一种燕窝果种植大棚及其种植方法与流程

1.本发明属于农业大棚种植技术领域，特别涉及一种燕窝果种植大棚及其种植方法。


背景技术：

2.黄皮火龙果是火龙果的一个珍贵品种，又称麒麟果、燕窝果，相对于红肉火龙果，高出一个档次。燕窝果种植对于水分要求很严格，要求的湿度比较高，需要根据土壤情况，最好保持60％到75％的湿度；种植的最适的温度是25度到35度左右。采用大棚种植时更需要注重这两个条件的控制，特别是广西地区室外的全年平均气温在22℃～30℃，桂南地区夏季平均温度30℃以上(桂南为广西火龙果的主要种植区域)，若管理不当大棚内的温度会比较高，湿度会很低，这不适于燕窝果的生长，特别是在结果时期，除了温湿度的控制还需要对ph值、氧气、二氧化碳等含量进行量的控制，控制的方法一般是通过大棚内的通风系统、水肥一体化系统、喷淋系统、鼓风机等系统或设备实现。所以针对燕窝果的种植需要研究一种自动化程度高、管理简单方便的种植大棚及其相应的种植方法。


技术实现要素：

3.本发明针对上述现有技术的不足，发明了一种燕窝果种植大棚及其种植方法。
4.为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
5.一种燕窝果种植大棚及其种植方法，包括大棚主体、控制终端、通风系统、水肥一体化系统、喷淋系统、棚内环境数据传感器和土壤环境数据监测装置，所述土壤环境数据监测装置埋在泥土里面，每排燕窝果树埋一个土壤环境数据监测装置；土壤环境数据监测装置包括管道、驱动装置、充电装置、监测器和控制器，所述管道由上层监测层和下层透气层组成，所述上层监测层与下层透气层连通；所述管道的其中一个端头上固定设置有驱动装置和充电装置，所述监测器通过驱动装置在上层监测层内沿着管道做往返直线运动；所述充电装置用于给监测器充电；所述控制器与驱动装置和充电装置电性连接，所述控制器与监测器和控制终端无线通信连接。
6.本发明的种植大棚不仅可以对大棚内的环境数据进行监控，还可以对土壤内的环境参数进行监控，并且对土壤的环境参数监控是流动性的不固定的，可以实时的监控到燕窝果树根系的生长环境，可以根据监测到的环境数据来供给根系的所需营养。
7.进一步，所述驱动装置包括驱动电机、主动轮、从动轮和皮带，所述驱动电机可拆卸的安装在管道的右端，所述驱动电机的输出轴上固定设置有主动轮，所述从动轮固定设置在管道的左端；所述主动轮与从动轮之间通过皮带连动；所述皮带与监测器固定连接，驱动装置的作用是控制监测器能够在管道内往返来回的移动。
8.进一步，所述充电装置的充电模式为有线充电模式或无线充电模式，充电装置为监测器充电，保证监测器的所需电量。
9.进一步，所述监测器包括移动小车、监测传感器、电池和控制装置，所述移动小车
移动设置在上层监测层上，所述监测传感器设置在移动小车的底部，所述电池和控制器设置在移动小车的内部，移动小车的设置可以让监测器在皮带的带动下移动得更顺畅，电池为可充电电池，可以为控制装置和监测传感器供电。
10.进一步，所述监测器每移动1米记录一次环境数据；监测器(4)的移动速度为0.05m/s；监测器可以根据实际情况设置其移动速度、记录环境数据间隔时间和是否需要停留时间。
11.进一步，所述监测传感器包括温湿度传感器、ph值传感器、氧气传感器、二氧化碳传感器中的一种或几种，可以对土壤内的各个环境数据进行监控到，实时了解燕窝果树根系的生长环境。
12.进一步，还通管，所述通管设置在管道的右端，通管与下层透气层连通，通管的作用是当土壤中缺少氧气时可以通过通管连接到鼓风机为根系增加氧气。
