一种无土栽培用营养液控制系统及方法与流程

1.本发明属于无土栽培技术领域，具体涉及一种无土栽培用营养液控制系统及方法。


背景技术：

2.无土栽培，是指以水、草炭或森林腐叶土、蛭石等介质作植株根系的基质固定植株，植物根系能直接接触营养液的栽培方法。无土栽培中营养液成分易于控制，且可随时调节。在光照、温度适宜而没有土壤的地方，如沙漠、海滩、荒岛，只要有一定量的淡水供应，便可进行，使用的营养液会随着植株的吸收利用而逐渐失去养分并毒化，营养液需要定期更新。
3.cn110447509b公开了一种植物基质栽培的营养液灌溉控制系统与方法，够通过第一在线质量监测模块得到植物栽培子系统的质量变化数据，能够通过第二在线质量监测模块得到营养液排出液收集子系统的质量变化数据，由这两类质量变化数据可进一步计算植物的耗液量，进而精确计算营养液的灌溉量。
4.但其存在以下问题：(1)采集植物栽培子系统的质量时，植株的重量和成长不便计算，影响误差较大；(2)质量监测模块长期处于受力状态会导致传感器精准度下降，进而影响计量。


技术实现要素：

5.为克服上述技术问题，本发明提供了一种可长期使用计量准确的无土栽培用营养液控制系统及方法。
6.本发明采用下述技术方案：
7.一种无土栽培用营养液控制系统，包括设置在高处的储液桶，所述储液桶连接供液管，所述供液管连接加液管，所述加液管连接位于栽培台上层板的栽培槽，所述栽培槽通过导液管连接位于栽培台下层板的废液箱，所述废液箱通过废液管连接废液回收管路，所述加液管具有加液阀，所述导液管具有导液阀，所述废液管具有废液阀，所述加液管和导液管连接于栽培槽的不同端，所述加液管、导液管和废液管均可在竖直方向上伸缩，所述上层板设置垫块，所述栽培槽放置于垫块之上，所述上层板竖直滑动连接升降杆，所述升降杆的顶端连接水平的托板，所述托板位于栽培槽的正下方且不与栽培槽接触，所述托板的下方具有支腿，所述托板和升降杆之间设置压力传感器，所述升降杆的底端连接废液箱，所述升降杆与废液箱之间设置拉力传感器，所述升降杆由电缸驱动，所述上层板设有控制器，所述控制器控制连接加液阀、导液阀、废液阀、电缸、压力传感器和拉力传感器；所述上层板在栽培槽的两侧竖直连接支架，带有栽培孔的栽培板通过支架放置在栽培槽的上方，所述栽培板与栽培槽不接触。
8.优选的，所述加液管包括与供液管连接的加液管一、与栽培槽连接的加液管二，所述加液管二套接加液管一且二者竖直滑动连接；所述导液管包括导液管一、导液管二、导液
管三，所述导液管一连接栽培槽并向下弯折，所述导液管三连接废液箱并向上弯折，所述导液管二的两端分别套接并竖直滑动连接导液管一和导液管三，所述导液管二竖直固定于栽培台；所述废液管包括与废液箱连接的废液管一、与废液回收管路连接的废液管二，所述废液管一套接废液管二且二者竖直滑动连接，所述废液管二固定于栽培台。
9.优选的，所述加液阀位于加液管一，所述导液阀位于导液管二的上段；所述废液阀位于废液管二。
10.优选的，所述废液箱的顶部设置通气孔。
11.一种无土栽培用营养液控制方法，包括以下步骤：
12.s1.控制器根据设定参数，定时启动电缸带动升降杆上移，升降杆的顶端通过托板托举栽培槽，底端提升废液箱，控制器通过压力传感器得知栽培槽内剩余旧营养液的质量m1并记录，控制器通过拉力传感器监测废液箱的质量；
13.s2.控制器命令导液阀和加液阀同时开启，栽培槽的一端经加液管注入新营养液，栽培槽内原本剩余的旧营养液从另一端经导液管流至废液箱，当废液箱质量增加m2时(m2大于m1)，控制器关闭导液阀；
14.s3.栽培槽继续注入新营养液，当栽培槽内的营养液质量达到预设值时，控制器关闭加液阀，然后令电缸复位，托板、栽培槽、废液箱复位；
15.s4.控制器开启废液阀，废液箱内的旧营养液进入废液回收管路，进行下一步的废液处理。
16.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
17.1.本发明设置可竖直伸缩的加液管、导液管、废液管，以及设置升降杆、托板、压力传感器、拉力传感器、电缸、废液箱，栽培槽和废液箱不是固定设置，控制器定时更新营养液时，命令电缸启动带动升降杆向上移动才可令压力传感器及拉力传感器检测栽培槽和废液箱的质量，不工作时，压力传感器和拉力传感器无负载，长期以往不会影响传感器的精准度；
18.2.本发明中，栽培板通过支架放置在栽培槽的上方且不与之接触，当压力传感器检测栽培槽的质量时，所得的数值不包括植株重量，有效减少检测误差，提高营养液控制精度。
