一种水培营养液调控方法及调控系统技术方案

本发明专利技术提出的一种水培营养液调控方法，包括以下步骤：S1、采集种植区内作物表型信息及营养液中各项养分离子的浓度信息；S2、对采集的数据进行分析以计算出每一项养分离子待补充量；S3、依据待补充量补充每一项养分离子。本发明专利技术提出的一种水培营养液调控系统，包括：用于种植作物的种植区、内部分类存储有各项营养液的营养液供给机构、及用于控制营养液供给的控制机构，所述控制机构包括用于采集种植区内作物的表型数据信息的表型采集器、用于采集种植区内各项养分离子的浓度信息的养分检测器和根据采集的信息计算出各项养分离子的待补充量并根据计算结果控制营养液供给机构补充相应量的各项营养液存储控制器。相应量的各项营养液存储控制器。相应量的各项营养液存储控制器。

【技术实现步骤摘要】
一种水培营养液调控方法及调控系统


[0001]本专利技术涉及农业种植
，具体涉及一种水培营养液调控方法及调控系统。

技术介绍

[0002]设施大棚可有效解决作物生长所需的光照、温度，等空气条件的调节，可使作物的种植不受到光照、温度等自然条件的限制。水培技术由于其管理方便、资源利用率高、集约化程度高、节约土地等独特优势，已成为精准农业的一个重要方面。在封闭环境的水培生长系统对营养液进行再循环和再利用，可有效降低经济成本。然而，传统的营养液调控系统基于电导率EC值(离子浓度)确定营养液的浓度，但EC值只能间接衡量溶液中离子的总含量，这种方式会导致营养比例失衡，特别是，营养液中任何一个离子偏离作物生长所需最佳浓度都将对其生长产生不利影响，进而导致作物质量和产量急剧下降。