13.进一步，所述棚内环境数据传感器设置有2组，其中一组有规律的分布设置在大棚内，另一组无规律分布设置在大棚内；所述棚内环境数据传感器包括温湿度传感器、ph值传感器、氧气传感器、二氧化碳传感器中的一种或几种；有规律的分布与无规律的分布结合在一起监测到大棚内的环境数据更全面，分析出的结果更准确。
14.一种燕窝果种植大棚的种植方法，包括如下步骤：s1：根据大棚的设计要求安装好控制终端、通风系统、水肥一体化系统、喷淋系统、棚内环境数据传感器和土壤环境数据监测装置，并在控制终端内设置好燕窝果各个阶段最适宜生长的环境参数；s2：控制终端实时接收棚内环境数据传感器和土壤环境数据监测装置回传的监测数据，每隔5～15分钟分别计算棚内环境监测数据和土壤环境监测数据中各个环境数据的平均值，并与最适宜生长的环境参数作对比，判断是否超出范围；s3：若某个环境数据的平均值超出范围并呈现持续升高的趋势，则控制终端则控制通风系统、水肥一体化系统或/和喷淋系统对大棚内空气或/和土壤内空气进行人工干预调整使超出的那个环境数据恢复到允许的范围内；s4：当某个棚内环境数据传感器或土壤环境数据监测装置监测到的环境数据超出最适宜生长的环境参数的15％，则控制终端结合在s2中这个环境数据的平均值全面分析这个环境数据异常是局部性异常还是大范围异常，若是局部性异常则控制该区域的通风系统、水肥一体化系统或/和喷淋系统作业调整这一异常的环境参数；若是大范围异常则控制整个大棚的通风系统、水肥一体化系统或/和喷淋系统作业调整这一异常的环境参数；若棚内环境数据传感器监测到的环境数据异常，则在分析这个异常数据之前需要先确定其是在有规律分布组还是无规律分布组。
15.进一步，对棚内环境监测数据的平均值计算分为棚内环境数据传感器有规律分布的平均值计算和无规律平均值的计算，当异常的环境数据与有规律分布的平均值数据相差过大，与无规律平均值相差不大，则说明这个环境参数的异常为局部性，反之则为大范围性。
16.本发明的优点在于：1.对种植大棚内空气中的环境数据和土壤中的环境数据进行有规律、无规律和移动采集，保证了数据采集的有效性和准确性；2.对采集到的数据综合分析判断环境数据异常的原因是局部异常还是大范围异常，并针对判断的结果控制通风系
统、水肥一体化系统或/和喷淋系进行有效、合理的作业来调整异常的环境数据，实现绿色环保、节能减排的设计理念；3.燕窝果的种植除了对树枝的修剪和采摘外实现了全方位的自动化管理，控制终端可以根据收集到的传感器数据对大棚内的环境数据进行调整使其成为最适宜燕窝果生长的环境。
附图说明
17.图1是本发明一种燕窝果种植大棚及其种植方法的控制原理图；图2是本发明一种燕窝果种植大棚中土壤环境数据监测装置的立体图；图3是本发明一种燕窝果种植大棚中管道(无端盖)的右视图；图4是本发明一种燕窝果种植大棚中驱动装置和监测器的立体图。
具体实施方式
18.以下结合附图对本发明进行详细说明：
19.在本发明的描述中，需要说明的是，“左”、“右”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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、以及特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
