一种植物基质栽培的营养液灌溉控制系统与方法技术方案

本发明专利技术实施例提供植物基质栽培的营养液灌溉控制系统与方法，包括：控制器、营养液灌溉子系统、植物栽培子系统、营养液排出液收集子系统、在线质量监测模块、电磁阀；控制器用于接收在线质量监测模块采集的数据，通过对数据的分析确定营养液灌溉量及灌溉频率，生成用于控制电磁阀开启或关闭的控制信号；营养液灌溉子系统用于向植物栽培子系统输送营养液；植物栽培子系统用于植物栽培生长；营养液排出液收集子系统用于收集从植物栽培子系统中排出的营养液；第一在线质量监测模块用于实时采集植物栽培子系统的质量；第二在线质量监测模块用于实时采集营养液排出液收集系统的质量；第一电磁阀用于营养液灌溉控制；第二电磁阀用于控制营养液的排出。

A nutrient solution irrigation control system and method for plant substrate cultivation

The embodiment of the invention provides a nutrient solution irrigation control system and method for plant substrate cultivation, which comprises a controller, a nutrient solution irrigation subsystem, a plant cultivation subsystem, a nutrient solution discharge collection subsystem, an online quality monitoring module and a solenoid valve; the controller is used for receiving the data collected by the online quality monitoring module, and determining the nutrient solution irrigation amount and irrigation by analyzing the data Irrigating frequency, generating control signals for controlling the opening or closing of solenoid valve; nutrient solution irrigation subsystem is used to transport nutrient solution to plant cultivation subsystem; plant cultivation subsystem is used for plant cultivation and growth; nutrient solution discharge collection subsystem is used to collect nutrient solution discharged from plant cultivation subsystem; the first online quality monitoring module is used to collect plant cultivation seeds in real time Quality of the system; the second online quality monitoring module is used to collect the quality of the nutrient solution effluent collection system in real time; the first solenoid valve is used for nutrient solution irrigation control; the second solenoid valve is used to control nutrient solution discharge.