附图说明
19.图1是本发明整体示意图；
20.图2是本发明整体示意图；
21.图3是本发明主视图。
22.附图标记说明：
23.1储液桶；2供液管；3加液阀；4加液管一；5加液管二；6栽培板；7栽培槽；8上层板；9支架；10垫块；11导液管一；12导液阀；13导液管二；14导液管三；15废液箱；16下层板；17废液回收管路；18废液管一；19废液阀；20废液管二；21压力传感器；22升降杆；23电缸；24连接块；25拉力传感器；26托板；27支腿；28通气孔；29控制器。
具体实施方式
24.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，若非特指，所采用的原料和设备等均可从市场购得或是本领域常用的，实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
25.一种无土栽培用营养液控制系统，包括设置在高处的储液桶1，储液桶1连接供液管2，供液管2连接加液管，加液管连接位于栽培台上层板8的栽培槽7，栽培槽7通过导液管连接位于栽培台下层板16的废液箱15，废液箱15通过废液管连接废液回收管路17，废液箱15的顶部设置通气孔28，用以平衡废液进出废液箱15时引起的桶内气压变化，加液管具有加液阀3，导液管具有导液阀12，废液管具有废液阀19，加液管和导液管连接于栽培槽7的不同端，加液管、导液管和废液管均可在竖直方向上伸缩，上层板8设置垫块10，栽培槽7放置于垫块10之上，上层板8竖直滑动连接升降杆22，升降杆22的顶端连接水平的托板26，托板26位于栽培槽7的正下方且不与栽培槽7接触，托板26的下方具有支腿27，托板26和升降杆22之间设置压力传感器21，升降杆22的底端连接废液箱，升降杆22与废液箱之间设置拉力传感器25，升降杆22由电缸23通过连接块24连接并驱动，在非工作状态下，托板26由支腿27支撑，废液箱15由下层板16支撑，压力传感器21和拉力传感器25无负载，上层板8设有控制器29，控制器29控制连接加液阀3、导液阀12、废液阀19、电缸23、压力传感器21和拉力传感器25，控制器29能根据预设的参数定时启动换液工作，换液工作中，电缸23带动支杆上移，压力传感器21和拉力传感器25便可分别检测栽培槽7和废液箱15的质量；为了消除压力传感器21检测栽培槽7的总质量时掺杂植株重量而带来的不确定影响，上层板8在栽培槽7的两侧竖直连接支架9，带有栽培孔的栽培板6通过支架9放置在栽培槽7的上方，栽培板6与栽培槽7不接触。
26.加液管、导液管和废液管可在竖直方向上伸缩的实现方式为：加液管包括与供液管2连接的加液管一4、与栽培槽7连接的加液管二5，加液管二5套接加液管一4且二者竖直滑动连接；导液管包括导液管一11、导液管二13、导液管三14，导液管一11连接栽培槽7并向下弯折，导液管三14连接废液箱15并向上弯折，导液管二13的两端分别套接并竖直滑动连接导液管一11和导液管三14，导液管二13竖直固定于栽培台；废液管包括与废液箱15连接的废液管一18、与废液回收管路17连接的废液管二20，废液管一18套接废液管二20且二者竖直滑动连接，废液管二20固定于栽培台；且有必要将各个电磁阀门安装在较为稳定之处，尽量使其位置保持稳定，所以，加液阀3位于加液管一4，导液阀12位于导液管二13的上段；废液阀19位于废液管二20，加液管、导液管和废液管通过活塞式的伸缩设计使得栽培槽7和废液箱15可以竖直方向活动，配合压力传感器21和拉力传感器25检测质量，减小检测误差。
27.栽培槽7并排设置多个，与之对应的其他部件也并排设置多组，每个加液管均连通供液管2，每个废液管均连通废液回收管路17。
28.一种无土栽培用营养液控制方法，包括以下步骤：
29.s1.控制器29根据设定参数，定时开启更换营养液的工作，控制器29启动电缸23带动升降杆22上移，升降杆22的顶端通过托板26托举栽培槽7，底端提升废液箱15，控制器29通过压力传感器21得知栽培槽7内剩余旧营养液的质量m1并记录，m1由计算而来，m1＝检测
值-栽培槽7空槽质量(常数)，，控制器29通过拉力传感器25监测废液箱15的质量；
30.s2.控制器29命令导液阀12和加液阀3同时开启，加液阀3和导液阀12的流量相等，此时栽培槽7如同一节管道，栽培槽7的一端经加液管注入新营养液，栽培槽7内原本剩余的旧营养液从另一端经导液管流至废液箱15，当废液箱15质量增加m2时(换液时新旧营养液在栽培槽7内会有一定量的混合，为保证营养液更换完全，m2大于m1，具体差值可由实验得到)，控制器29关闭导液阀12；