20.如图1所示，一种燕窝果种植大棚，包括大棚主体、控制终端、通风系统、水肥一体化系统、喷淋系统、棚内环境数据传感器和土壤环境数据监测装置。控制终端与通风系统、水肥一体化系统、喷淋系统、棚内环境数据传感器和土壤环境数据监测装置有线通信连接或无线通信连接。大棚主体为种植大棚的主体框架，包括钢结构框架和塑料膜或玻璃。控制终端包括输入模块、处理模块、输出模块，数据存储模块等，输入模块负责将外部信号转换为数字信号，处理模块负责对数字信号进行处理和计算，输出模块负责将处理后的信号转换为控制信号输出到执行设备中，数据存储模块用于存储终端的数据信息。控制终端用于智能化、信息化的控制和调节大棚内的所有电气设备、装置和电子元器件，其根据预先设定好的程序进行对大棚内各个方面(包括温湿度、水肥、ph值、氧气、二氧化碳等)的控制和调节，使整个大棚的种植运作都实现自动化管理。通风系统主要包括有鼓风机和湿帘，设置在大棚主体的侧面上，主要是用于调节大棚内的温湿度、氧气含量和二氧化碳含量；水肥一体化系统主要是通过对土壤施水施肥来调节土壤的温湿度和补充营养物质。喷淋系统用于对大棚内的空间进行喷水以降低大棚内的温度，也可以用于对燕窝果树进行喷药或喷水。喷淋系统和棚内环境数据传感器都悬挂设置在大棚内的空中，喷淋系统安装的位置要高于棚内环境数据传感器。
21.棚内环境数据传感器设置有2组，其中一组有规律的分布设置在大棚内，另一组无规律分布设置在大棚内，有规律分布组和无规律分布组监测到的环境数据进行综合分析可以用于判断环境数据的变化是局部性的还是大范围性的。比如设定的环境温度参数为t0，当某个传感器监测到的温度tn超出t015％时则控制终端会计算这个时间点有规律分布组的棚内环境数据传感器监测到的温度的平均值t1以及无规律分布组的棚内环境数据传感器监测到的温度的平均值t2，当t2》t1且tn》(1+10％)t1时则表示此温度变化只是局部的；反之，当tn、t2和t1三者之间相差在5％内时则表示此温度变化只是大范围的。不仅是温度，湿度、
氧气含量、营养物质、ph值计算都才采用这样的计算方式。所述棚内环境数据传感器包括温湿度传感器、ph值传感器、氧气传感器、二氧化碳传感器中的一种或几种，棚内环境数据传感器监测到的数据直接回传到控制终端中。
22.所述土壤环境数据监测装置埋在泥土里面，埋藏的深度为25cm～35cm，这个深度为燕窝果树根系主要分布区；每排燕窝果树埋一个土壤环境数据监测装置，土壤环境数据监测装置为长条形，沿着燕窝果树的种植方向摆放，在安装时不能太靠近燕窝果树头部，需要远离10cm左右。如图2-4所示，土壤环境数据监测装置包括管道1、驱动装置2、充电装置3、监测器4、控制器5和通管6，所述管道1由上层监测层11和下层透气层12组成，上层监测层11与下层透气层12连通，两者的隔层的中间为空的；上层监测层11除了与下层透气层12连通外其余地方都是密封的，下层透气层12上密布通孔14，通孔14的作用是让土壤中的空气或水份进入，方便监测器4采集土壤中的环境数据。管道1的两端设置有端盖，管道1的右端头上固定设置有驱动装置2、充电装置3、控制器5和通管6，充电装置3设置在右端的左侧面上，控制器5设置在右端头的顶面上，通管6设置在端头，监测器4通过驱动装置2在上层监测层11内沿着管道1做往返直线运动。通管6与下层透气层12连通，当土壤内部空气缺少氧气时可以通过通管6连接鼓风机或氧气制造机往管道1内打入氧气。监测器4做直线运动的过程中会实时的采集土壤中的环境数据并回传给控制器5。所述充电装置3用于给监测器4充电，保证了监测器4的用电。所述控制器5与驱动装置2和充电装置3电性连接，控制器5全程控制驱动装置2即实现对监测器4移动规律的控制，同时也用于控制充电装置3。所述控制器5与监测器4和控制终端无线通信连接，监测器4采集到的环境数据首先先传输给控制器5然后控制器5在传输给控制终端。