【技术实现步骤摘要】
一种植物基质栽培的营养液灌溉控制系统与方法
本专利技术涉及无土栽培与现代水肥一体化
，尤其涉及一种植物基质栽培的营养液灌溉控制系统与方法。
技术介绍
基质栽培，是人为创造的用于固定植株并为其根系提供生长空间，保持良好水、肥、气环境的固体载体，是进行作物栽培的一种无土栽培方式，它是一种可以通过机械化、标准化、工厂化来实现省工省力、增产增收的现代农业生产方式。近十几年来，随着设施农业的发展、无土栽培技术的日渐成熟、自动控制装备的开发应用及原材料价格的降低，我国的无土栽培进入了一个快速发展阶段，果类蔬菜基质栽培的面积和产量均有大幅提高。基质栽培下作物根系离开了自然载体土壤，在人为提供的、有限的、封闭的环境中生长，生长所需的水、肥、气等条件完全依靠人为提供和创造。也就是说，基质栽培作物根系完全摆脱了土壤不利植株生长的束缚，同时也失去了自然土壤的水肥“恩赐”，及其调节功能带来的“缓冲性”或消减人为因素的作用。因此，根据植物生长发育和根部基质的均衡含水量需求，制定科学的灌溉制度，进行一天多次的营养液精准供给，以维持根部始终处于水、肥、气、温等最佳状态，使根系在有限的根际容积里发挥其最大的水肥吸收功能，满足地上部生长发育的全部水分和养分需求，是植物基质栽培确保最好长势和产量的关键。在现有技术中，植物基质栽培主要是采用定时定量(时序法)的方法进行营养液灌溉，灌溉频率、灌溉量完全依靠经验，常出现灌溉不及时、不足或过量等问题，植株长势和产量受到严重影响。随着现代水肥一体化技术发展和推广，光辐射累积法目前在连栋温室的植物基质栽培营养液灌溉中已有应用，然而光辐射累积法没有考虑空气温度、湿度等气象因子对作物耗水的作用，且仅是决策灌溉频率(启动灌溉的时间点)，灌溉量仍是经验值，还难以较好实现营养液供给与作物实际需求的同步化。营养液管理成为了植物基质栽培实现高产高效的关键限制因素。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种植物基质栽培的营养液灌溉控制系统与方法，用以解决现有技术中营养液灌溉量依赖经验值确定，难以较好实现营养液供给与作物实际需求的同步化的缺陷，实现对灌溉过程中营养液灌溉量的精确控制。第一方面，本专利技术实施例提供一种植物基质栽培的营养液灌溉控制系统，包括：控制器1、营养液灌溉子系统2、植物栽培子系统3、营养液排出液收集子系统4、第一在线质量监测模块5和第二在线质量监测模块6、第一电磁阀9和第二电磁阀10；所述控制器1与所述第一在线质量监测模块5、第二在线质量监测模块6、第一电磁阀9和第二电磁阀10分别连接，用于接收所述第一在线质量监测模块采集的所述植物栽培子系统的质量变化数据以及所述第二在线质量监测模块采集的所述营养液排出液收集子系统的质量变化数据，通过对数据的分析确定营养液灌溉量及灌溉频率，根据所述营养液灌溉量及灌溉频率生成用于控制所述电磁阀开启或关闭的控制信号；所述营养液灌溉子系统2用于向所述植物栽培子系统3输送营养液；所述植物栽培子系统3用于植物栽培生长；所述营养液排出液收集子系统4用于收集从所述植物栽培子系统3中排出的营养液；所述第一在线质量监测模块5用于实时采集所述植物栽培子系统3的质量；所述第二在线质量监测模块6用于实时采集所述营养液排出液收集系统4的质量；所述第一电磁阀9用于营养液灌溉控制；所述第二电磁阀10用于控制植物栽培子系统3中营养液的排出。第二方面，本专利技术实施例提供一种植物基质栽培的营养液灌溉控制方法，包括：在启动灌溉的时间点，计算上一次灌溉周期内植物的耗液量；包括：根据所述第一在线质量监测模块5对所述植物栽培子系统3质量变化情况的监测数据计算前一灌溉周期内基质水分含量的变化量，根据所述第二在线质量监测模块6对所述营养液排出液收集子系统4质量变化情况的监测数据计算前一灌溉周期内营养液排出液的质量，由前一次灌溉的营养液灌溉量、前一灌溉周期内基质水分含量的变化量、前一灌溉周期内营养液排出液的质量得到前一灌溉周期内植物的耗液量；其中，所述灌溉周期是一次灌溉动作启动时刻到下一次启动灌溉时间点之间的时间；由上一次灌溉周期内植物的耗液量确定本次灌溉的灌溉量；向植物灌溉营养液。本专利技术实施例提供的植物基质栽培的营养液灌溉控制系统与方法能够通过第一在线质量监测模块5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6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。该营养液灌溉控制系统为营养液精确灌溉提供了条件，使得营养液灌溉量能够与植物实际需求同步化，维持植物根部始终处于水、肥、气等最佳状态，确保基质栽培植物的安全、优质、高产、高效生产。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种植物基质栽培的营养液灌溉控制系统的结构示意图；图2为本专利技术另一实施例提供的一种植物基质栽培的营养液灌溉控制系统的结构示意图；图3为本专利技术又一实施例提供的一种植物基质栽培的营养液灌溉控制系统的结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的一种植物基质栽培的营养液灌溉控制方法的流程图；图5为本专利技术另一实施例提供的一种植物基质栽培的营养液灌溉控制方法的流程图；图6为本专利技术又一实施例提供的一种植物基质栽培的营养液灌溉控制方法的流程图。图面说明1-控制器；2-营养液灌溉子系统；3-植物栽培子系统；4-营养液排出液收集子系统；5-第一在线质量监测模块；6-第二在线质量监测模块；7-第一电导率传感器；8-第二电导率传感器；9-第一电磁阀；10-第二电磁阀。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例提供了一种植物基质栽培的营养液灌溉控制系统，参见图1，具体包括：控制器1、营养液灌溉子系统2、植物栽培子系统3、营养液排出液收集子系统4、第一在线质量监测模块5和第二在线质量监测模块6、第一电磁阀9和第二电磁阀10。所述控制器1通过线缆与第一在线质量监测模块5、第二在线质量监测模块6、第一电磁阀9和第二电磁阀10分别连接，用于接收第一在线质量监测模块5采集的植物栽培子系统的质量变化数据及第二在线质量监测模块6采集的营养液排出液收集子系统4的质量变化数据，然后对这些数据进行分析，确定营养液灌溉量及灌溉频率，根据所述营养液灌溉量及灌溉频率生成用于控制电磁阀开启或关本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种植物基质栽培的营养液灌溉控制系统，其特征在于，包括：控制器(1)、营养液灌溉子系统(2)、植物栽培子系统(3)、营养液排出液收集子系统(4)、第一在线质量监测模块(5)和第二在线质量监测模块(6)、第一电磁阀(9)和第二电磁阀(10)；/n所述控制器(1)与所述第一在线质量监测模块(5)、第二在线质量监测模块(6)、第一电磁阀(9)和第二电磁阀(10)分别连接，用于接收所述第一在线质量监测模块(5)采集的所述植物栽培子系统(3)的质量变化数据以及所述第二在线质量监测模块(6)采集的所述营养液排出液收集子系统(4)的质量变化数据，通过对数据的分析确定营养液灌溉量及灌溉频率，根据所述营养液灌溉量及灌溉频率生成用于控制所述电磁阀开启或关闭的控制信号；所述营养液灌溉子系统(2)用于向所述植物栽培子系统(3)输送营养液；所述植物栽培子系统(3)用于植物栽培生长；所述营养液排出液收集子系统(4)用于收集从所述植物栽培子系统(3)中排出的营养液；所述第一在线质量监测模块(5)用于实时采集所述植物栽培子系统(3)的质量；所述第二在线质量监测模块(6)用于实时采集所述营养液排出液收集系统(4)的质量；所述第一电磁阀(9)用于营养液灌溉控制；所述第二电磁阀(10)用于控制植物栽培子系统(3)中营养液的排出。/n...