技术实现思路

[0003]为了解决
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出的一种水培营养液调控方法及调控系统。
[0004]本专利技术提出的一种水培营养液调控方法，包括以下步骤：
[0005]S1、采集种植区内作物表型信息及营养液中各项养分离子的浓度信息；
[0006]S2、对采集的数据进行分析以计算出每一项养分离子待补充量；
[0007]S3、依据待补充量补充每一项养分离子，以使营养液中每一项养分离子实际量均与需求量相符。
[0008]优选地，所述S2的具体步骤如下：
[0009]S21、分析作物的表型数据确定作物种类和生长的阶段；
[0010]S22、根据作物种类和生长的阶段确定该作物在该生长阶段所需要的各项养分离子的需求量；
[0011]S23、将S22获取的需求量与S1中所采集营养液中各项养分离子的实际量对比以计算出所需各项养分离子浓度的待补充量。
[0012]优选地，S1中，所述种植区内作物表型信息的包括作物的图像数据和光谱信息。
[0013]优选地，所述S21的具体步骤如下：
[0014]S211、提供一种内部存储有多种作物种类的存储控制器，并在该存储控制器内预设分类算法模型和每种作物在特定生长阶段的肥料需求模型；
[0015]S212、根据采集的作物图像数据和光谱信息，结合内置的分类算法模型识别作物的类型，判定其对应的生长阶段。
[0016]优选地，S22中，存储控制器根据作物生长阶段匹配内置的肥料需求模型，获得对应生长阶段各种养分离子的需求量。
[0017]优选地，S23中，将S22中获得对应生长阶段各项养分离子的需求量与S1中所采集的营养液中各项养分离子的实际量分别做差以获得每项养分离子的待补充量。
[0018]本专利技术提出的一种水培营养液调控系统，包括：用于种植作物的种植区、内部分类存储有各项营养液的营养液供给机构、及用于控制营养液供给的控制机构，所述控制机构包括表型采集器、养分检测器和存储控制器，其中：
[0019]表型采集器用于采集种植区内作物的表型数据信息；
[0020]养分检测器用于采集种植区内各项养分离子的浓度信息；
[0021]存储控制器用于获取表型采集器和养分检测器所采集的信息，以根据获取的信息计算出各项养分离子的待补充量，并根据计算结果控制营养液供给机构补充相应量的各项营养液。
[0022]优选地，表型采集器包括用于采集作物的图像数据和光谱信息的高光谱相机。
[0023]优选地，存储控制器根据图像和光谱信息，结合内置的分类算法模型识别作物的类型，并判定其对应的生长阶段，并根据作物类型和作物的生长阶段匹配内置的作物肥料需求模型，获得对应生长阶段各种养分离子的需求量；将获得各项养分离子需求量与养分检测器所采集的数据对比以计算出所需各项养分离子的待补充量。
[0024]优选地，表型采集器设置在种植区的上方。
[0025]优选地，养分检测器包括用于采集光谱数据的光谱传感和用于采集电位数据的离子选择电极。
[0026]优选地，营养液供给机构包括若干个内部存储有营养溶液的溶液桶，且各溶液桶内所存储的营养溶液各不相同，且每个溶液桶的出口端均安装有用于控制通断的控制阀，所述控制阀由存储控制器控制启/闭。
[0027]优选地，还包括用于存储溶液的储液池、用于将储液池内的溶液输送至种植区的输出管路和用于将种植区内的溶液回送到储液池的回流管路；营养液供给机构中的各溶液桶分别与储液池连接。
[0028]优选地，养分检测器安装在回流管路中。
[0029]优选地，营养液供给机构位于储液池的上方以在制阀开启时其内部营养溶液自动流入到储液池。
[0030]优选地，储液池内设有搅拌器。
[0031]优选地，储液池的高度低于种植区的种植床高度。
[0032]本专利技术通过作物表型信息确定作物种类和生长的阶段，从而根据作物种类和生长的阶段确定作物所需要的离子浓度，并将所需要的离子浓度与检测的营养液中的实际离子浓度进行对比，并自动补充对应缺少的离子，从而确保作物的营养液各项离子浓度恰好与需求相符，提高了管理效率，也能保证作物产量和质量。
附图说明
[0033]图1为本专利技术提出的一种水培营养液调控系统的结构示意图。
具体实施方式
[0034]本专利技术提出的一种水培营养液调控方法，包括以下步骤：
[0035]S1、采集种植区内作物表型信息及营养液中各项养分离子的浓度信息；所述种植区内作物表型信息的包括作物的图像数据和光谱信息；
[0036]S2、对采集的数据进行分析以计算出每一项养分离子待补充量，具体步骤如下：
[0037]S21、分析作物的图像数据和光谱信息确定作物种类和生长的阶段，具体步骤如下：
[0038]S211、提供一种内部存储有多种作物种类的存储控制器，并在该存储控制器内预设分类算法模型和每种作物在特定生长阶段的肥料需求模型；
[0039]S212、根据采集的作物图像数据和光谱信息，结合内置的分类算法模型识别作物的类型，判定其对应的生长阶段；
[0040]S22、根据作物种类和生长的阶段确定该作物在该生长阶段所需要的各项养分离子的需求量，具体的：存储控制器根据作物生长阶段匹配内置的肥料需求模型，以获得对应生长阶段各种养分离子的需求量；
[0041]S23、将S22获取的需求量与S1中所采集营养液中各项养分离子的实际量对比以计算出所需各项养分离子浓度的待补充量；
[0042]S3、依据待补充量补充每一项养分离子，以使营养液内的每一项养分离子实际量均与需求量相符，具体方法是：将S22中获得各项养分离子的需求量与S1中所采集的营养液中各项养分离子的实际量一一对比并分别做差从而获得每项养分离子的待补充量。
[0043]在S1中，所述种植区内营养液中各项养分离子的浓度的具体步骤如下：
[0044]S11、采集光谱数据和电位数据，光谱和电位两类数据根据离子类型的不同进行特征提取和数据融合；
[0045]S12、融合后的特征信息结合回归算法模型，测算对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水培营养液调控方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、采集种植区内作物表型信息及营养液中各项养分离子的浓度信息；S2、对采集的数据进行分析以计算出每一项养分离子待补充量；S3、依据待补充量补充每一项养分离子。2.根据权利要求1所述的水培营养液调控方法，其特征在于，所述S2的具体步骤如下：S21、分析作物的表型数据确定作物种类和生长的阶段；S22、根据作物种类和生长的阶段确定该作物在该生长阶段所需要的各项养分离子的需求量；S23、将S22获取的需求量与S1中所采集营养液中各项养分离子的实际量对比以计算出所需各项养分离子浓度的待补充量。3.根据权利要求2所述的水培营养液调控方法，其特征在于，S1中，所述种植区内作物表型信息的包括作物的图像数据和光谱信息。4.根据权利要求3所述的水培营养液调控方法，其特征在于，所述S21的具体步骤如下：S211、提供一种内部存储有多种作物种类的存储控制器，并在该存储控制器内预设分类算法模型和每种作物在特定生长阶段的肥料需求模型；S212、根据采集的作物图像数据和光谱信息，结合内置的分类算法模型识别作物的类型，判定其对应的生长阶段。5.根据权利要求4所述的水培营养液调控方法，其特征在于，S22中，存储控制器根据作物生长阶段匹配内置的肥料需求模型，获得对应生长阶段各种养分离子的需求量。6.根据权利要求5所述的水培营养液调控方法，其特征在于，S23中，将S22中获得对应生长阶段各项养分离子的需求量与S1中所采集的营养液中各项养分离子的实际量分别做差以获得每项养分离子的待补充量。7.一种水培营养液调控系统，其特征在于，包括：用于种植作物的种植区(1)、内部分类存储有各项营养液的营养液供给机构(2)、及用于控制营养液供给的控制机构，所述控制机构包括表型采集器、养分检测器(4)和存储控制器，其中：表型采集器用于采集种植区(1)内作物的表型数...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐海军，李斌，罗毅智，周星星，曾波锋，
申请(专利权)人：广东省农业科学院设施农业研究所，
类型：发明
国别省市：