23.所述驱动装置2包括驱动电机21、主动轮22、从动轮23和皮带24，所述驱动电机21可拆卸的安装在管道1的右端，具体位置为右端的右侧面上，与充电装置3具有错位差，驱动电机2更靠近右端头；当监测器4移动到最右端停靠的位置刚好位于充电装置3的旁边。所述驱动电机21的输出轴上固定设置有主动轮22，从动轮23固定设置在管道1的左端，主动轮22与从动轮23之间通过皮带24连动，皮带24与监测器4固定连接，通过驱动电机21带动皮带24的运动来实现对监测器4的运动控制。为了避免皮带24过长导致中间出现下垂的情况，在上层监测层11上方还设置有皮带通道13。在主动轮22和从动轮23旁边还设置有调节装置，调节装置的作用是在主动轮22与从动轮23的旁边把皮带24调节避免其脱离主动轮22或从动轮23导致驱动装置2失效。
24.所述监测器4包括移动小车41、监测传感器42、电池43和控制装置44，所述移动小车41移动设置在上层监测层11上，移动小车设计可以使监测器4移动得更顺畅，控制其移动也更方便。所述监测传感器42设置在移动小车41的底部，监测传感器42处于上层监测层11与下层透气层12隔层的中间，可以直接与下层透气层12的空气直接接触更靠近土壤。所述电池43和控制器44设置在移动小车41的内部，电池43为可充电电池，在电量不足时可以通过充电装置3充电。所述监测器4每移动1米记录一次环境数据；监测器4的移动速度为0.05m/s，监测器4的移动速度、时间、是否停留等控制参数都可以在控制终端内修改。监测传感器42包括温湿度传感器、ph值传感器、氧气传感器、二氧化碳传感器中的一种或几种，可以根据实际情况增加或者减少或者添加所需要的传感器。控制装置44内设置有电源管理模块、数据存储模块、数据收集模块、数据转换模块和无线传输模块，电源管理模块用于管
理电池43的电量和为控制装置44和监测传感器42的供电；数据收集模块用于接收监测传感器42采集的监测数据并暂时存储在数据存储模块内；无线传输模块用于把数据存储模块内的监测数据传输给控制器5，控制器5接收到数据后会传输回控制终端，控制终端可以根据编号不同的控制器5回传的数据先单独分析，然后再进行全局分析。
25.所述充电装置3的充电模式为有线充电模式或无线充电模式。采用有线充电模式时在移动小车41与充电装置3之间设置有连接插座，当移动小车41移动到指定位置时连接插座会对接后就能对电池43充电。采用无线充电模式时充电线圈设置在移动小车41上，充电桩设置在管道1的右端，当移动小车41移动到指定位置且需要充电时充电桩才开始工作为电池43充电。
26.一种燕窝果种植大棚的种植方法，包括如下步骤：s1：根据大棚的设计要求安装好控制终端、通风系统、水肥一体化系统、喷淋系统、棚内环境数据传感器和土壤环境数据监测装置，并在控制终端内设置好燕窝果各个阶段最适宜生长的环境参数；控制终端会根据燕窝果生长阶段选择合适的环境参数。
27.s2：控制终端实时接收棚内环境数据传感器和土壤环境数据监测装置回传的监测数据，每隔5～15分钟分别计算棚内环境监测数据和土壤环境监测数据中各个环境数据的平均值，并与最适宜生长的环境参数作对比，判断是否超出范围；棚内环境监测数据和土壤环境监测数据的平均值单独计算，棚内环境监测数据的平均值用于判断大棚内的空气是否符合燕窝果的生长要求，土壤环境监测数据的平均值用于判断土壤的空气是否符合燕窝果的生长要求，上下分开监测相互不影响，可以全面的对燕窝果的生长环境进行监测到。
28.s3：若某个环境数据的平均值超出范围并呈现持续升高的趋势，则控制终端则控制通风系统、水肥一体化系统或/和喷淋系统对大棚内空气或/和土壤内空气进行人工干预调整使超出的那个环境数据恢复到允许的范围内；通风系统、水肥一体化系统和喷淋系统的控制可以同时控制也可以分开控制或选择某几个一起控制，控制的目的是为更快、更节能的把大棚内超出范围的环境数据恢复到正常值。