【技术特征摘要】
1.一种植物基质栽培的营养液灌溉控制系统，其特征在于，包括：控制器(1)、营养液灌溉子系统(2)、植物栽培子系统(3)、营养液排出液收集子系统(4)、第一在线质量监测模块(5)和第二在线质量监测模块(6)、第一电磁阀(9)和第二电磁阀(10)；
所述控制器(1)与所述第一在线质量监测模块(5)、第二在线质量监测模块(6)、第一电磁阀(9)和第二电磁阀(10)分别连接，用于接收所述第一在线质量监测模块(5)采集的所述植物栽培子系统(3)的质量变化数据以及所述第二在线质量监测模块(6)采集的所述营养液排出液收集子系统(4)的质量变化数据，通过对数据的分析确定营养液灌溉量及灌溉频率，根据所述营养液灌溉量及灌溉频率生成用于控制所述电磁阀开启或关闭的控制信号；所述营养液灌溉子系统(2)用于向所述植物栽培子系统(3)输送营养液；所述植物栽培子系统(3)用于植物栽培生长；所述营养液排出液收集子系统(4)用于收集从所述植物栽培子系统(3)中排出的营养液；所述第一在线质量监测模块(5)用于实时采集所述植物栽培子系统(3)的质量；所述第二在线质量监测模块(6)用于实时采集所述营养液排出液收集系统(4)的质量；所述第一电磁阀(9)用于营养液灌溉控制；所述第二电磁阀(10)用于控制植物栽培子系统(3)中营养液的排出。


2.根据权利要求1所述的植物基质栽培的营养液灌溉控制系统，其特征在于，还包括第一电导率传感器(7)；其中，所述第一电导率传感器(7)与所述控制器(1)连接，所述第一电导率传感器(7)用于采集营养液灌溉液的电导率值。


3.根据权利要求2所述的植物基质栽培的营养液灌溉控制系统，其特征在于，还包括第二电导率传感器(8)，所述第二电导率传感器(8)与所述控制器(1)连接；所述第二电导率传感器(8)用于采集营养液排出液的电导率值。


4.基于权利要求1至3任一所述的植物基质栽培的营养液灌溉控制系统所实现的植物基质栽培的营养液灌溉控制方法，包括：
在启动灌溉的时间点，计算上一次灌溉周期内植物的耗液量；包括：
根据所述第一在线质量监测模块(5)对所述植物栽培子系统(3)质量变化情况的监测数据计算前一灌溉周期内基质水分含量的变化量，根据所述第二在线质量监测模块(6)对所述营养液排出液收集子系统(4)质量变化情况的监测数据计算前一灌溉周期内营养液排出液的质量，由前一次灌溉的营养液灌溉量、前一灌溉周期内基质水分含量的变化量、前一灌溉周期内营养液排出液的质量得到前一灌溉周期内植物的耗液量；其中，所述灌溉周期是一次灌溉动作启动时刻到下一次启动灌溉时间点之间的时间；
由上一次灌溉周期内植物的耗液量确定本次灌溉的灌溉量；
向植物灌溉营养液。


5.根据权利要求4所述的植物基质栽培的营养液灌溉控制方法，其特征在于，所述启动灌溉的时间点采用如下步骤确定：
将所述第一在线质量监测模块(5)监测到的所述植物栽培子系统(3)的质量变化值与植物栽培系统质量变化阈值进行比较，当质量变化值大于或等于所述阈值，当前时刻为启动灌溉的时间点。


6.根据权利要求4所述的植物基质栽培的营养液灌溉控制方法，其特征在于，在向植物灌溉营养液的步...

【专利技术属性】
技术研发人员：李友丽，王利春，郭文忠，陈晓丽，陈红，赵倩，贾冬冬，
申请(专利权)人：北京农业智能装备技术研究中心，
类型：发明
国别省市：北京;11