31.s3.栽培槽7继续注入新营养液，当栽培槽7内的营养液质量达到预设值时，控制器29关闭加液阀3，然后令电缸23复位，托板26、栽培槽7、废液箱15随之复位；
32.s4.控制器29开启废液阀19，废液箱15内的旧营养液进入废液回收管路17，进行下一步的废液处理再利用。
33.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对以上实施例进行多种变化、修改、替换和变形，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种无土栽培用营养液控制系统，包括设置在高处的储液桶，所述储液桶连接供液管，所述供液管连接加液管，所述加液管连接位于栽培台上层板的栽培槽，所述栽培槽通过导液管连接位于栽培台下层板的废液箱，所述废液箱通过废液管连接废液回收管路，所述加液管具有加液阀，所述导液管具有导液阀，所述废液管具有废液阀，其特征在于，所述加液管和导液管连接于栽培槽的不同端，所述加液管、导液管和废液管均可在竖直方向上伸缩，所述上层板设置垫块，所述栽培槽放置于垫块之上，所述上层板竖直滑动连接升降杆，所述升降杆的顶端连接水平的托板，所述托板位于栽培槽的正下方且不与栽培槽接触，所述托板的下方具有支腿，所述托板和升降杆之间设置压力传感器，所述升降杆的底端连接废液箱，所述升降杆与废液箱之间设置拉力传感器，所述升降杆由电缸驱动，所述上层板设有控制器，所述控制器控制连接加液阀、导液阀、废液阀、电缸、压力传感器和拉力传感器；所述上层板在栽培槽的两侧竖直连接支架，带有栽培孔的栽培板通过支架放置在栽培槽的上方，所述栽培板与栽培槽不接触。2.根据权利要求1所述的一种无土栽培用营养液控制系统，其特征在于，所述加液管包括与供液管连接的加液管一、与栽培槽连接的加液管二，所述加液管二套接加液管一且二者竖直滑动连接；所述导液管包括导液管一、导液管二、导液管三，所述导液管一连接栽培槽并向下弯折，所述导液管三连接废液箱并向上弯折，所述导液管二的两端分别套接并竖直滑动连接导液管一和导液管三，所述导液管二竖直固定于栽培台；所述废液管包括与废液箱连接的废液管一、与废液回收管路连接的废液管二，所述废液管一套接废液管二且二者竖直滑动连接，所述废液管二固定于栽培台。3.根据权利要求2所述的一种无土栽培用营养液控制系统，其特征在于，所述加液阀位于加液管一，所述导液阀位于导液管二的上段；所述废液阀位于废液管二。4.根据权利要求1所述的一种无土栽培用营养液控制系统，其特征在于，所述废液箱的顶部设置通气孔。5.一种无土栽培用营养液控制方法，其特征在于，采用权利要求3所述的一种无土栽培用营养液控制系统，包括以下步骤：s1.控制器根据设定参数，定时启动电缸带动升降杆上移，升降杆的顶端通过托板托举栽培槽，底端提升废液箱，控制器通过压力传感器得知栽培槽内剩余旧营养液的质量m1并记录，控制器通过拉力传感器监测废液箱的质量；s2.控制器命令导液阀和加液阀同时开启，栽培槽的一端经加液管注入新营养液，栽培槽内原本剩余的旧营养液从另一端经导液管流至废液箱，当废液箱质量增加m2时(m2大于m1)，控制器关闭导液阀；s3.栽培槽继续注入新营养液，当栽培槽内的营养液质量达到预设值时，控制器关闭加液阀，然后令电缸复位，托板、栽培槽、废液箱复位；s4.控制器开启废液阀，废液箱内的旧营养液进入废液回收管路，进行下一步的废液处理。

技术总结
本发明属于无土栽培技术领域，公开了一种无土栽培用营养液控制系统及方法，系统包括储液桶、供液管，供液管通过加液管连接栽培槽，栽培槽通过导液管连接废液箱，废液箱通过废液管连接废液回收管路，加液管具有加液阀，导液管具有导液阀，废液管具有废液阀，加液管和导液管连接于栽培槽的不同端，加液管、导液管和废液管均可在竖直方向上伸缩，上层板竖直滑动连接升降杆，升降杆的顶端通过压力传感器连接水平的托板，托板位于栽培槽的正下方且不与栽培槽接触，升降杆的底端通过拉力传感器连接废液箱，控制器控制连接加液阀、导液阀、废液阀、电缸、压力传感器和拉力传感器。本发明结构合理，能够长期精准对栽培槽内的营养液进行更换。能够长期精准对栽培槽内的营养液进行更换。能够长期精准对栽培槽内的营养液进行更换。


技术研发人员：周伟建 郭小可 李瑞 姜凯 马泉城
受保护的技术使用者：上海旗誉天下农业集团有限公司
技术研发日：2023.06.14
技术公布日：2023/8/31