29.s4：当某个棚内环境数据传感器或土壤环境数据监测装置监测到的环境数据超出最适宜生长的环境参数的15％，则控制终端结合在s2中这个环境数据的平均值全面分析这个环境数据异常是局部性异常还是大范围异常，若是局部性异常则控制该区域的通风系统、水肥一体化系统或/和喷淋系统作业调整这一异常的环境参数；若是大范围异常则控制整个大棚的通风系统、水肥一体化系统或/和喷淋系统作业调整这一异常的环境参数。对棚内环境监测数据的平均值计算分为棚内环境数据传感器有规律分布的平均值计算和无规律平均值的计算。
30.对土壤环境数据监测装置的环境数据计算先计算单个的判断是否有异常的环境数据，再对整个大棚内的土壤环境数据监测装置监测到的环境数据进行平均数计算，比如对湿度rh的计算，先计算某一个土壤环境数据监测装置在一个移动周期5分钟内的平均数rh1，判断其是否超出设置的湿度参数的15％，若超出则为整排燕窝果的土壤都缺水，若不超出则表明是某个点的湿度出现异常，属于局部问题。当需要判断湿度的异常是否是大范围的则需要取出现湿度异常数据的时间点的全部土壤环境数据监测装置的平均值再计算平均值，然后判断其是否超出设置的湿度参数的15％。所述水肥一体化系统和喷淋系统的喷头采用电控阀门喷头，当出现局部环境数据异常时可以控制那一区域的喷头作业，而不
需要整个大棚内全部喷头作业，实现精准控制，节省了资源。
31.所述环境数据包括温度数据、湿度数据、氧气含量数据、二氧化碳含量数据、ph值数据、营养物质数据、阳离子含量数据、有害气体含量数据等。为了避免控制器5或控制装置44无线信息传输的滞后或信号不好导致长时间未回传信息，在大棚内布局有无线网关，当控制器5或控制装置44出现上述问题时可以选择就近的信号强的无线网关把相应的数据回传到控制终端。
32.尽管上文对本发明的具体实施方案进行了详细的描述和说明，但应该指明的是，我们可以对上述实施方案进行各种改变和修改，但这些都不脱离本发明的精神和所附的权利要求所记载的范围。

技术特征：
1.一种燕窝果种植大棚，包括大棚主体、控制终端、通风系统、水肥一体化系统、喷淋系统、棚内环境数据传感器和土壤环境数据监测装置，所述土壤环境数据监测装置埋在泥土里面，每排燕窝果树埋一个土壤环境数据监测装置；其特征在于，土壤环境数据监测装置包括管道(1)、驱动装置(2)、充电装置(3)、监测器(4)和控制器(5)，所述管道(1)由上层监测层(11)和下层透气层(12)组成，所述上层监测层(11)与下层透气层(12)连通；所述管道(1)的其中一个端头上固定设置有驱动装置(2)和充电装置(3)，所述监测器(4)通过驱动装置(2)在上层监测层(11)内沿着管道(1)做往返直线运动；所述充电装置(3)用于给监测器(4)充电；所述控制器(5)与驱动装置(2)和充电装置(3)电性连接，所述控制器(5)与监测器(4)和控制终端无线通信连接。2.根据权利要求1所述的一种燕窝果种植大棚，其特征在于，所述驱动装置(2)包括驱动电机(21)、主动轮(22)、从动轮(23)和皮带(24)，所述驱动电机(21)可拆卸的安装在管道(1)的右端，所述驱动电机(21)的输出轴上固定设置有主动轮(22)，所述从动轮(23)固定设置在管道(1)的左端；所述主动轮(22)与从动轮(23)之间通过皮带(24)连动；所述皮带(24)与监测器(4)固定连接。3.根据权利要求2所述的一种燕窝果种植大棚，其特征在于，所述充电装置(3)的充电模式为有线充电模式或无线充电模式。