節(jié)水、節(jié)肥，且基本不施用農(nóng)藥；可以 顯著降低大棚的種植管理成本。
[0025] 本發(fā)明的信息數(shù)字化系統(tǒng)包含信息采集模塊、信息傳輸模塊、數(shù)據(jù)處理模塊。數(shù)據(jù) 處理模塊的中樞是植物生長發(fā)育環(huán)境數(shù)據(jù)庫，計算機匯集實時采集的數(shù)字化的信息并即時 進行分析處理，形成終端機構(gòu)運行指令。本發(fā)明提供的數(shù)字化精準育苗系統(tǒng)中至少包含以 下五大塊的內(nèi)容：營養(yǎng)機構(gòu)、光調(diào)節(jié)機構(gòu)、溫度調(diào)節(jié)機構(gòu)、濕度調(diào)節(jié)機構(gòu)、o 2/co2調(diào)節(jié)機構(gòu)。
【附圖說明】
[0026] 圖1為本發(fā)明中提供的一種數(shù)字化精準育苗系統(tǒng)的示意圖。
[0027] 其中，1、控制器，2、監(jiān)控終端，3、A液容器，4、B液容器，5、C液容器，6、清水容器，7、 計量泵，8、營養(yǎng)液，9、液位計，10、溶解氧傳感器，11、pH計，12、EC計，13、溫度傳感器，14、溫 濕度傳感器，15、第一濾芯，16、第二濾芯，17、加熱裝置，18、泵，19、水壓調(diào)節(jié)器，201、霧化噴 嘴，202、清水噴嘴，21、風機，22、植物補光燈，23、蓄液池，24、底座，25、支架，26、育苗盤，27、 基質(zhì)，28、幼苗，29、大棚，30、0) 2測定儀，31、光照強度計，32、遮陽網(wǎng)。
【具體實施方式】
[0028] 本發(fā)明中下述實施例用于繼續(xù)說明本發(fā)明，但下述實施例并不用于限定本發(fā)明的 范圍。
[0029] 實施例1
[0030] 如圖1所示，本發(fā)明中的數(shù)字化精準育苗系統(tǒng)涉及如下結(jié)構(gòu)：
[0031] 一、大棚：新建或利用現(xiàn)有塑料大棚或溫室，要求大棚或溫室透明、密封、有可以開 關(guān)的通風口、安裝有防蟲網(wǎng)、遮陽網(wǎng)。大棚或溫室的規(guī)格可以依據(jù)現(xiàn)有條件或需求建造。所 述大棚或溫室主要是提供一種采光的、保溫的、防蟲的相對封閉的空間環(huán)境，數(shù)字化精準氣 霧育苗系統(tǒng)可以依據(jù)大棚的實際空間進行相宜的匹配。
[0032] 二、栽培機構(gòu)：栽培機構(gòu)包括栽培支架、蓄液池、氣霧室、育苗盤。蓄液池深30cm， 池寬110cm，底面呈5%。的坡度，平整光滑，防漏，池底鋪厚度0.1 mm聚乙烯吹塑薄膜（代替 混凝土起到防水作用）。栽培支架置于蓄液池上，其底座長寬與蓄液池相同，其頂部結(jié)構(gòu)例 如為頂部橫截面呈圓弧形，頂點至基座底面高度35-50cm。氣霧室是由蓄液池、栽培支架及 育苗盤結(jié)合后形成的一個密閉空間，其中安裝有營養(yǎng)液霧化噴嘴。育苗盤置于支架的上方， 用于裝填基質(zhì)