4.根据权利要求3所述的一种燕窝果种植大棚，其特征在于，所述监测器(4)包括移动小车(41)、监测传感器(42)、电池(43)和控制装置(44)，所述移动小车(41)移动设置在上层监测层(11)上，所述监测传感器(42)设置在移动小车(41)的底部，所述电池(43)和控制器(44)设置在移动小车(41)的内部。5.根据权利要求4所述的一种燕窝果种植大棚，其特征在于，所述监测器(4)每移动1米记录一次环境数据；监测器(4)的移动速度为0.05m/s。6.根据权利要求5所述的一种燕窝果种植大棚，其特征在于，所述监测传感器(42)包括温湿度传感器、ph值传感器、氧气传感器、二氧化碳传感器中的一种或几种。7.根据权利要求6所述的一种燕窝果种植大棚，其特征在于，还通管(6)，所述通管(6)设置在管道(1)的右端，通管(6)与下层透气层(12)连通。8.根据权利要求1-7中任一所述的一种燕窝果种植大棚，其特征在于，所述棚内环境数据传感器设置有2组，其中一组有规律的分布设置在大棚内，另一组无规律分布设置在大棚内；所述棚内环境数据传感器包括温湿度传感器、ph值传感器、氧气传感器、二氧化碳传感器中的一种或几种。9.基于上述权利要求的一种燕窝果种植大棚的种植方法，其特征在于，包括如下步骤：s1：根据大棚的设计要求安装好控制终端、通风系统、水肥一体化系统、喷淋系统、棚内环境数据传感器和土壤环境数据监测装置，并在控制终端内设置好燕窝果各个阶段最适宜生长的环境参数；s2：控制终端实时接收棚内环境数据传感器和土壤环境数据监测装置回传的监测数据，每隔5～15分钟分别计算棚内环境监测数据和土壤环境监测数据中各个环境数据的平均值，并与最适宜生长的环境参数作对比，判断是否超出范围；s3：若某个环境数据的平均值超出范围并呈现持续升高的趋势，则控制终端则控制通风系统、水肥一体化系统或/和喷淋系统对大棚内空气或/和土壤内空气进行人工干预调整
使超出的那个环境数据恢复到允许的范围内；s4：当某个棚内环境数据传感器或土壤环境数据监测装置监测到的环境数据超出最适宜生长的环境参数的15％，则控制终端结合在s2中这个环境数据的平均值全面分析这个环境数据异常是局部性异常还是大范围异常，若是局部性异常则控制该区域的通风系统、水肥一体化系统或/和喷淋系统作业调整这一异常的环境参数；若是大范围异常则控制整个大棚的通风系统、水肥一体化系统或/和喷淋系统作业调整这一异常的环境参数。10.根据权利要求9所述的一种燕窝果种植大棚的种植方法，其特征在于，对棚内环境监测数据的平均值计算分为棚内环境数据传感器有规律分布的平均值计算和无规律平均值的计算。

技术总结
本发明公开了一种燕窝果种植大棚，包括大棚主体、控制终端、通风系统、水肥一体化系统、喷淋系统、棚内环境数据传感器和土壤环境数据监测装置，土壤环境数据监测装置包括管道、驱动装置、充电装置、监测器和控制器，管道的其中一个端头上固定设置有驱动装置和充电装置，监测器通过驱动装置在上层监测层内沿着管道做往返直线运动；控制器与驱动装置和充电装置电性连接，控制器与监测器和控制终端无线通信连接。本发明的种植大棚不仅可以对大棚内的环境数据进行监控，还可以对土壤内的环境参数进行监控，并且可以通过分析所采集到的环境数据对大棚内的环境进行调整。大棚内的环境进行调整。大棚内的环境进行调整。


技术研发人员：劳素娟 劳素婵 范稚莲 曾醒华 黄云辉 郑勇健 陈荣瑜 劳升德 李洋 卢月红 卢美娇
受保护的技术使用者：广西硕果农业开发有限公司
技术研发日：2023.05.19
技术公布日：2023/9/20